STC51单片机焊接实习.docx
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STC51单片机焊接实习
STC51单片机工程训练
实习指导书
哈尔滨工程大学工程训练中心
电子工艺实习实验室
2013年8月1日
一、STC51单片机实习板概述：
STC51单片机学习开发板总体定位是一款单片机入门级的学习开发板，主要帮助学习单片机的开发流程，掌握单片机开发。
板上安装了4位共阳数码管；8个发光二极管；四个按钮开关；一个简单的音响电路；RS232串行接口，可用串口通信线对STC51单片机编程；1602字符型LCD插座；继电器试验电路；带有标准ISP插座，可用下载线对AT89S5X单片机编程；采用9V稳压电源供电；全部资源都引出的多功能扩展接口；所有的资源全部都可以使用跳线选择，方便明了；主芯片安装位留有足够位置，既可以安装芯片插座，也可以安装ZIF插座（配合下载线可将该板作为编程器用）；有扩展接口，可方便地扩展其他串行接口芯片。
使用这块实验板可以进行流水灯、人机界面程序设计、音响、计数器等基本编程练习，1602液晶字符型液晶接口技术、与PC机进行串行通讯等目前较为流行的技术。
51多功能实验板综合测试程序综合测试程序是为了检测焊接的实验板是否正确，有效帮助找到问题，使得更加充分的利用该实验板.综合测试程序包括：
流水灯、LED数码管显示演示、继电器演示、按键处理测试、LCD1602液晶显示试验。
二、STC51单片机实习板工作框图：
如图一所示。
图一
三、STC51单片机实习板硬件结构：
（1）STC51单片机实习板电源模组部分：
J901为电源（power2）输入接线端子插头、插座，输入9—12V直流电源即可；IC901为78M05三端稳压器，输出5V稳压电源Vcc，供给STC51单片机实习板使用；C901、C902、C903、C904为滤波电容；R901、D905为电源指示。
如图二所示。
图二
（2）STC51单片机实习板主控模组部分：
单片机主控芯片J101可采用STC51系列单片机或采用ATMEL51系列单片机，主控芯片安装位留有足够位置，既可以安装芯片插座，也可以安装ZIF40插座（配合下载线可将该板作为编程器用），本实验板安装ZIF40插座；有TP101、TP102、TP103、TP104四个扩展接口，可方便地扩展其他串行接口芯片，全部32个IO口资源都引出，可以使用跳线帽进行选择。
Y102、C104、C105组成晶振电路，给51单片机提供主振。
C106、R101自动
上电复位电路，S101为手动复位按钮。
如图三所示。
（3）STC51单片机实习板电声模组及存储模组部分：
51实习板上的三极管驱动一个无源蜂鸣器B501，构成一个简单的音响电路，该电路利用单片机的P1.4脚引脚作为音源，经三极管Q501驱动后发声。
51实习板上提供一个由IC601组成的串行EEPROM存储器电路，可任意使用24CXX系列的串行EEPROM存储器，方便扩展存储容量。
如图四所示。
图三
图四
（4）STC51单片机实习板通信模组部分：
串行通讯功能是目前单片机应用中经常要用到的功能，51系列单片机的P3.0和P3.1引脚的第二功能是串行口RXD与TXD，其内部的串行接口电路具有全双工异步通讯功能，但是单片机输出的信号是TTL电平，为获得电平匹配，实验板上扩充了一片MAX232芯片，利用该芯片进行电平转换，该芯片内部有电荷泵，只要单一的5V电源供电即可自行产生RS232所需的高电压，使用方便。
同时该串行通讯口，还可作为STC51系列单片机的下载接口。
如图五所示。
图五
（5）STC51单片机实习板ISP模组部分：
图六
标号为J201下载口的插座为ISP下载插座，其中接口上2脚、10脚接地；4脚接VCC；1脚接SCK，对应51单片机的P1.7口；3脚接MISO，对应51单片机的P1.6口；9脚接MISI，对应51单片机的P1.5口；5脚接RST,对应51单片机的9脚复位端口，6脚、7脚、8脚为空脚。
如图六所示。
（6）STC51单片机实习板继电器模组部分：
K301、K302为5V单刀双掷继电器，Q301、Q302为驱动三极管，R901、D305、R901、D305为继电器状态指示，D301、D302为继电器保护二极管，可提供二路NO、NC开关量输出。
如图七所示。
图七
（7）STC51单片机实习板显示模组部分：
通过JP701，利用跳线帽进行转换；1、2短接，LCD1602工作；3、4短接，LED发光二极管工作；5、6短接，LED数码管工作。
1、STC51单片机实习板采用LCD1602字符型点阵屏，这个液晶显示器有两行，每行可以显示16个字符，因此，其接口方式基本是标准的。
本板上带有LCD接口，可直接与LCD1602字符型液晶相连。
各脚具体接法如下：
1脚接GND；2脚接VCC；3脚接对比度调整，本实习板直接接地（GND）；4脚接RS输入数据或指令（0/1），对应51单片机的P1.0端口；5脚接R/W读写操作（1/0），对应51单片机的P1.1端口；6脚接E使能端（1，1→0），对应51单片机的P1.2端口；7—14脚为数据线接P0.1---P0.7端口；15脚背光A，接VCC；16脚背光K，接地（GND）。
2、STC51单片机实习板的P0端口接了8个发光二极管，这些发光二极管的负极通过串联R701到R708接到P0端口各引脚，而负极则通过一个J701选择接地（GND），发光二极管亮的条件是P0口相应的引脚为高电平，即如果P0口某引脚输出为1，相应的灯亮，如果输出为0，相应的灯灭。
3、STC51单片机实习板单片机的P1口和P0口的部份引脚构成了4位LED数码管驱动电路，这里LED数码管采用了共阴型，共阴型数码管的笔段（即对应abcdefgh）引脚是二极管的正极，所有二极管的负极连在一起，构成公共端，即片选端，对于这种数码管的驱动，要求在片选端提供电流，为此，使用了NPN型三极管S8050或9013作为片选端的驱动，共使用4只三极管，所有三极管的发射极连在一起，接到地线端，基极则通过四个1K的限流电阻分别接P1.0~P1.3，集电极分别向4只数码管供电，以下是根据硬件连线而写的字形码：
字:
01234567
字形码:
3FH、06H、5BH、4FH、66H、6DH、7DH、07H,
字:
89ABCDEF
字形码:
7FH、6FH、77H、7CH、 39H、5EH、79H、71H
如图八所示。
图八
（7）STC51单片机实习板键盘模组部分：
在单片机应用系统中，键盘是人机对话不可缺少的组件之一。
在按键比较少时，我们可以一个单片机I/O口接一个按键，但当按键需要很多，I/O资源又比较紧张时，使用矩阵式键盘无疑是最好的选择。
STC51单片机实习板采用4 x 4矩阵键盘是运用得最多的键盘形式，也是单片机入门必需掌握的一种键盘识别技术，16个按键接成矩阵的形式，这样用P2的8个I/O口就可以对16个按键进行识别了，节省了I/O口资源。
STC51单片机的P2口用作键盘I/O口，键盘的列线接到P2口的低4位，键盘的行线接到P2口的高4位。
列线P2.0-P2.3分别接有4个上拉电阻RP801到正电源+5V，并把列线P2.0-P1.2设置为输入线，行线P2.4-P2.7设置为输出线。
4根行线和4根列线形成16个相交点。
如图九所示。
图九
（8）STC51单片机实习板下载线部分：
51单片机实习板采用并口和串口两种下载方式，其中并口下载线方式，主要是针对ATMEL公司生产的AT89S51或AT89S52系列的单片机在线下载应用，但是，目前PC机制造厂商已不再生产带有并口的机器，所以ATMEL公司生产的AT89S51或AT89S52系列的单片机的应用受到一些影响。
其并口下载线电路如图十所示。
图十
51单片机实习板采用另一种串口下载方式，主要应用在宏晶科技的STC89C51系列单片机的程序下载上，但还是需要一个USB转串口的电路，考虑到制作的难度，所以51单片机实习板未加该电路，而采用成品电路，故只需制作一根串口通信线即可，如图十一所示。
其中J1接USB转串口，J2接51单片机实习板的串口。
图十一
四、STC51单片机实习板电装部分：
（1）STC51单片机实习板元件核对与测试：
核对电阻及排阻数量，并测量参数，记录。
见参考表格一。
参考表格一
测量仪表名称：
单位：
序号
规格
测量值
误差
备注
R101
10K
是否正常
R301
1K5
R302
1K5
R303
1K
R304
1K
R305
1K
R306
1K
R501
1K
R502
1K
R701
330
R702
330
R703
330
R704
330
R705
330
R706
330
R707
330
R708
330
R709
1K
R710
1K
R711
1K
R712
1K
R713
1K
RP701
1K
RP720
1K
RP801
1K
R901
2K
核对电容数量，并测量参数，记录。
见参考表格二。
参考表格二
测量仪表名称：
单位：
名称
规格
测量值
误差
备注
C101
104
是否正常
C104
33
C105
33
C405
104
C601
104
C902
104
C903
104
C106
10uF
C401
1uF
C402
1uF
C403
1uF
C404
1uF
C901
470uf/16v
C904
100uF/16V
核对三极管数量，并测量参数，记录。
见参考表格三。
参考表格三
测量仪表名称：
单位：
名称
规格
Rbe正向
Rbe反向
Rbc正向
Rbc反向
Rce
备注
Q301
9012
是否正常
Q302
9012
Q501
9012
Q701
9013
Q702
9013
Q703
9013
Q704
9013
核对LED发光二极管的数量，采用外接电源测量方法，用一节1.5V电池与MF47万用表电阻档串联，可以较准确测量发光二极管的光、电特性。
将万用表的“-”接线柱所接的黑表笔连接到电池负极，电池的正极接被测发光管的正极（P区），余下的“+”笔（红表笔）接被测发光管的负极（N区）。
万用表置R×100Ω挡。
正常情况下，接通后就能正常发光。
若亮度很低，甚至不发光，可将万用表拨至R×10Ω，若仍很暗，甚至不发光，则说明该发光二极管性能不良或损坏。
应注意，不能一开始测量就将万用表置于R×1Ω，以免电流过大，损坏发光二极管。
见参考表格四。
参考表格四
测量仪表名称：
单位：
名称
规格
正向电阻
反向电阻
发光颜色
备注
D301
1N4007
---------------
可测导通电压
D302
1N4007
----------------
D305
φ5绿
D306
φ5绿
D701
φ5红
D702
φ5红
D703
φ5红
D704
φ5红
D705
φ5红
D706
φ5红
D707
φ5红
D708
φ5红
D905
φ5红
IC901
7805
1--2
1--3
2--3
------------
其他元器件只核对数量，不做测试。
名称
型号
规格
晶振
Y102
11.059MHz
继电器
K301
SDR-S-105D
继电器
K302
SDR-S-105D
蜂鸣器
B501
5V供电
4位共阴数码管
D709
LG5641
按键开关
S801—S816
复位开关
S101
4位拨码开关
S817
接插件
J101
40脚自锁插座
接插件
J102
1*2双排插针座
接插件
J201
卧式DC3-10
接插件
J301
3线接线器
接插件
J302
3线接线器
接插件
J401
DB9（母）插座
接插件
J701
单排16脚插针座
接插件
J901
电源插针座
接插件
JP101—JP104
8*2双排插针座
接插件
JP105
1*2双排插针座
接插件
JP701
3*2双排插针座
跳线帽
34个
IC401插座
16脚集成电路插座
IC601插座
8脚集成电路插座
（2）STC51单片机实习板电装及焊接要求：
所有电阻安装均采用卧式安装方法，从元件面插入，在焊接面焊接。
电容及二、三极管安装均采用立式安装方法，从元件面插入，在焊接面焊接。
注意安装高度均衡，不要紧贴元件面安装。
安装高度从印刷电路板元件面至器件底面0.5CM。
所有LED发光二极管安装均采用立式安装方法，从元件面插入，注意LED发光二极管的正、负极性要一一对应印刷电路板上的标注的正、负极性，不要插错，在焊接面焊接。
同时安装高度要求一致，安装高度从印刷电路板元件面至LED发光二极管底面0.5CM。
集成电路除7805以外，一律先焊接集成电路插座。
后配集成电路器件。
其他元器件如LED数码管、继电器、接插件均采用卧式安装方式。
落底安装。
所有焊点要求饱满、圆滑、不拖焊、不堆焊、不虚焊、不漏焊。
焊点大小适中。
五、STC51单片机实习板调试部分：
（1）STC51单片机实习板静态测试：
测量整机回路正反向电阻，记录数据。
并分析是否正常。
主要测试直流通路是否正常，在路用电压测量方法测量所有三极管的Vc、Vb、Ve电压，所有led发光二极管的正极电压，集成电路的Vcc端电压，所有排阻的COM端电压，记录在表格里，并分析是否正常。
测量整机回路静态电流，记录数据。
并分析是否正常。
测量点
测量值
测量点
测量值
测量点
测量值
Q301Ve
Q301Vb
Q301Vc
Q302Ve
Q302Vb
Q302Vc
Q501Ve
Q501Vb
Q501Vc
Q701Ve
Q701Vb
Q701Vc
Q702Ve
Q702Vb
Q702Vc
Q703Ve
Q703Vb
Q703Vc
Q704Ve
Q704Vb
Q704Vc
IC901--1
IC901--2
IC901--3
J201---2
J201---4
J201--10
J701---2
J701---1
J701--16
RP701--1
RP702--1
RP801--1
J101--40
J101--20
C106—正极
IC401-16
IC401-15
IC601--8
IC601--1
IC601--2
IC601--3
IC601--4
整机电流
（2）STC51单片机实习板动态测试：
在实验室的计算机上下载应用程序，LED+键盘测试程序为TEST，其中TEST.HEX为已编译的测试程序，TEST.ASM为其代码源程序
LED+键盘测试步骤：
1.首先将跳线JP701跳至靠近数码管的一端，接通电源。
2.若启动后听到一长一短两声“滴”则说明正常启动。
3.数码管测试开始，4个数码管会同时显示从0到9十个数字，听到两声“滴”后数码管测试结束
4.键盘测试，数码管靠近右端的一位会显示为一个横杠，此时可以按下键盘上的任意键测试，数码管会显示按下的相应键的名称。
注意：
请在按下F键前测试完所有其它按键，当按下F键后键盘测试结束，蜂鸣器会发出两次“滴”声。
5.键盘测试结束后自动进入继电器测试，听到蜂鸣器一声长鸣后首先是继电器1吸合，发光二极管D305（REALY1）会点亮，一小段时间后继电器1断开，D305随之熄灭。
蜂鸣器会再一次发出一声长鸣，继电器2吸合，D306（REALY2）同时点亮，延时一段时间后继电器2断开，D306熄灭。
蜂鸣器民出第三声长鸣后继电器1、2同时吸合，D305、D306同时点亮，然后继电器1、2同时断开，D305、D306同时熄灭，蜂鸣器再次出两次“滴”声，继电器测试结束。
6.最后进行的是发光二极管测试，将跳线JP701跳至中间位置，应看见8个发光二极管轮流亮起。
7.测试结束
第二个测试程序为LCD+键盘测试。
测试方法参考LED+键盘测试程序。
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