1. 实验内容与任务（限500字，可与“实验过程及要求”合并）
电子综合实验（1）作为本校自动化专业《电子技术基础》（模拟部分）对应的实验课程，除了常规的放大器电路、集成运放应用等设计验证实验，为了提高学生的综合电子技术能力和动手实践能力，特别是增强学生对电子工程项目或完整电子产品的开发设计与生产制作过程等内容的直观认知与了解，设置了以日常电子产品蓝牙音响设计原理与电子制作的课程内容。覆盖内容包括：音频信号输入、音频功率放大、蓝牙模块选型与应用、信号幅度指示、电路原理图设计、电路焊接与调试、产品结构装配等知识，是学生以产品设计开发流程为例，全面整合专业知识的一次集中体验与实践锻炼。
该“蓝牙音箱设计原理及其电子制作”实验案例的主要任务包括：
1) 以日常电子产品蓝牙音响为目标对象，学习了解产品目标功能需求分解与实现方法；
2) 分析了解蓝牙音响各功能模块（数字音频功率放大器、蓝牙模块、LED电平指示）的基本原理与应用；
3) 学习了解各功能模块电子器件的选型方法；
4) 掌握利用EDA工具进行电路原理设计流程，了解电子产品生产制作工艺；
5) 熟练掌握电子焊接方法与技能，完成蓝牙音响电路焊接；
6) 检测调试蓝牙音响各功能实现并利用实验设备观察关键节点信号情况；
7) 完成蓝牙音响结构装配与验收；
8) 以便携使用和提高音质为出发点，优化电路功能设计与器件选型（课外拓展设计）。
2. 实验过程及要求（限300字）
实验过程及要求如下：
1) 以蓝牙音响为实现对象，分解电路功能组成并完成各功能器件选型确定；
2) 查询各功能主要芯片或模块（蓝牙传输、状态指示、功率放大）的芯片说明手册，完成功能模块电路设计；
3) 利用EDA软件设计完成蓝牙音响电路原理图，并明确各电子元器件封装；
4) 根据已有的元器件，焊接完成蓝牙音响电路；
5) 搭建测试环境，利用万用表、信号源、示波器等仪器设备逐步测试音频信号输入输出变化情况；
6) 以完整电子产品为目标，完成蓝牙音响成品测试与结构装配；
7) 撰写设计总结报告，验收答辩，学习交流不同解决方案的特点与遇到的问题分析；
8) 以便携、音质、花样功能为出发点，提出自己的完整蓝牙音响的产品方案（包含产品外观）（课外拓展设计）。
3. 相关知识及背景（限150字）
这是一个运用模拟、数字电子技术完成日常电子产品设计开发与生产制作的典型案例，以完整电子产品的需求出发，结合功能原理、器件选型、电路与产品设计、电子制作工艺、产品测试与装配等电子产品开发流程，制作一个完整可日常使用的蓝牙音响。需要用到信号传输、功率放大、LED驱动、器件选型、EDA设计、电路焊接、信号测试分析、加工工艺、产品结构装配等电子技术及电子工程项目概念与方法。
4. 实验环境条件
项目实施用到主要实验装置及仪器工具为：模拟电路实验箱、稳压直流电源、示波器、信号源、数字万用表、电烙铁等；主要设计软件工具为：Multisim、嘉立创EDA；主要电子元器件及配件为：HT6872数字音频功率放大芯片、MH-M18蓝牙模块、KA2284集成芯片、电阻、电容、二极管、按键开关、接插件、亚克力板等。
5. 教学目标与目的（限150字）
采用完整的电子产品开发工程实例帮助学生理解电子系统的设计与制作。学习蓝牙音响各电路功能原理与实现方式，引导学生根据需要设计电路、选择元器件，构建测试环境与条件，并通过实际动手体验生产制作完整产品的方式，提高学生对电子工程项目开发的认知水平，提升学生电子加工焊接技能，培养学生电子技术应用与动手实践的能力。
6. 教学设计与实施进程
电子综合实验（1）是我校自动化专业在电子技术（模拟部分）方面入门性质的实验实践课程，作为电路分析实验课之后电子技术实验课程，主要是为了培养学生熟练掌握电子开发仪器仪表使用、放大器电路设计分析、信号测试分析、集成运放基本功能应用、电路搭建等方面的技术能力，更重要的是增加学生电子开发的工程概念、电路功能分析、故障排查以及电子应用开发设计和制作实践的能力。
本实验项目是一个非常完整的日常电子产品开发制作工程实践案例，利用功率放大的基本应用结合蓝牙技术设计并制作一个完整的具有控制、状态显示、有线和无线音频播放、完整结构外观的可以日常使用的蓝牙音响产品。需要经历学习研究、方案论证、系统设计、器件选型、电路焊接、调试分析、结构装配、分析总结等过程。在实验教学中，应在以下几个方面加强对学生的引导：
1) 学习功率放大集成芯片的原理及应用，了解不同需求场景下放大器性能指标的选择；
2) 了解蓝牙技术的主要技术特点及应用场景，学会根据不同类型的应用场景选择对应的蓝牙模块；
3) 详细介绍蓝牙音响从功能需求出发，到电路原理实现过程、器件选型确定，再到加工生产，并引导学生进行其他方案和功能的扩展设计；
4) 介绍音频信号在电路中的流向及强度变化，学习用信号发生器、示波器观察关键节点信号情况，引导学生自己进行问题排查与判断。
5) 掌握利用芯片数据文档来查找主要参数、引脚定义、外围电路设计、封装尺寸等工程应用相关内容；
6) 强调电子制作过程中电路板设计方法及加工工艺和生产过程，掌握EDA电路设计方法及电子焊接技巧；
7) 着重强调电子产品工程完整开发的观念，除电路原理实现外，产品外观、制作工艺、结构设计与装配等产品概念；
8) 实验完成后，对实验项目进行验收，功能展示，提问相关知识点；可以组织学生以项目演讲、答辩、评讲的形式进行交流，总结出现的问题及解决方法；强调实验报告的撰写要求，鼓励学生提出对课堂的建议；
9) 对实验过程中存在问题，课上未能完成的工作，鼓励学生课外进入实验室完成，鼓励学生在现有方案示例的基础上增加课外拓展设计并体现在实验报告中。
学生实验课堂、焊接与测试场景
7. 实验原理及方案
1）蓝牙音响系统结构
图2 蓝牙音响系统结构框图
2）实现方案
图3 蓝牙音响电路原理图
音频输入：蓝牙及3.5mm音频接口。
一般市面常用音响会有多个音频输入接口，本实验所设计的蓝牙音响除蓝牙输入外还保留有3.5mm音频线接口。
蓝牙模块：MH-M18蓝牙模块。
蓝牙模块是指集成蓝牙功能的芯片基本电路集合，用于无线网络通讯，大致可分为三大类型:数据传输模块、蓝牙音频模块、蓝牙音频+数据二合一模块等等。一般模块具有半成品的属性，是在芯片的基础上进行过加工，以使后续应用更为简单。本项目主要需求是利用蓝牙模块传输手机音频信号，选用带MP3解码功能的蓝牙无线音频接收模块。MH-M18蓝牙模块采用支持蓝牙V5.0传输的低功耗蓝牙设计方案，支持WAV/WMA/FLAC/APE/MP3无损解码及立体双声道输出。具有使用简单，物料成本低的优点。
图4 MH-M18蓝牙模块实物及典型应用原理图
音量调节：分压电路调节。
除蓝牙音响自带音量调节外，针对3.5mm音频输入信号采用最简单的滑动变阻器分压电路进行音频信号幅度调节。
音频放大器：HT6872功放芯片
音频功率放大是蓝牙音响的主要功能电路， 为了更好的提高音质输出，考虑设计成本，选用供电简单（单电源3V-5V）、具备防削顶失真、EMI抑制性能好、外围电路简单的音频功率放大器。
HT6872是一款低EMI的，防削顶失真的，单声道免滤波D类音频功率放大器。工作电压范围2.5V-6.5V，在5V电源，10%THD+N，4Ω负载条件下，输出2.82W功率。该芯片的最大特点是防削顶失真(ACF)输出控制功能，可检测并抑制由于输入音乐、语音信号幅度过大所引起的输出信号削顶失真(破音)，也能自适应地防止在电池应用中由电源电压下降所造成的输出削顶，显著提高音质，创造非常舒适的听音享受，并保护扬声器免受过载损坏。
图5 HT6872原理框图及典型应用电路图
状态指示：音量LED指示。
根据其音量指示功能需求，选用专门的音频电平指示集成电路KA2284。内部含有交流检波放大器和比较器，把输入的音频信号进行放大再转换成电压信号，电压信号跟5个比较器进行比较，电压信号越大，输出低电平电压的比较器就越多。输出若接LED，就可以转化成LED亮灭数目来显示，声音越大，点亮的LED越多，声音越小，点亮LED越少。
音频信号（Vin）经过C2耦合后利用滑动变阻器W进行分压，调节W即可调节音频输入到KA2284的信号大小，输入的音频信号经过放大器进行放大处理，R6为放大器输出端的负载电阻，C1为交流旁路电容。R6端的电压接到内部5个比较器的反向输入端，比较器正向输入端是经过5个电阻分压后的不同电压值，每个电压值固定。当某个比较器反向输入端的电压大于正向输入端电压，此时比较器输出低电平，对应LED点亮。输入的音频信号越大，R6端的电压越大，则输出低电平的比较器越多，LED点亮越多。
电路原理图设计：根据电路功能原理选型电阻、电容、开关、接插件等外围电路元件，明确每个元器件尺寸选择与PCB封装，利用嘉立创EDA软件进行电路图完整设计。
外观结构：明确各零部件、按键、对外接插件空间位置分布，利用激光切割薄板（亚克力板、树脂、木板等）或者3D打印的方式制成音响外壳并用螺丝固定连接。
电路焊接：根据PCB电路布局及元器件封装大小来确定器件焊接顺序。引脚由简单到复杂、器件由低到高的基本原则，完成电路焊接和连接。
功能测试：焊接完成后，先利用稳压直流电源和万用表检查电路供电情况，确认无误后。利用现有设备（手机、电脑、信号发生器等）产生音频信号，利用示波器观察各主要信号传输点的波形大小，并观察各模块工作情况。
组装完成：经过功能测试后，利用螺丝刀等安装工具，将蓝牙音响全部组装完成。
课外拓展：以便携实用、功能扩展、外观设计为目的，对蓝牙音响进行原理图及PCB优化设计，并利用加工工艺对外观及其安装进行优化。比如：锂电池供电设计、双声道扩展、音乐频谱显示、外壳设计等功能。
图7 蓝牙音响元器件及接插件实物
8. 实验报告要求
实验报告是整个实践环节非常重要的一项内容，这不仅能反映一个学生工科训练的素质，还能培养学生不急不躁的严谨精神。一个优秀的实验报告包括：完整的过程、正确的原理分析、方案论证，还包括电路仿真、调试、测试的整个过程，最后记录数据、数据处理、结论分析。
本案例在开展教学过程中要求学生按照规定格式完成电子报告并提交课程邮箱。报告会经过多轮的评阅，有的时候会在课堂上当面评阅，有的时候会通过qq评阅。包括评阅内容如下：
1) 实验需求分析明确，对实验背景了解清楚；
2) 实现原理仿真与论证，对实验内容有细致的分析，仿真过程要具体；
3) 电路设计与参数选择，要求按照设计需求设计电路并完成电路计算、参数选择；
4) 电路测试方法正确，概念清晰、准确，仪器使用恰当；
5) 实验数据记录完整，数据单需要经过老师验收方可写入报告；
6) 数据处理分析合理，对实验原理进行解释；
7) 实验结果总结，对实验内容验证的结果进行叙述，以及在实验过程中出现问题和解决问题的总结。
图8 学生实验报告封面、评阅表及目录示例
图9 学生提交实验报告
9. 考核要求与方法（限300字）
考核方法：分为两次平时实验操作考核（40%）、蓝牙音响验收（30%）、报告考核（30%）；
考核节点：课堂教学时，老师讲解实验内容，布置任务，给出报告格式和验收标准。实验课上，学生完成实验操作并验收。实验课后，学生完成实验报告，教师评阅实验报告并反馈意见。
报告考核标准： 1、优（90-100）实验完成正确，概念清楚，回答问题正确，电路搭建与制作符合规范，焊接美观。报告正确，结构完整，原理方案详细，过程记录清晰，实验仿真完整，总结分析合理充分。 2、良（80，89）结果正确，能熟练掌握各种仪器的使用。报告内容完整，分析不够具体的，报告存在格式、文字等问题。3、中（70，80）能在老师的指导下做出正确的结果，报告完成。 4、中下（60，70）完成实验内容的80%左右，报告结构不完整的。 5、 差（低于60）未完成。
10. 项目特色或创新（可空缺，限150字）
本实验案例教学具有如下特色：
本案例电子技术实际应用背景强，以生活中完整的电子产品开发设计和制作装配为目标，学生以产品出发，从需求分解、功能实现、原理分析、器件选型、电路EDA设计、电路焊接、电路功能检测与调试、测试环境搭建、分析总结等环节全面参与电子产品开发设计流程和生产实现各个过程，对学生电子技术工程项目设计与电子制作动手实践方面的能力有明显提高。