数字钟装配与测量
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教学案例2：数字钟电路安装与调试
任务四：数码管、计数器、译码器
全国职业教育电子与信息技术专业数字化资源共建共享
教学案例2：数字钟电路安装与调试
任务四：数码管、计数器、译码器
本次设计采用共阴数码管 1．数码管的分类 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管 多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1 位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共 阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极 (COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字 段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电 平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形 成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线 GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某 一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。如图6所示数码管引脚图。
IC7 ～ IC9 IC10 、 IC12
IC11 IC13 IC14 IC15
IC16 IC17
LED1 ～ LED6
R1 ～ R3
R4
陕西省电子信息学校
SHAANXISHENG ELECTRONICS INFORMATION SCHOOL
电子与信息技术专业 电子装配工艺与测量课程
教学案例2：数字钟电路安装与调试
雷击
教学案例2：数字钟电路安装与调试
⑶、影响触电伤害程度的因素 影响触电伤害程度的因素主要有电流的大小、电流的频率、触电持续 的时间、电压高低、触电电流经过人体的途径和人的身体状况等。其中触 电电流大小的影响程度如表2所示。 表2 不同大小的电流对人体的伤害 电流大小 1毫安 50毫安 对人体的影响程度 使人有麻的感觉 有生命危险
电子与信息技术专业 电子装配工艺与测量课程
教学案例2：数字钟电路安装与调试
任务一：数字钟项目相关介绍
全国职业教育电子与信息技术专业数字化资源共建共享
教学案例2：数字钟电路安装与调试
《数字钟电路安装与调试》课程设计 课 题 主讲 教师
数字钟电路安装与调试
教学目 标
。
知识目标： 1．选择计数器、译码器、数码管及NE555来设计数字钟。 2．掌握数字钟的调试及主要技术指标的测试方法。 能力目标： 1．能够正确合理的选择元器件，包括电阻电容等器件； 2．会使用电烙铁来焊接电路； 3．掌握数字钟的调试以及指标测试； 4．能够判断数字钟常见故障，并能进行排除故障。 素质目标： 1．组装电路过程中严格遵守安全操作规程，时刻注意安全用电
教学案例2：数字钟电路安装与调试
续前表 实训室 演示法 实际操作法 实训室 演示法 实际操作法 实训室 演示法 实际操作法 实训室 演示法 实际操作法 实训室 演示法 实际操作法 讲解法 板书设计
6 7
任务六：校时电路 任务七：整点报时电路
2课时 1课时
教 学 过 程
8 9 10
任务八：整体电路焊接 任务九：电路调试 任务十：评价
⑵、按触电方式不同的分类 按触电方式不同，触电的分类见表1。
教学案例2：数字钟电路安装与调试
表1 常见的几种触电方式 触电方式 单相触电 说明
人接触带电的电器设备 中任何一相引起的触电。
双相触电
人体同时接触带电的 电器设备中任意两相。
跨步触电
当人或牛马等生物走入断线 点8米以内的电场时，由于 前后脚之间有较高的电位 差就会引起触电。 带有两种不同的电荷的云朵之间，或云朵与大地之间的 放电而引起的伤害。
2．培养学生质量第一的理念，懂得使用质量管理中5S管理法进 行操作，培养团队合作、互利互惠的精神。
教学案例2：数字钟电路安装与调试
续前表 教学 重点 教学 难点 元器件的正确选择；数字钟的调试与指标测试；故障的排除。 数字钟的调试与指标测试；故障的排除。 教学活动 1 2 教 学 过 程 3 4 5 任务一：安全教育 任务二：数字钟整体设计 任务三：秒脉冲电路 任务四：数码管、译码器、计数器 任务五：60及24进制电路 课时 分配 2课时 2课时 4课时 4课时 4课时 教学方法 与手段 教室 讲解法 教室 讲解法 实训室 演示法 实际操作法 实训室 演示法 实际操作法 实训室 演示法 实际操作法
任务二：数字钟整体设计
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教学案例2：数字钟电路安装与调试
任务二：数字钟整体设计
一、数字钟的原理 随着科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，高精 度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表都采用了 石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，数字式 电子钟用集成电路计时时、译码代替机械式传动，用七段数码管代替指针显示 进而显示时间，减少了计时误差，这种表具有时、分、秒显示时间的功能，还 可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。 具体框图如图1所示。由图可见，该数字钟由秒脉冲发生器，六十进制 “秒”、“分”计时计数器和二十四进制“时”计时计数器，时、分、秒译码 显示电路，校时电路和报时电路等五部分电路组成。
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SHAANXISHENG ELECTRONICS INFORMATION SCHOOL
电子与信息技术专业 电子装配工艺与测量课程
教学案例2：数字钟电路安装与调试
制作老师：艾明祥
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教学案例2：数字钟电路安装与调试
图5 74LS74引脚排列及内部结构
教学案例2：数字钟电路安装与调试
二、秒脉冲产生电路 如图4所示秒脉冲产生电路。
图4 秒脉冲产生电路
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教学案例2：数字钟电路安装与调试
⑵、紧急救护 在触电者脱离电源后，应该立即进行现场紧急救护并及时通 知医院。触电急救药根据触电者的具体情况采取不同的措施。 三、实训室实习安全注意事项 由于本次课程的大部分内容都在实训室进行，需要用到很多 工具，工具的使用过程中必须注意安全问题。 关。 ⑴、学生不得在没有老师在场的情况下使用实训室电源总开
布置作业：数字钟的其它校时方式。论
4课时 4课时 3课时
1.课下完 成作业内 容。 Nhomakorabea作业与 预习
教学案例2：数字钟电路安装与调试
任务一：安全教育
一、实际生活中的安全用电
⑴、任何电器设备在不确认是否有点的情况下，应该认为有电，不能随便 接触电器设备。
⑵、当遇到有电源线外层绝缘皮损坏，需要及时更换或用绝缘胶布包好， 不能视而不见。 ⑶、当有多人进行带点操作时，在接通电源是应该通知周围的人。 ⑷、严格按照用电安全规定进行带电操作，不能麻痹大意。 ⑸、所有用电器只有在拔下插头的情况下，才能确定用电器断电。 ⑹、不能用湿手接触任何电器设备。
⑵、按照规定使用电烙铁、热风枪等各种工具。
⑶、长时间离开实训台，应关闭实训台电源。 ⑷、如遇到电烙铁发生短路，应及时拔掉电烙铁电源线。
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教学案例2：数字钟电路安装与调试
教学案例2：数字钟电路安装与调试
2．LED数码管引脚测量
上面由数码管的分类可知，数码管有共阴共阳之 分，那如何区分哪是共阴，哪是共阳？在实际当中可 以进行测量，测量方法如下。
首先找公共共阴和公共共阳,我们找个电源(3到5 伏)和1个1K(几百的也欧的也行)的电阻， VCC串接个 电阻后和GND接在任意2个脚上,组合有很多，但总有 一个LED会发光的找到一个就够了，然后用GND不动， VCC(串电阻)逐个碰剩下的脚，如果有多个LED(一般 是8个),那它就是共阴的了。 相反用VCC不动，GND逐个碰剩下的脚，如果 有多个LED(一般是8个)，那它就是共阳的了。
图6 数码管引脚图
教学案例2：数字钟电路安装与调试
3．数码管的驱动方式 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显 示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动 态式两类。 ① 静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的 每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制 译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用 I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8＝40根I/O端口来驱动，要 知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个呢：），实际应用时必须增加译 码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。
触电事故离电源开关较近 触电事故离电源开关较远 导线搭落在触电者身上或压在 身下 发生高压触电 触电者在高处
解救方法
应立即拉开电源开关或迅速拔出插头，切断 电源。 用绝缘功能的物体切断电源。
用干燥的木棒、绳子等绝缘物拉开触电者或 挑开电线。切忌直接用手或潮湿的工具去接 触触电者，以防触电。
立即通知有关部门停电，在确保救护人员安 全的情况下，根据现场条件断电救护。 应采取不要措施，以防止触电者从高处坠下 ，造成二次事故。
教学案例2：数字钟电路安装与调试
二、元器件
图1 数字钟原理框图
本次设计中利用到的元器件如表4所示。
教学案例2：数字钟电路安装与调试
表4 部分元器件清单
标号 IC1 ～ IC6 名称 显示译码器 加法计数器 四 2 输入与门 四 2 输入或门 振荡/分频器 双 D 触发器 8 输入与非门 四 2 输入与非门 三 3 输入与非门 数码管 电阻器 电阻器 规格及型号 74LS248 CD4518 74LS08 74LS32 CD4060 74LS74 74LS30 74LS00 74LS10 LC5011-11 5.6kΩ 22MΩ 数量 6 3 2 1 1 1 1 1 1 6 3 1
教学案例2：数字钟电路安装与调试
图2 秒脉冲电路
二、相关知识
CD4060的引脚排列如图3所示，图4所示为CD4060的内部逻辑 框图，表5为CD4060的功能表。
图3 CD4060的引脚排列
图4 CD4060的内部逻辑框图
表2 CD4060功能表
R 1 0 1 CP × ↑ ↓ 功能 清零（ Q1 ～ Q14 =0） 不变 计数
任务三：秒脉冲电路
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任务三：秒脉冲电路
我们常接触到的时间概念有一个是“秒”，要设计数字钟，那么就必须要 有秒脉冲。 一、秒脉冲产生电路 如图2所示秒脉冲电路。秒信号发生电路产生频率为1 Hz的时间基准信 号。数字钟大多采用32768(215Hz石英晶体振荡器，经过15级二分频，获得 1Hz的秒脉冲，如图2所示。该电路主要应用CD4060。CD4060是14级二进 制计数器／分频器／振荡器。它与外接电阻、电容、石英晶体共同组成 215=32768 Hz振荡器，并进行14级二分频，再外加一级D触发器(74LS74) 二分频，输出1Hz 的时基秒信号。R4是反馈电阻，可使CD4060内非门电路 工作在电压传输特性的过渡区，即线性放大区。R4的阻值可在几兆到十几兆 之间选择，一般取22 MΩ 。C2是微调电容，可将振荡频率调整到精确值。
100毫安
足以致人死亡
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2、急救 触电急救分解救和紧急救护两步进行。 ⑴、解救：解救是使触电者迅速脱离电源的过程。当发生触电时，解救 越快越好。因为触电持续的时间越长，对生命的危害越大。不同的触电状态 ，解救时采用的方法不同，如表3所示。 表3 触电状况与其解救方法
触电事故状况
教学案例2：数字钟电路安装与调试
二、触电及急救 1、触电的分类 触电：因人体接触或接近带电物体引起的局部受伤或伤亡的现象。 ⑴、按受伤部位不同的分类
按受伤部位不同，触电可分为电击和电伤。电击是指触电后使人体内 部器官受伤，主要的症状有刺痛、灼热、昏迷等。电伤是指触电后使人体 外部受伤，如电弧灼伤。
任务四：数码管、计数器、译码器
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任务四：数码管、计数器、译码器
本次设计采用共阴数码管 1．数码管的分类 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管 多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1 位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共 阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极 (COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字 段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电 平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形 成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线 GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某 一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。如图6所示数码管引脚图。
IC7 ～ IC9 IC10 、 IC12
IC11 IC13 IC14 IC15
IC16 IC17
LED1 ～ LED6
R1 ～ R3
R4
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雷击
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⑶、影响触电伤害程度的因素 影响触电伤害程度的因素主要有电流的大小、电流的频率、触电持续 的时间、电压高低、触电电流经过人体的途径和人的身体状况等。其中触 电电流大小的影响程度如表2所示。 表2 不同大小的电流对人体的伤害 电流大小 1毫安 50毫安 对人体的影响程度 使人有麻的感觉 有生命危险
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教学目 标
。
知识目标： 1．选择计数器、译码器、数码管及NE555来设计数字钟。 2．掌握数字钟的调试及主要技术指标的测试方法。 能力目标： 1．能够正确合理的选择元器件，包括电阻电容等器件； 2．会使用电烙铁来焊接电路； 3．掌握数字钟的调试以及指标测试； 4．能够判断数字钟常见故障，并能进行排除故障。 素质目标： 1．组装电路过程中严格遵守安全操作规程，时刻注意安全用电
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续前表 实训室 演示法 实际操作法 实训室 演示法 实际操作法 实训室 演示法 实际操作法 实训室 演示法 实际操作法 实训室 演示法 实际操作法 讲解法 板书设计
6 7
任务六：校时电路 任务七：整点报时电路
2课时 1课时
教 学 过 程
8 9 10
任务八：整体电路焊接 任务九：电路调试 任务十：评价
⑵、按触电方式不同的分类 按触电方式不同，触电的分类见表1。
教学案例2：数字钟电路安装与调试
表1 常见的几种触电方式 触电方式 单相触电 说明
人接触带电的电器设备 中任何一相引起的触电。
双相触电
人体同时接触带电的 电器设备中任意两相。
跨步触电
当人或牛马等生物走入断线 点8米以内的电场时，由于 前后脚之间有较高的电位 差就会引起触电。 带有两种不同的电荷的云朵之间，或云朵与大地之间的 放电而引起的伤害。
2．培养学生质量第一的理念，懂得使用质量管理中5S管理法进 行操作，培养团队合作、互利互惠的精神。
教学案例2：数字钟电路安装与调试
续前表 教学 重点 教学 难点 元器件的正确选择；数字钟的调试与指标测试；故障的排除。 数字钟的调试与指标测试；故障的排除。 教学活动 1 2 教 学 过 程 3 4 5 任务一：安全教育 任务二：数字钟整体设计 任务三：秒脉冲电路 任务四：数码管、译码器、计数器 任务五：60及24进制电路 课时 分配 2课时 2课时 4课时 4课时 4课时 教学方法 与手段 教室 讲解法 教室 讲解法 实训室 演示法 实际操作法 实训室 演示法 实际操作法 实训室 演示法 实际操作法
任务二：数字钟整体设计
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教学案例2：数字钟电路安装与调试
任务二：数字钟整体设计
一、数字钟的原理 随着科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，高精 度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表都采用了 石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，数字式 电子钟用集成电路计时时、译码代替机械式传动，用七段数码管代替指针显示 进而显示时间，减少了计时误差，这种表具有时、分、秒显示时间的功能，还 可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。 具体框图如图1所示。由图可见，该数字钟由秒脉冲发生器，六十进制 “秒”、“分”计时计数器和二十四进制“时”计时计数器，时、分、秒译码 显示电路，校时电路和报时电路等五部分电路组成。
陕西省电子信息学校
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教学案例2：数字钟电路安装与调试
制作老师：艾明祥
全国职业教育电子与信息技术专业数字化资源共建共享
陕西省电子信息学校
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图5 74LS74引脚排列及内部结构
教学案例2：数字钟电路安装与调试
二、秒脉冲产生电路 如图4所示秒脉冲产生电路。
图4 秒脉冲产生电路
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教学案例2：数字钟电路安装与调试
⑵、紧急救护 在触电者脱离电源后，应该立即进行现场紧急救护并及时通 知医院。触电急救药根据触电者的具体情况采取不同的措施。 三、实训室实习安全注意事项 由于本次课程的大部分内容都在实训室进行，需要用到很多 工具，工具的使用过程中必须注意安全问题。 关。 ⑴、学生不得在没有老师在场的情况下使用实训室电源总开
布置作业：数字钟的其它校时方式。论
4课时 4课时 3课时
1.课下完 成作业内 容。 Nhomakorabea作业与 预习
教学案例2：数字钟电路安装与调试
任务一：安全教育
一、实际生活中的安全用电
⑴、任何电器设备在不确认是否有点的情况下，应该认为有电，不能随便 接触电器设备。
⑵、当遇到有电源线外层绝缘皮损坏，需要及时更换或用绝缘胶布包好， 不能视而不见。 ⑶、当有多人进行带点操作时，在接通电源是应该通知周围的人。 ⑷、严格按照用电安全规定进行带电操作，不能麻痹大意。 ⑸、所有用电器只有在拔下插头的情况下，才能确定用电器断电。 ⑹、不能用湿手接触任何电器设备。
⑵、按照规定使用电烙铁、热风枪等各种工具。
⑶、长时间离开实训台，应关闭实训台电源。 ⑷、如遇到电烙铁发生短路，应及时拔掉电烙铁电源线。
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教学案例2：数字钟电路安装与调试
2．LED数码管引脚测量
上面由数码管的分类可知，数码管有共阴共阳之 分，那如何区分哪是共阴，哪是共阳？在实际当中可 以进行测量，测量方法如下。
首先找公共共阴和公共共阳,我们找个电源(3到5 伏)和1个1K(几百的也欧的也行)的电阻， VCC串接个 电阻后和GND接在任意2个脚上,组合有很多，但总有 一个LED会发光的找到一个就够了，然后用GND不动， VCC(串电阻)逐个碰剩下的脚，如果有多个LED(一般 是8个),那它就是共阴的了。 相反用VCC不动，GND逐个碰剩下的脚，如果 有多个LED(一般是8个)，那它就是共阳的了。
图6 数码管引脚图
教学案例2：数字钟电路安装与调试
3．数码管的驱动方式 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显 示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动 态式两类。 ① 静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的 每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制 译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用 I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8＝40根I/O端口来驱动，要 知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个呢：），实际应用时必须增加译 码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。
触电事故离电源开关较近 触电事故离电源开关较远 导线搭落在触电者身上或压在 身下 发生高压触电 触电者在高处
解救方法
应立即拉开电源开关或迅速拔出插头，切断 电源。 用绝缘功能的物体切断电源。
用干燥的木棒、绳子等绝缘物拉开触电者或 挑开电线。切忌直接用手或潮湿的工具去接 触触电者，以防触电。
立即通知有关部门停电，在确保救护人员安 全的情况下，根据现场条件断电救护。 应采取不要措施，以防止触电者从高处坠下 ，造成二次事故。
教学案例2：数字钟电路安装与调试
二、元器件
图1 数字钟原理框图
本次设计中利用到的元器件如表4所示。
教学案例2：数字钟电路安装与调试
表4 部分元器件清单
标号 IC1 ～ IC6 名称 显示译码器 加法计数器 四 2 输入与门 四 2 输入或门 振荡/分频器 双 D 触发器 8 输入与非门 四 2 输入与非门 三 3 输入与非门 数码管 电阻器 电阻器 规格及型号 74LS248 CD4518 74LS08 74LS32 CD4060 74LS74 74LS30 74LS00 74LS10 LC5011-11 5.6kΩ 22MΩ 数量 6 3 2 1 1 1 1 1 1 6 3 1
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图2 秒脉冲电路
二、相关知识
CD4060的引脚排列如图3所示，图4所示为CD4060的内部逻辑 框图，表5为CD4060的功能表。
图3 CD4060的引脚排列
图4 CD4060的内部逻辑框图
表2 CD4060功能表
R 1 0 1 CP × ↑ ↓ 功能 清零（ Q1 ～ Q14 =0） 不变 计数
任务三：秒脉冲电路
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任务三：秒脉冲电路
我们常接触到的时间概念有一个是“秒”，要设计数字钟，那么就必须要 有秒脉冲。 一、秒脉冲产生电路 如图2所示秒脉冲电路。秒信号发生电路产生频率为1 Hz的时间基准信 号。数字钟大多采用32768(215Hz石英晶体振荡器，经过15级二分频，获得 1Hz的秒脉冲，如图2所示。该电路主要应用CD4060。CD4060是14级二进 制计数器／分频器／振荡器。它与外接电阻、电容、石英晶体共同组成 215=32768 Hz振荡器，并进行14级二分频，再外加一级D触发器(74LS74) 二分频，输出1Hz 的时基秒信号。R4是反馈电阻，可使CD4060内非门电路 工作在电压传输特性的过渡区，即线性放大区。R4的阻值可在几兆到十几兆 之间选择，一般取22 MΩ 。C2是微调电容，可将振荡频率调整到精确值。
100毫安
足以致人死亡
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2、急救 触电急救分解救和紧急救护两步进行。 ⑴、解救：解救是使触电者迅速脱离电源的过程。当发生触电时，解救 越快越好。因为触电持续的时间越长，对生命的危害越大。不同的触电状态 ，解救时采用的方法不同，如表3所示。 表3 触电状况与其解救方法
触电事故状况
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二、触电及急救 1、触电的分类 触电：因人体接触或接近带电物体引起的局部受伤或伤亡的现象。 ⑴、按受伤部位不同的分类
按受伤部位不同，触电可分为电击和电伤。电击是指触电后使人体内 部器官受伤，主要的症状有刺痛、灼热、昏迷等。电伤是指触电后使人体 外部受伤，如电弧灼伤。