單片機入門制作
孔子說：“工欲善其事，必先利其器”，學習單片機所用的工具、元器件和數模電路是有一些區(qū)別的，我們在學習之前最好先備齊它們，至少讓外人看出我們是搞過單片機的。有幾樣東東很重要，在上場之前不得不提及。
刀槍劍戟
一臺電腦:這在日后寫程序或是下載程序都是必需之物，F在的新款電腦越來越不適合單片機學習了或者說單片機的設備也應該更新?lián)Q代了，一般常用的 9針串口和 25針并口多數被方方正正的 USB接口所取代。更新推出的操作系統(tǒng)對開發(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速度和存儲空間，同時電腦要有 9針的串口和 25針的并口（打印機接口），如果沒有可以用 USB轉換器擴展，不過其效果不如原配夫妻。
ISP下載線：從電腦向手機下載圖片或音樂一般都有一條連接線，再配上手機專用的軟件就可以讓手機豐富多彩了。單片機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學習，好而不貴。ISP下載線就是一個設計有簡單電路的單片機程序下載工具，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，先做好心理準備。
實驗板：這是一年半載也玩不膩的家伙，因為這是在學習中不斷擴展的。它是將一塊單片機焊在一片電路板中間，板上還焊有電源和單片機的最小系統(tǒng)電路，見圖 1。如果繼續(xù)往下說許多讀者朋友會罵我太粗心了，所以我不得不解釋一下“最小系統(tǒng)”是啥東東。隨便抓一個數模電路的芯片，它要是想正常工作必須有一個先天條件，就是符合要求的電源。單片機也是一樣，不過它太講究了，要的東西更多。除了一個穩(wěn)定的電源供電之外，它還需要一個復位電路，就是給單片機一個信號讓它歸回到開始工作的狀態(tài)。同時晶振部分電路也是必不可少的，這相當于給單片機帶了一塊手表，讓它有時間觀念，知道自己什么時候該干什么事情。總之最小系統(tǒng)就是保證單片機正常工作的最基本電路部分。OK，再說回到單片機實驗板。我是買元器件自己制作實驗板的，我感覺沒有必要多花錢去買一個成品，雖然這樣說賣實驗板的人可能會扁我。自己動手可以學到單片機硬件電路的知識和掌握制作的細節(jié)，這是不可多得的實踐機會。你決定實驗板 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典臺詞：“別看你今天鬧的歡，小心將來拉清單”。當時我還真不知道這話的意思，但我寫到這里的時候我終于明白了，鬧了這么長時間單片機，今天終于到我拉清單了。附表所示這個清單列出了學習單片機所需要的兵器，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價格以防被黑。各元器件的外形如圖 2所示。其實滿打滿算學習單片機也要不了幾個錢，一般的元器件也就幾塊錢。幾塊錢能買什么？買不了房子買不了田，買幾個元器件能用好幾年。必要的時候可以和賣元器件的老板砍砍價，你砍得多省得多，回去能買輛自行車。
附表實驗板 DIY元器件采購清單
所需元器件集體照
可以直接拿單到電子市場買到，附近沒有電子市場朋友也可以在網上郵購，你一定會千方百計弄到的，對此我充滿信心。如果你到電子市場去逛我得嘮叨兩句，省得鬧出專業(yè)技術級笑話。AT89S52單片機是分為工業(yè)級（PI）和商業(yè)級（PC）兩種，區(qū)別就是工業(yè)級的工作溫度范圍更寬，也就是比較抗凍。對于我們學習就無所謂了，哪個便宜買哪個吧。如果買不到 AT89S52也可以買 AT89S51或是與 89S系列兼容并支持 ISP功能的單片機。 30pF的電容只是提高晶振的精度的，如果只是做一些小實驗的話買不到不接也行。萬用電路板要買大一點的，別以為現在的元器件放上去正好大小就行了，我們的學習才剛剛開始，以后還有好多單片機的外圍功能要學呢，如果沒有地方放元器件了就得外擴電路板再用排線連接，弄得像蜘蛛精似的。我個人認為 A4紙大小的萬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出來有點啰嗦但對于一個電子愛好者是必不可少的，包括焊接用的電烙鐵、錫絲、助焊濟、導線、鑷子、剪線鉗、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)現這篇文章與其它文章寫作方式的不同，我不知道這會讓你眼前一亮還是眼前一黑，不過卓爾不群之處還不止于此。一張直觀而清晰的圖片要比書本上想方設法跳躍起來的文字更容易讓人印象深刻，下面的制作過程你將會發(fā)現我在竭盡全力地發(fā)揮“圖文并茂”的優(yōu)勢特點。從元器件的集體合影到成品的寫真照片，總是把你從茫然的想象拉回到真實的制作情境，當你覺得沒必要介紹得如此詳細時，請想到那些從零開始又滿懷熱忱的愛好者朋友。
假設你已經買來了上面的所有元器件和工具，并已經吃飽喝足準備開始制作了。我也只能這樣假設，否則我們的制作是不能向下繼續(xù)的。其實我是想先制作 ISP下載線的，可是看到你迫不及待想玩單片機的樣子我也只好改變主意。那我們就先來制作單片機實驗板吧！
鐵錘磨針——單片機實驗板
實驗板上主要有三部分電路：電源部分、單片機最小系統(tǒng)部分和功能擴展部分。因為我們只是剛開始實驗，功能擴展部分我們只焊接一個發(fā)光二極管和一個按鍵開關做一些簡單的實驗，完成了這些實驗之后我們就基本熟悉了單片機的使用流程，再學習其它功能時只要將此功能用到的元器件焊在實驗板的空地兒上并連接到相應的單片機引腳就可以了。例如我們要學習 DS1302時鐘芯片我們就把芯片和相關元器件焊上，通過對應的程序下載到單片機來實驗。按照傳統(tǒng)習慣我們先在開發(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)壓問題。理論上的電源輸入是 5V～18V，可是實際應用存在許多理論界想象不到的問題，細心的朋友可以發(fā)現電容的耐壓值決定了一個更小的選擇范圍。建議大家用 9V 2A或 12V 2A的電源適配器（俗稱變壓器）作為市電的轉換，我的實驗中暫用 12V 2A的為例，圖 4是電源部分電路原理圖，圖 5是單片機最小系統(tǒng)部分和功能擴展部分電路原理圖。
電源適配器
電源部分
實驗板單片機系統(tǒng)部分
還有一些細節(jié)問題可能會導致你的恐慌，我也有必要保證朋友的安全，占用一點紙上疆土逐一列出！ 220μF的電解電容正負極千萬不要接反，不然十有八九會爆炸，我遭遇此事時嚇得一個女同事幾天沒回過神來。LM7805穩(wěn)壓芯片是有一個散熱片接孔的，我們實驗板的功率不大就不用接散熱片了，如果發(fā)現此芯片發(fā)熱也是正常的，不用怕。如果非常熱，發(fā)熱上百度時就要檢查一下電路是否有短路。晶振、陶瓷電容是不分正負極的，二極管的焊接時間不要過長，注意電源適配器的輸出要是內正外負。不怕人罵我嘮叨，如果這里有一條幫助到你的話我就很欣慰了。
在電路板的走線方面我是用的錫接走線，這樣可以保證電路穩(wěn)固又美觀簡潔。在錫接走線之前可以先考慮好整個電路的布局，電源部分盡量放到一起，單片機最小系統(tǒng)放在實驗板的中間，這樣擴展電路方便一些。先用水筆畫出走線圖，當確定無誤再用錫過線。焊接的時候單片機不要插在 IC座上，先焊好 IC座當電路全部完成后再上芯片。如果是想用飛線的方法也可以，不過這么簡單的電路用飛線好像沒有必要。單片機 IC座的下面是一個不錯的樓盤，一些占地方而又很重要的元器件可以擠一擠放到下面去，外表美觀又保護了這些元器件，如圖 6所示。這是我在長期制作中實踐出來的好方法，不到一分鐘就轉讓給你了。
部分元器件隱藏于芯片座內
建議在制作好電源部分后在不插入單片機時就通電一次，并用萬用表測一下輸出電壓是不是 5V，電源部分的一點失誤導致的后果相當不小。本文中的設計是將電源部分制作到實驗板上，ISP下載線是通過一條排線插到實驗板上留出的端口上，用實驗板的電源給 ISP下載線供電，整個設計只用到一個電源部分。
別以為我是只說不練的家伙，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所示是制作實驗板和 ISP下載線用到的所有元器件，我們要做的就是把它們組裝起來，我僅用了兩個小時就完成了制作，而且其間我還要拍照片和考慮怎么寫下面的內容，現在可以想象你的任務并不復雜了吧！準備好了嗎，開始行動吧！
圖 7、圖 8是制作好的實驗板，你制作好了嗎？我只能再一次假設你的制作是成功的。也許你還有一些問題沒有解決，而我在文章里卻沒有提到，也許是我忽略了什么或是答案故意躲了起來，那就在仔細看看電路圖和實物照片吧，它們是最佳的制作參考系，這樣一個簡單的電路并沒有比雙穩(wěn)態(tài)的聲控開關電路復雜，它是深藏于內、厚積薄發(fā)的。OK，現在一切完成可以通電了，按下電源開關，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？是這樣的現象嗎？不是？哦，不是就對了，因為我們還沒有給單片機寫程序呢，它現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，可是面對科學還是要理智一些才行。一根 ISP下載線可以幫我們實現程序的下載，前面我講 ISP下載線的好話已經夠多了，你的耳朵都快磨破皮了吧？現在我們就來一起制作，趁著制作實驗板的喜悅之情還沒有冷卻。
完成后的實驗板正面
完成后的實驗板背面
鐵錘磨線—— ISP下載線#p#分頁標題#e#
ISP下載線的電路如圖 9所示，簡單得真叫人沒法活了，制作它可以很容易找到成功的感覺，可是要注意許多老水手都是在陰溝里翻的船。我曾聽說一位朋友不屑一顧制作完成的下載線就是不能用，雖然檢查了 N遍電路，芯片也換了幾個。其實解決這個問題的方法很簡單，再重新制作一個就行了，一條道跑到黑對提高效率沒有什么幫助。還有一些事情要提醒一下，因為有一些貴族級別的愛好者用的是先進的筆記本電腦，除了 USB之外什么接口都沒有了，這樣的朋友是比較麻煩了，買 USB轉并口的轉換器還不如干脆參考其它資料制作串口 ISP下載線，或是直接制作 USB接口的 ISP下載線，但不論如何都要親手制作才過癮哦。圖 10所示是制作好的下載線。
ISP下載線的電路
ISP下載線寫真照
有一件重要的小事害得我不淺，兩次挫敗才讓我吸取教訓，也可以說失敗是好事，是不繼積累經驗的過程，我前面叮囑大家注意的地方都是挫敗之后才能寫出來的，希望大家少走一些崎嶇路。不論是實驗板、ISP下載線還是其它的單片機電路都要考慮抗干擾問題，我這里想說的主要是來自電源的干擾。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），不然會有數據錯誤甚至不能下載的問題。ISP下載線的引線不要太長，不然抗干擾能力差，一般小于 20厘米。如果想延長距離可以買一條公對母的并口延長線，在電腦的一端將并口擴展出來。在 ATMEL官方是推出了10PIN接口的延長線標準的，這種接口線具有良好穩(wěn)定性，但我們這幫玩單片機的愛好者沒有必要多花這筆銀兩。我則采用最節(jié)省的6PIN連接線，接線方法可以自由定義，只要有電源和 4條數據線就可以了。你完全可以參考我的實物照片來制作或是異想天開，這是表現你思想力與行動力的機會。
實驗板和 ISP下載線都制作好了嗎？圖 11所示就是它們倆連接在一起的樣子。真是佩服你的認真和耐心，這種優(yōu)秀習慣會幫助你很快進步的。如果不拿真槍實彈操作一次，老天也不敢保證還留有余溫的兩個電路作品是正？捎玫摹？上б霃念^到尾完成程序的下載僅憑這一點硬件還差的遠點，幸運的是下載程序詳細介紹的文章就在下一頁，而不用朝思暮想的等待下一個月的來臨，這還要感謝《無線電》的心系讀者或者高瞻遠矚。翻開新的一頁，我們繼續(xù)前行！
實驗板和 ISP下載線在一起
編輯：admin 最后修改時間：2018-05-28
