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手把手Diy 单片机编程实验板

本文作者:深圳学林电子 www.51c51.com 本套件的第一版刊载于无线电杂志2011年第9期,历时8年,我们重新整理了此篇文档并再次向爱好者发售,每套仅收取成本价售19.9元(包含全部芯片,pcb,usb线等),适合电子,单片机爱好者,工程师等。
   
我要购买:https://item.taobao.com/item.htm?spm=a2oq0.12575281.0.0.25911deb3x6mhZ&ft=t&id=590983511241&qq-pf-to=pcqq.c2c

软件以及全套资料下载:http://www.51c51.com/DIY/minitest/51MCU.rar


 

 

 

 

 

 

本产品为全套散件,需要您自己有一定的动手能力组装通过本品的练习您将体会到成功的喜悦且将具备一个电子工程师和软件工程的专业必备技能

 联系:0755-89956892   51测试网 www.51c51.com  QQ:105924486

单片机学习是现代微电子电路和计算机软件的必由之路,单片机技术又是一门实践性非常强的学科,复杂的中断系统,寄存器足可称之为晦涩难懂。如果仅仅是理论学习和纸上谈兵而不经过任何实践,套用平凡老师以前的一句话,我劝您还是趁早放弃。

     为此我们设计了这个小巧的单片机编程实验板,成本低廉,同时具备了单片机的编程和基本的试验功能。为了确保您能够按照本教程制作成功,我特别建议您在此之前先学习基本的电子知识和焊接技巧。

 它能够为您做些什么?

1 它可以直接支持STC89C52RC单片机的多次重复烧写,可以把程序写入单片机并实验。

2 它是一个多功能的51单片机试验板,配合我们提供的例子程序,您不需要另外购买其他任何材料即可完成51单片机的流水灯,小键盘,数码管动态/静态显示,计数器,小喇叭报警器/唱歌,串口通信试验,24c02扩展,外中断等试验。  

 下面是这个学习板的工作示意图,即通过usb,将电脑中的程序用stc_isp软件下载到单片机中,然后程序自动在学习板上运行,用户看到运行结果。

 

 

 

 

 

 

 

 

试验部分包括了以下的硬件资源:

1个实验芯片stc89c52

8个Led指示灯 (P1.0-p1.7)可做跑马灯试验,或IO状态指示

4个小键盘(P3.2, P.3.3 , P3.4, P3.5)。一端接IO,一端接地.按下时相应端口变低电平

1个小喇叭(P3.3)作唱歌或者报警试验用。

1个硬件复位

2位的动态扫描数码管

p0 数码管段位;数码管的代码表28h,7eh,0a2h,62h,74h,61h,21h,7ah,20h,60h

数码管位选p2.6,p2.7

1个虚拟的usb转232通信接口

1个扩展储存器24C02

1个电源开关,用于冷启动单片机

1个复位键,作实验时按此键,则试验部分复位运行,用于重启程序

1个MINI USB接口,用于学习板的通信和供电

 同时为了方便用户, 我们还特别设计了外接两个8pin IO接口。可以通过连接将板上的io口外接扩展实现不同的功能

 

学习板的电路原理图:

以下有关引脚的描述均是指QFP44封装的stc89c52单片机,和常见的双列直插dip封装引脚不同,请注意。

 

零件规格表

 

型号

数量

位置

 

电阻

1K

10

R1 ,R6 , R7 ,R8, R9,

R10 ,R11, R12 ,R5, R3

0805

 

 

10K

15

R23, R19, R13 ,R14 ,R15, R16, R17 ,R18, R25, R20, R21,R22 ,R4, R24 ,R2

0805

 

 

120欧姆

1

R26

0805

电容

22P  

4

C1,C2,C9,C8

0805

 

104

4

C5,C6,C7,C3

0805

 

100uf/10v

1

C11

 

晶体管

发光管

9

D1, D2 ,D3, D4, D6 ,D7,D8 ,D9, D11

 

 

1n4148

2

D5,D10

 

 

2n5401

3

BG1 BG2, BG3

SOT-23

集成电路

STC89c52rc

1

U1

QFP44

 

24c02

1

U2

SOP8

 

pl2303hx

1

U3

TSOP-28

其他

12mhz晶体

2

Y1,Y2

 

 

数码管

1

J2

 

 

按键开关

5

P1, P2 ,P3,P4, P5

 

 

拨动电源开关

1

P6

 

 

蜂鸣器

1

J4

 

 

pcb

1

 

 

 

usb线

1

 

 

 

    目前很多电脑主板已经取消了串行口,为此我们集成了pl2303hx usb转串口芯片,可以直接使用usb通信和供电。

 制作过程:
   整机的电路较简单,按照一般的电路板制作原则,先焊接高度最低的元件,如贴片电阻,贴片电容,贴片ic,然后清洗电路板,再焊接较高的元件,如晶体,喇叭。最后再焊接大的零件,如插接件,数码管。为了美观和减少体积,我们使用了全贴片元件,而不是传统的dip元件,这样对新手来说增加了一些制作难度。可能有的同学会问,如果是芯片坏了或者想要换芯片岂不是很麻烦?实际上stc89c52单片机可以支持上万次擦除和写入,这时您早已学会,或者放弃了。
而现在电子技术的发展,贴片元件已经是元器件市场的主力,小型化和贴片化也是电子工业的必由之路。

 开始之前应当准备以下工具:

1 30w左右的尖头烙铁

2   海绵泡沫,用于清洗电烙铁头

3   优质焊锡丝

4   松香水(可以把松香磨碎后加酒精自制)

5   镊子  

6   放大镜(不是必须,除非您非常近视)

7   万用表

 第一步:焊接主芯片qfp 封装的stc89c52。这里需要看清楚芯片的管脚和方向, pcb有标记圆圈的地方和ic有圆圈的地方相对应,先仔细的对准芯片和焊盘,用烙铁焊接固定几个引脚,在芯片四周管脚均匀涂抹松香水,然后可将焊锡堆在管脚上,用烙铁拖动即可甩掉焊锡。如果最后有一些管脚的焊锡拖不掉,可以取一截导线,将表皮剥掉,然后沾满松香水,配合烙铁加热,可将多余焊锡吸走。完成后,同样的方法,焊接PL2303HX 以及24c02芯片。(看清楚pl2303和24C02的方向,芯片上小点为第一脚,对应丝印缺口)

 几个技巧:

1 如果没有太多焊接经验,请一定先找一个报废的电路板多多练习。

2 焊锡丝很重要,很多几十元一公斤的劣质焊锡丝,拖起来像泥巴一样,根本无法使用,请用优质焊锡丝。

3 不要使用焊锡膏。我曾使用过一种焊锡膏,发现整机的电流忽大忽小,阻抗忽高忽低,检查很久,发现是这些焊锡膏的问题,于是直接把这些焊锡膏扔到垃圾堆。(可能这些焊锡膏是为焊接不锈钢,白铁皮等生产的)可以使用松香水。

4 如果没有把握可以请修手机的师傅帮忙,不要蛮干,损伤电路板就难于补救了。

5 特别强调,一个优秀的工程师,必须是一个烙铁好手。不会动手的工程是不合格的!

如果上面的焊接没问题,下面的焊接过程相对来说就很容易了。

 第二步:焊接电阻:一共 26颗电阻,3种规格,10k的电阻标记是103,1k的电阻标记是102,另外有一颗120欧姆的电阻,标记是121,这个电阻的作用是作为整机的假负载,关闭电源开关时,将整个板子的电压强行拉低,否则系统就不能复位了。如果不清楚电阻的阻值可以用万用表量一下。焊接电阻没有方向,可以先用烙铁将焊盘的一端加上焊锡,然后用镊子夹住电阻,融化加有焊锡的焊盘,电阻轻轻靠上即可焊接住,然后焊另一端。另外注意R3在板上没有标注出来,是一个1k 的电阻和D11串联给发光管供电的。

 第三步:焊接贴片电容:共 8颗电容,这些也没有方向,随意焊接,有两种容量规格,一种是104 一种是22P  他们也可以通过颜色来区别,黄色的是104容量,灰白色的是22p 电容。

 第四步:焊接发光管,三极管,二极管。这些一定要注意方向,如果搞反了板子将不能正常工作,不清楚请仔细看照片。

 

 

第五步:焊接贴片电解电容,贴片晶体和按键,喇叭。相对来说这些都比较容易,除贴片电解电容外,其余都没有极性。

 第六步:焊接 usb口,数码管,开关。这里要特别注意,这个usb接口设计得相当难于手工焊接。可以先加好焊锡和松香水,然后把烙铁头用海绵洗干净,用烙铁的温度融化usb头上的剩余焊锡即可。最好不用拖锡的方法,容易造成连锡和短路。为增加成功率,我建议新手可以用剪钳把usb接口后半部分的铁片剪掉,这样烙铁更容易操作。

 

 

组装成功后的效果如下,仔细检查一遍,用万用表量一下电源是否短路,没有异常就可以开始进行调试了。

 

首先安装PL2303hx 的usb驱动:

以下以windows10(32位)操作系统为例,介绍安装usb驱动。先不要插学习板的usb线,

双击驱动程序文件夹的 usbpl2303\usb.exe

“下一步”,然后点“接受许可协议”再点下一步,稍后就会显示完成的界面。

 然后用USB电缆连接学习板和计算机USB口,在桌面的左下角开始处点右键,弹出菜单选择设备管理器:

 

 

稍后在端口下出现Prolific usb-to-serial comm. Port(com6),表示成功安装了usb驱动程序,其中com6是系统分配给usb 的虚拟串口号,以后在使用串口的时候选择com6就可以了。根据您的系统安装usb设备的不同, 您也可能出现的com3,com5等等。您也可以单击这个端口,点右键:属性/端口设置/高级/COM端口号,来更改为您喜欢的端口号。

 

安装失败的解决方法:

如果在安装中中途退出或掉电等, 可能造成安装失败,这时,可以在设备管理器中卸载带有黄色感叹号的USB设备,然后重复以上的安装步骤即可。计算机的系统版本不同,也可能导致安装失败,建议百度一下pl2303的最新驱动再尝试一下。

如果您不知道现在系统分配的usb端口号,可以打开设备管理器看一下就知道了。

 

Usb驱动安装成功以后,直接打开配套驱动文件夹的STC下载软件/STCISP.exe

(经测试,发现4.88版和4.83版不能正常使用,建议您用最新版本)。当然您可以自己到stc网站http://www.mcu-memory.com/下载不同版本试用。

 

1 首先选择正确的单片机型号(这里是stc89c52rc)。

2 打开一个配套程序文件夹的测试程序hex格式文件,

3 选择串口号和波特率(注意关闭其它可能用到串口的软件,比如编程器仿真器等避免争抢串口,波特率按默认即可,在本例中使用的com6,软件的其他设置均按默认。

4 Download/下载程序( 特别注意:必须先关掉电源开关,点击下载程序, 然后打开电源开关,以冷启动单片机,否则会下载失败)

5 如果正常窗口会显示下载成功的提示,学习板也会自动开始运行。


 

到这里,学习板就算调试成功了,您可以自己烧写各个程序,验证各部分实验是否正常。

 如果板子无法工作起来应该怎样检查呢?

首先了解下单片机工作的必要条件:

1: 电源

这个好理解,巧妇难为无米之炊,没电源当然不能工作啦。对于QFP44封装的stc89c52单片机的而言.22脚接地,44脚为电源5v,本系统中电源直接取自usb电源5v。

 2:时钟晶体:

Pin21时XTAL1脚,片内振荡电路的输入端。
Pin20时XTAL2脚,片内振荡电路的输出端。
8051的时钟有两种方式,一种是片内时钟振荡方式,但需在2021脚外接石英晶体(2-12MHz)和振荡电容,振荡电容的值一般取10p-30p。另外一种是外部时钟方式,即将XTAL1接地,外部时钟信号从XTAL2脚输入。正常工作时,晶体两端电压用万用表测试应当是2.0-2.5v左右。

3:复位:电路中C3,R23,P5构成了上电复位和手动复位,正常情况下上电,电源通过R23给C3充电,从而在C3端形成脉冲,促使单片机复位,如果按动P5,相当于短接C3,重复上述过程,单片机将强行复位。

4:EA端34脚接电源,选择了读取内部程序存储器指令数据。

总之满足了这四个条件,单片机就可以正常工作了,同样的,如果系统故障,只需要从这四个方面检查。

如果软件无法安装成功,建议换一台电脑实验。

 下面我们简单介绍一下keil 软件的基本编译方法,学会了这些, 您就可以按照自己的意愿来编程序了。

 KEIL软件安装:直接拷贝keil文件夹到c盘的根目录, 去掉文件夹的只读属性. (注意必须是c盘根目录, 不要安装在其他目录)执行keil\uv2\uv2.exe即可

(可将文件发送到桌面快捷方式) 

1  点击Project(工程)菜单,选择New Project(新工程),在文件名中输入您的第一个程序项目名称,假定我们用"test"。"保存"后的文件扩展名为uv2这是KEIL uVision2项目文件扩展名,以后我们可以直接点击此文件以打开先前做的项目。注意输入的时候不要输入文件的后缀名, 默认即可。为了查找方便, 假定我们保存在c盘的根目录。

这时会弹出让您选择单片机型号的对话框,我们选择ATMEL---AT89C52。注意我们实际使用的是stc89c52,他们的资源基本是一致的,不必理会。

  

 

2汇编源文件的建立: 点击FILE(文件)菜单中的NEW...(新文件)命令新建一个文本编辑窗口。在里面输入一个程序范例如流水灯程序,然后点击FILE(文件)菜单中的SAVE(保存)命令保存文件,注意必须输入文件的后缀名.asm,例如保存为C:/prog/001.asm(注意不要有中文目录,文件名不超过8个字符,否则编译不通过!如果您是第一次使用, 那么我建议您直接保存在c盘的根目录,文件名同样取001.ASM, 不要试图把他保存在桌面/我的文档等等!)

 

点击Target 1(目标1)前面的”+”,出现Source Group 1,(源程序组1)选中右键点选”Add files Group Source Group 1” (增加文件到源程序组1)这时选择文件类型为Asm,再选中001.asm文件,再按Add添加,在随后的提示框中按”确定”

 

单击"Project"(工程)菜单,再在下拉菜单中单击"options for target target 1"(目标1属性) 在下图中选择output(输出)”Create HEX file”(产生hex文件)的选项,以便汇编后生成HEX代码

 

4按以下两个向下小箭头的图标进行编译,(或者按F7快捷)编译成功后如会出现下图红箭头所指的文字正在汇编…0(错误),0(警告)这里的意思是没有错误, 没有警告。表示编译成功。

 

此时在C盘的根目录就生成了test.hex文件,有了这个hex文件, 我们就可用ISP方式烧写到单片机实验了。

最后,祝您组装成功,从此单片机世界的大门将为你敞开。