單片機(jī)入門(mén)制作
孔子說(shuō)：“工欲善其事，必先利其器”，學(xué)習(xí)單片機(jī)所用的工具、元器件和數(shù)模電路是有一些區(qū)別的，我們?cè)趯W(xué)習(xí)之前最好先備齊它們，至少讓外人看出我們是搞過(guò)單片機(jī)的。有幾樣?xùn)|東很重要，在上場(chǎng)之前不得不提及。
刀槍劍戟
一臺(tái)電腦:這在日后寫(xiě)程序或是下載程序都是必需之物，F(xiàn)在的新款電腦越來(lái)越不適合單片機(jī)學(xué)習(xí)了或者說(shuō)單片機(jī)的設(shè)備也應(yīng)該更新?lián)Q代了，一般常用的 9針串口和 25針并口多數(shù)被方方正正的 USB接口所取代。更新推出的操作系統(tǒng)對(duì)開(kāi)發(fā)軟件支持并不很好，建議大家使用 WIN XP或 WIN 2000系統(tǒng)。不用考慮 CPU速度和存儲(chǔ)空間，同時(shí)電腦要有 9針的串口和 25針的并口（打印機(jī)接口），如果沒(méi)有可以用 USB轉(zhuǎn)換器擴(kuò)展，不過(guò)其效果不如原配夫妻。
ISP下載線(xiàn)：從電腦向手機(jī)下載圖片或音樂(lè)一般都有一條連接線(xiàn)，再配上手機(jī)專(zhuān)用的軟件就可以讓手機(jī)豐富多彩了。單片機(jī)也可以用這樣的方法，雖然這不是唯一的方法，但這較適合一般的單片機(jī)學(xué)習(xí)，好而不貴。ISP下載線(xiàn)就是一個(gè)設(shè)計(jì)有簡(jiǎn)單電路的單片機(jī)程序下載工具，它就像塑造生命的天使，配上小巧的 ISP下載軟件就可以施與單片機(jī)靈魂。雖然我們不是上帝，但在后文我們先要親手塑造它，先做好心理準(zhǔn)備。
實(shí)驗(yàn)板：這是一年半載也玩不膩的家伙，因?yàn)檫@是在學(xué)習(xí)中不斷擴(kuò)展的。它是將一塊單片機(jī)焊在一片電路板中間，板上還焊有電源和單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路，見(jiàn)圖 1。如果繼續(xù)往下說(shuō)許多讀者朋友會(huì)罵我太粗心了，所以我不得不解釋一下“最小系統(tǒng)”是啥東東。隨便抓一個(gè)數(shù)模電路的芯片，它要是想正常工作必須有一個(gè)先天條件，就是符合要求的電源。單片機(jī)也是一樣，不過(guò)它太講究了，要的東西更多。除了一個(gè)穩(wěn)定的電源供電之外，它還需要一個(gè)復(fù)位電路，就是給單片機(jī)一個(gè)信號(hào)讓它歸回到開(kāi)始工作的狀態(tài)。同時(shí)晶振部分電路也是必不可少的，這相當(dāng)于給單片機(jī)帶了一塊手表，讓它有時(shí)間觀念，知道自己什么時(shí)候該干什么事情？傊钚∠到y(tǒng)就是保證單片機(jī)正常工作的最基本電路部分。OK，再說(shuō)回到單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板。我是買(mǎi)元器件自己制作實(shí)驗(yàn)板的，我感覺(jué)沒(méi)有必要多花錢(qián)去買(mǎi)一個(gè)成品，雖然這樣說(shuō)賣(mài)實(shí)驗(yàn)板的人可能會(huì)扁我。自己動(dòng)手可以學(xué)到單片機(jī)硬件電路的知識(shí)和掌握制作的細(xì)節(jié)，這是不可多得的實(shí)踐機(jī)會(huì)。你決定實(shí)驗(yàn)板 DIY了嗎？我們一起做吧！
忘了是哪一部抗日題材的電影里有一句經(jīng)典臺(tái)詞：“別看你今天鬧的歡，小心將來(lái)拉清單”。當(dāng)時(shí)我還真不知道這話(huà)的意思，但我寫(xiě)到這里的時(shí)候我終于明白了，鬧了這么長(zhǎng)時(shí)間單片機(jī)，今天終于到我拉清單了。附表所示這個(gè)清單列出了學(xué)習(xí)單片機(jī)所需要的兵器，這是在成家立業(yè)之前必要的條件，里面我列出了大概的市場(chǎng)價(jià)格以防被黑。各元器件的外形如圖 2所示。其實(shí)滿(mǎn)打滿(mǎn)算學(xué)習(xí)單片機(jī)也要不了幾個(gè)錢(qián)，一般的元器件也就幾塊錢(qián)。幾塊錢(qián)能買(mǎi)什么？買(mǎi)不了房子買(mǎi)不了田，買(mǎi)幾個(gè)元器件能用好幾年。必要的時(shí)候可以和賣(mài)元器件的老板砍砍價(jià)，你砍得多省得多，回去能買(mǎi)輛自行車(chē)。
附表實(shí)驗(yàn)板 DIY元器件采購(gòu)清單
所需元器件集體照
可以直接拿單到電子市場(chǎng)買(mǎi)到，附近沒(méi)有電子市場(chǎng)朋友也可以在網(wǎng)上郵購(gòu)，你一定會(huì)千方百計(jì)弄到的，對(duì)此我充滿(mǎn)信心。如果你到電子市場(chǎng)去逛我得嘮叨兩句，省得鬧出專(zhuān)業(yè)技術(shù)級(jí)笑話(huà)。AT89S52單片機(jī)是分為工業(yè)級(jí)（PI）和商業(yè)級(jí)（PC）兩種，區(qū)別就是工業(yè)級(jí)的工作溫度范圍更寬，也就是比較抗凍。對(duì)于我們學(xué)習(xí)就無(wú)所謂了，哪個(gè)便宜買(mǎi)哪個(gè)吧。如果買(mǎi)不到 AT89S52也可以買(mǎi) AT89S51或是與 89S系列兼容并支持 ISP功能的單片機(jī)。 30pF的電容只是提高晶振的精度的，如果只是做一些小實(shí)驗(yàn)的話(huà)買(mǎi)不到不接也行。萬(wàn)用電路板要買(mǎi)大一點(diǎn)的，別以為現(xiàn)在的元器件放上去正好大小就行了，我們的學(xué)習(xí)才剛剛開(kāi)始，以后還有好多單片機(jī)的外圍功能要學(xué)呢，如果沒(méi)有地方放元器件了就得外擴(kuò)電路板再用排線(xiàn)連接，弄得像蜘蛛精似的。我個(gè)人認(rèn)為 A4紙大小的萬(wàn)用電路板是最合適的選擇，總之要“我選擇我喜歡”。還有一些東東雖然說(shuō)出來(lái)有點(diǎn)啰嗦但對(duì)于一個(gè)電子愛(ài)好者是必不可少的，包括焊接用的電烙鐵、錫絲、助焊濟(jì)、導(dǎo)線(xiàn)、鑷子、剪線(xiàn)鉗、一雙勤勞靈巧的手和一顆熱情執(zhí)著的心。
也許你早就發(fā)現(xiàn)這篇文章與其它文章寫(xiě)作方式的不同，我不知道這會(huì)讓你眼前一亮還是眼前一黑，不過(guò)卓爾不群之處還不止于此。一張直觀而清晰的圖片要比書(shū)本上想方設(shè)法跳躍起來(lái)的文字更容易讓人印象深刻，下面的制作過(guò)程你將會(huì)發(fā)現(xiàn)我在竭盡全力地發(fā)揮“圖文并茂”的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。從元器件的集體合影到成品的寫(xiě)真照片，總是把你從茫然的想象拉回到真實(shí)的制作情境，當(dāng)你覺(jué)得沒(méi)必要介紹得如此詳細(xì)時(shí)，請(qǐng)想到那些從零開(kāi)始又滿(mǎn)懷熱忱的愛(ài)好者朋友。
假設(shè)你已經(jīng)買(mǎi)來(lái)了上面的所有元器件和工具，并已經(jīng)吃飽喝足準(zhǔn)備開(kāi)始制作了。我也只能這樣假設(shè)，否則我們的制作是不能向下繼續(xù)的。其實(shí)我是想先制作 ISP下載線(xiàn)的，可是看到你迫不及待想玩單片機(jī)的樣子我也只好改變主意。那我們就先來(lái)制作單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板吧！
鐵錘磨針——單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板
實(shí)驗(yàn)板上主要有三部分電路：電源部分、單片機(jī)最小系統(tǒng)部分和功能擴(kuò)展部分。因?yàn)槲覀冎皇莿傞_(kāi)始實(shí)驗(yàn)，功能擴(kuò)展部分我們只焊接一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)做一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，完成了這些實(shí)驗(yàn)之后我們就基本熟悉了單片機(jī)的使用流程，再學(xué)習(xí)其它功能時(shí)只要將此功能用到的元器件焊在實(shí)驗(yàn)板的空地兒上并連接到相應(yīng)的單片機(jī)引腳就可以了。例如我們要學(xué)習(xí) DS1302時(shí)鐘芯片我們就把芯片和相關(guān)元器件焊上，通過(guò)對(duì)應(yīng)的程序下載到單片機(jī)來(lái)實(shí)驗(yàn)。按照傳統(tǒng)習(xí)慣我們先在開(kāi)發(fā)板上焊接電源部分電路。
電源部分是比較容易的，集成穩(wěn)壓芯片解決了電源穩(wěn)壓?jiǎn)栴}。理論上的電源輸入是 5V～18V，可是實(shí)際應(yīng)用存在許多理論界想象不到的問(wèn)題，細(xì)心的朋友可以發(fā)現(xiàn)電容的耐壓值決定了一個(gè)更小的選擇范圍。建議大家用 9V 2A或 12V 2A的電源適配器（俗稱(chēng)變壓器）作為市電的轉(zhuǎn)換，我的實(shí)驗(yàn)中暫用 12V 2A的為例，圖 4是電源部分電路原理圖，圖 5是單片機(jī)最小系統(tǒng)部分和功能擴(kuò)展部分電路原理圖。
電源適配器
電源部分
實(shí)驗(yàn)板單片機(jī)系統(tǒng)部分
還有一些細(xì)節(jié)問(wèn)題可能會(huì)導(dǎo)致你的恐慌，我也有必要保證朋友的安全，占用一點(diǎn)紙上疆土逐一列出！ 220μF的電解電容正負(fù)極千萬(wàn)不要接反，不然十有八九會(huì)爆炸，我遭遇此事時(shí)嚇得一個(gè)女同事幾天沒(méi)回過(guò)神來(lái)。LM7805穩(wěn)壓芯片是有一個(gè)散熱片接孔的，我們實(shí)驗(yàn)板的功率不大就不用接散熱片了，如果發(fā)現(xiàn)此芯片發(fā)熱也是正常的，不用怕。如果非常熱，發(fā)熱上百度時(shí)就要檢查一下電路是否有短路。晶振、陶瓷電容是不分正負(fù)極的，二極管的焊接時(shí)間不要過(guò)長(zhǎng)，注意電源適配器的輸出要是內(nèi)正外負(fù)。不怕人罵我嘮叨，如果這里有一條幫助到你的話(huà)我就很欣慰了。
在電路板的走線(xiàn)方面我是用的錫接走線(xiàn)，這樣可以保證電路穩(wěn)固又美觀簡(jiǎn)潔。在錫接走線(xiàn)之前可以先考慮好整個(gè)電路的布局，電源部分盡量放到一起，單片機(jī)最小系統(tǒng)放在實(shí)驗(yàn)板的中間，這樣擴(kuò)展電路方便一些。先用水筆畫(huà)出走線(xiàn)圖，當(dāng)確定無(wú)誤再用錫過(guò)線(xiàn)。焊接的時(shí)候單片機(jī)不要插在 IC座上，先焊好 IC座當(dāng)電路全部完成后再上芯片。如果是想用飛線(xiàn)的方法也可以，不過(guò)這么簡(jiǎn)單的電路用飛線(xiàn)好像沒(méi)有必要。單片機(jī) IC座的下面是一個(gè)不錯(cuò)的樓盤(pán)，一些占地方而又很重要的元器件可以擠一擠放到下面去，外表美觀又保護(hù)了這些元器件，如圖 6所示。這是我在長(zhǎng)期制作中實(shí)踐出來(lái)的好方法，不到一分鐘就轉(zhuǎn)讓給你了。
部分元器件隱藏于芯片座內(nèi)
建議在制作好電源部分后在不插入單片機(jī)時(shí)就通電一次，并用萬(wàn)用表測(cè)一下輸出電壓是不是 5V，電源部分的一點(diǎn)失誤導(dǎo)致的后果相當(dāng)不小。本文中的設(shè)計(jì)是將電源部分制作到實(shí)驗(yàn)板上，ISP下載線(xiàn)是通過(guò)一條排線(xiàn)插到實(shí)驗(yàn)板上留出的端口上，用實(shí)驗(yàn)板的電源給 ISP下載線(xiàn)供電，整個(gè)設(shè)計(jì)只用到一個(gè)電源部分。
別以為我是只說(shuō)不練的家伙，我可是按照文章先制作了一遍的，這樣我才有資本指手劃腳。圖 2所示是制作實(shí)驗(yàn)板和 ISP下載線(xiàn)用到的所有元器件，我們要做的就是把它們組裝起來(lái)，我僅用了兩個(gè)小時(shí)就完成了制作，而且其間我還要拍照片和考慮怎么寫(xiě)下面的內(nèi)容，現(xiàn)在可以想象你的任務(wù)并不復(fù)雜了吧！準(zhǔn)備好了嗎，開(kāi)始行動(dòng)吧！
圖 7、圖 8是制作好的實(shí)驗(yàn)板，你制作好了嗎？我只能再一次假設(shè)你的制作是成功的。也許你還有一些問(wèn)題沒(méi)有解決，而我在文章里卻沒(méi)有提到，也許是我忽略了什么或是答案故意躲了起來(lái)，那就在仔細(xì)看看電路圖和實(shí)物照片吧，它們是最佳的制作參考系，這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的電路并沒(méi)有比雙穩(wěn)態(tài)的聲控開(kāi)關(guān)電路復(fù)雜，它是深藏于內(nèi)、厚積薄發(fā)的。OK，現(xiàn)在一切完成可以通電了，按下電源開(kāi)關(guān)，電源指示燈亮了，看看接到 P1.0接口上的 LED是什么狀態(tài)呢？是不是每隔一秒鐘閃爍一次呢？是這樣的現(xiàn)象嗎？不是？哦，不是就對(duì)了，因?yàn)槲覀冞沒(méi)有給單片機(jī)寫(xiě)程序呢，它現(xiàn)在還不知道你要讓它干什么呢，只能呆呆地等在那里。雖然我們希望盡快讓 LED閃爍起來(lái)，可是面對(duì)科學(xué)還是要理智一些才行。一根 ISP下載線(xiàn)可以幫我們實(shí)現(xiàn)程序的下載，前面我講 ISP下載線(xiàn)的好話(huà)已經(jīng)夠多了，你的耳朵都快磨破皮了吧？現(xiàn)在我們就來(lái)一起制作，趁著制作實(shí)驗(yàn)板的喜悅之情還沒(méi)有冷卻。
完成后的實(shí)驗(yàn)板正面
完成后的實(shí)驗(yàn)板背面
鐵錘磨線(xiàn)—— ISP下載線(xiàn)#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
ISP下載線(xiàn)的電路如圖 9所示，簡(jiǎn)單得真叫人沒(méi)法活了，制作它可以很容易找到成功的感覺(jué)，可是要注意許多老水手都是在陰溝里翻的船。我曾聽(tīng)說(shuō)一位朋友不屑一顧制作完成的下載線(xiàn)就是不能用，雖然檢查了 N遍電路，芯片也換了幾個(gè)。其實(shí)解決這個(gè)問(wèn)題的方法很簡(jiǎn)單，再重新制作一個(gè)就行了，一條道跑到黑對(duì)提高效率沒(méi)有什么幫助。還有一些事情要提醒一下，因?yàn)橛幸恍┵F族級(jí)別的愛(ài)好者用的是先進(jìn)的筆記本電腦，除了 USB之外什么接口都沒(méi)有了，這樣的朋友是比較麻煩了，買(mǎi) USB轉(zhuǎn)并口的轉(zhuǎn)換器還不如干脆參考其它資料制作串口 ISP下載線(xiàn)，或是直接制作 USB接口的 ISP下載線(xiàn)，但不論如何都要親手制作才過(guò)癮哦。圖 10所示是制作好的下載線(xiàn)。
ISP下載線(xiàn)的電路
ISP下載線(xiàn)寫(xiě)真照
有一件重要的小事害得我不淺，兩次挫敗才讓我吸取教訓(xùn)，也可以說(shuō)失敗是好事，是不繼積累經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程，我前面叮囑大家注意的地方都是挫敗之后才能寫(xiě)出來(lái)的，希望大家少走一些崎嶇路。不論是實(shí)驗(yàn)板、ISP下載線(xiàn)還是其它的單片機(jī)電路都要考慮抗干擾問(wèn)題，我這里想說(shuō)的主要是來(lái)自電源的干擾。在靠近芯片和電源的地方，5V和 GND之間加焊幾片 0.1 μF的濾波電容（即系統(tǒng)電源部分電路原理圖中的 C3），不然會(huì)有數(shù)據(jù)錯(cuò)誤甚至不能下載的問(wèn)題。ISP下載線(xiàn)的引線(xiàn)不要太長(zhǎng)，不然抗干擾能力差，一般小于 20厘米。如果想延長(zhǎng)距離可以買(mǎi)一條公對(duì)母的并口延長(zhǎng)線(xiàn)，在電腦的一端將并口擴(kuò)展出來(lái)。在 ATMEL官方是推出了10PIN接口的延長(zhǎng)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的，這種接口線(xiàn)具有良好穩(wěn)定性，但我們這幫玩單片機(jī)的愛(ài)好者沒(méi)有必要多花這筆銀兩。我則采用最節(jié)省的6PIN連接線(xiàn)，接線(xiàn)方法可以自由定義，只要有電源和 4條數(shù)據(jù)線(xiàn)就可以了。你完全可以參考我的實(shí)物照片來(lái)制作或是異想天開(kāi)，這是表現(xiàn)你思想力與行動(dòng)力的機(jī)會(huì)。
實(shí)驗(yàn)板和 ISP下載線(xiàn)都制作好了嗎？圖 11所示就是它們倆連接在一起的樣子。真是佩服你的認(rèn)真和耐心，這種優(yōu)秀習(xí)慣會(huì)幫助你很快進(jìn)步的。如果不拿真槍實(shí)彈操作一次，老天也不敢保證還留有余溫的兩個(gè)電路作品是正？捎玫？上б霃念^到尾完成程序的下載僅憑這一點(diǎn)硬件還差的遠(yuǎn)點(diǎn)，幸運(yùn)的是下載程序詳細(xì)介紹的文章就在下一頁(yè)，而不用朝思暮想的等待下一個(gè)月的來(lái)臨，這還要感謝《無(wú)線(xiàn)電》的心系讀者或者高瞻遠(yuǎn)矚。翻開(kāi)新的一頁(yè)，我們繼續(xù)前行！
實(shí)驗(yàn)板和 ISP下載線(xiàn)在一起
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2018-05-28
