生产实习指导书.docx

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生产实习指导书

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单片机实验板焊接实现

一．实习目的

增加学生对基本电子器件、单片机的感性认识，锻炼学生电路板布局、布线、电路组装、单片机程序编制、焊接与调试的动手能力，培养学生对电子的兴趣。

二．实习任务

1、硬件焊接

注意：

在进行器件布局和布线之前，请了解好自己的软件设计任务，并尽量根据任务具体描述进行布线连接。

（a）根据所给原理图完成单片机最小系统的焊接：

单片机最小系统（供电，串口程序下载，晶振，复位电路）

（b）将一下电路布线焊接，与单片机最小系统连接

（1）4*4矩阵按键

（2）双位数码管

（3）8个LED灯

（4）蜂鸣器

2、程序软件设计

（a）使用上述电路完成以下简单功能：

（1）4LED跑马灯：

4个LED依次点亮，同时数码管显示对应LED灯的号码，当第四号灯熄灭第一号灯亮起时，蜂鸣器响；

（2）任意选取2个

按键1号按下跑马灯暂停，再次按下继续

2号按键复位：

使跑马灯从一号灯开始亮

（b）使用以上电路完成下列内容（每班按学号大小排列前三分之一做A，中间三分之一做B，末尾三分之一做C）：

A：

模拟交通灯

任选3LED灯代表红黄绿交通灯

红灯亮时，数码管倒计时x秒

黄灯亮，数码管倒计时y秒

绿灯亮，数码管倒计时z秒

循环

通过按键设置x，y，z的值：

按键1设置，按键2加，按键3减

按键1：

按下进入设置状态

红灯闪，数码管显示x，此时可以通过按键2，3加减

再次按下按键1

黄灯闪，数码管显示y，此时可以通过按键2，3加减

再次按下按键1

黄灯闪，数码管显示z，此时可以通过按键2，3加减

再次按下按键1，进入正常工作状态

B：

模拟电梯运行

4LED灯代表电梯所在层数，数码管显示当前所在层数

8按键分别代表4楼层上下按钮

电梯到1层后开始向上运行

到4层时向下运行

电梯向上运行时，响应上部楼层的向上需求，运行到按键楼层时，蜂鸣器响，停留x秒后继续向上运行

电梯向下运行时，响应下部楼层向下需求，运行到按键楼层时，蜂鸣器响，停留x秒后继续向下运行

通过按键，设置x的值

C：

100以内加法计算器

10按键代表数字0-9，1按键加，1按键减，一按键等号，一按键清除

2位数码管显示当前输入数字，初始为00，按下数字按键输入一个0-99的数字

按下加或减按键

继续输入数字

按下等号，数码管显示计算结果

结果超过100，蜂鸣器响数码管和led显示溢出错误图样

结果为负数，蜂鸣器响数码管和led显示负数错误图样

三．实习步骤

1、领取任务与元器件工具：

根据所给的任务，通过指导教师讲解，弄清楚具体的任务要求，设想应该如何实现。

并领取实习所需元器件与工具。

2、器件及封装的认知：

根据器件封装材料、原理图文件，认识所涉及的各种器件，了解使用方法及使用的注意事项。

3、布局：

根据设计的原理图、实际器件及所给的PCB万能版，完成器件在万能PCB板上的布局，集成电路用相应的IC插座代替。

4、器件安装：

完成器件在万能板上的安装焊接，所有器件都应安装在PCB板的正面，集成电路插座的缺口方向最好取向一致，排列要整齐、美观。

5、布线与焊接：

根据电路原理图，在Protel中布线，然后在万能PCB板上布线，PCB板的正面放置元器件，走线为横线；PCB反面为焊点所在的面，这面的走线以纵线为主。

布线时要先确定集成芯片的位置，再确定其他元器件的位置，最好先画一份草图，用双色线条分别画出正反两面的走线，然后再实际连线和焊接。

6、检查：

加电前根据原理图检查所有连线是否正确，测量电源与地线之间是否短路，排除短路故障。

7、加电：

所完成电路的供电方案是利用USB总线接口的编程板的+5V电源供电，只要通过杜邦线将电路连接到接口板即可；加电后用三用表直流电压档测量电路电压应该为+5V，否则电路存在问题，应断开电源继续重复6的电路检查，直到排除问题为止；

8、调试：

验证按键及各部分的操作是否正确，电路是否能实现所设计的功能，相应的LED指示灯、数码管及蜂鸣器的变化是否符合设计逻辑，如果不正确，应根据现象分析，找到并排除故障，再进行验证测试，直到电路能完成全部功能。

9、书写实习报告：

按照指定的格式要求打印实习报告，报告中包含原理图、PCB版图、程序流程图、程序代码、实习收获等。

四．实习器材

1、元器件清单

小按键开关9个；1K欧电阻11个；

LED红色8个；共阳双位数码管1个；

电源开关1个；STC90C52RC1个；

编程接口板1个；10uF电容1个；

蜂鸣器1个；万能PCB板1块；

杜邦线4条；晶振1个；

40脚IC座1个；导线若干

10K电阻1个；三极管3个；

2、工具与材料

电烙铁1把；烙铁架1个；松香；导线；焊锡；偏口钳1个；镊子1个；万用表每班2个

五．验收

实习完毕需要上交：

电路板（用胶条贴好姓名班级学号等信息），实习报告，工具以及没有用完的材料，之后与指导教师答辩。

指导教师根据一下标准给予成绩：

评分标准：

电路板焊接情况10分

检查内容：

是否有飞线；

器件与布线美观程度；

焊点是否清晰，牢固；

实验报告部分20分

实验报告应包括如下内容：

1、电路板所实现的具体功能

2、电路板器件布局与布线图

3、所有程序的程序流程图（或状态转移图）

4、所有程序的代码（按照功能加好注释）

5、实习心得体会

基本功能实现30分

1、是否实现要求功能

2、改变部分功能，按照要求，当场改写程序代码；（例如：

改变LED点亮次序，点亮不同LED，改变数码管显示方式，改变不同的按键实现控制，改变点亮时间间隔）

复杂功能实现部分40分

1、是否实现要求功能

2、按照自己的设计，向老师解释程序流程。

附录A元件资料

（1）面包板

（2）小按键开关

图片是一种双联常开按键开关，对应四个引脚

可用万用表欧姆档测量识别，即按下按键后用表

欧姆档找出任意一对短路引脚。

（3）电阻

电阻阻值可以用万用表的欧姆档来直接测量，也可以通过电阻上的色环来判断，电阻中有五个色环，每个颜色代表的数值不一样。

颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰白

数字0123456789

5色环电阻用前三环表示该电阻的有效数字，倒数第2环位表示了电阻的有效数字的乘数，最后一环表示了该电阻的误差。

例如：

第一到第四环的颜色是：

黄、紫、黑、棕

此电阻的阻值是：

（第1色环数值*100+第2色环数值*10+第3位色环数值）*第4位色环代表之所乘数=（4*100+7*10+0）*10=4.7K欧

-

（4）发光二极管

发光二极管的+极为阳极，-极为阴极，判断极性时，LED的长引脚为阳极，短引脚为阴极；用三用表的10K档可以判断LED的极性。

（三用表内部有电池，在电阻档时，黑表笔链接的是电池的正极，红表笔链接的是负极）

若用数字万用表的二极管档测量则如果万用表鸣叫的时候，红色表笔接的是正极，黑色表笔接的是负极。

（5）三极管

S8050结构：

NPN

ebc

c

S8550结构：

PNP

（6）蜂鸣器

蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，应用广泛；蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型；蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。

压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。

多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。

当接通电源后（1.5~15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。

（7）电源开关

此微动开关为8*8自锁式按键开关，用来作为电路的电源开关。

按下按键后1、2脚和5、6脚短路。

可用万用表欧姆档测量识别，即按下按键后用

表欧姆档或二极管档找出任意一对短路引脚。

（8）晶振

如图，石英晶体振荡器具有较高的频率稳定度，本次实习采用11.0592MHz晶振。

（9）矩阵键盘

掌握矩阵键盘的扫描原理

（10）单片机STC90C52RC

引脚图和实验板原理图

STC90C51RC/RD+系列单片机是宏晶科技推出的新一代单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。

内部集成MAX810专用复位电路，当时钟频率在6MHz时，该复位电路时可靠的；当时钟频率在12MHz时，勉强可用。

在要求不高的情况下，可在复位脚外接电阻电容复位。

1.增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可任意选择，指令代码完全兼容传统8051

2.工作电压：

5.5V-3.3V

3.工作频率范围：

0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz.

4.通用I/O口（35/39个），复位后为：

P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）；P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。

5.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序

6.共3个16位定时器/计数器，其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用。

7.外部中断4路,下降沿中断或低电平触发中断，PowerDown模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。

8.1个通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART

9.工作温度范围：

-40~+85℃（工业级）/0~75℃（商业级）

10.封装：

LQFP-44,PDIP-40,PLCC-44,PQFP-44.

11.Flash程序存储器（字节）：

8k

12.SRAM字节：

512

13.定时器：

3个

14.DPTR：

2个

15.EEPROM（字节）：

4k

16.中断源：

8个

17.中断优先级：

4级

STC90C52RC单片机引脚说明

注意：

P0口上电复位后处于开漏模式，当P0管脚作I/O口时，需外加10K-4.7K的上拉电阻，当P0管脚作为地址/数据复用总线使用时，不用外加上拉电阻。

故建议使用端口P1口,P2口作为I/O口。

（11）双位共阳数码管

引脚图原理图

管脚顺序：

从数码管的正面观看，以第一脚为起点，管脚的顺序是逆时针方向排列。

10脚、5脚为公共引脚（正极）。

1、2、3、9、8、6、7、4、1、2为负极，当10脚为高电平，5脚为低电平时，DIG1位点亮，当10脚为低电平，5脚为高电平时，DIG2位点亮。

可以用万用表的红表笔接10或5脚，黑表笔接1、2、…测量引脚与每段的关系。

（11）电容

本次实习选用的电容有两种，一种是电解电容，如左图所示，另一种是瓷片电容，如右图所示。

瓷片电容不分极性，即不分正负端。

电解电容是具有极性的，区分正负极。

一般电解电容外面有一条很粗的白线，白线里面有一行负号，那边的一级就是负极。

另一边就是正极。

一般1μF以上的电容均为电解电容，而1μF以下的电容多为瓷片电容，当然也有其他的，比如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。

电解电容有个铝壳，里面充满了电解质，并引出两个电极，作为正（+）、负（-）极，与其它电容器不同，它们在电路中的极性不能接错，而其他电容则没有极性。

1法拉（F）=1000000微法（μF）

1微法（μF）=1000纳法（nF）=1000000皮法（pF）

（12）DS18B20温度传感器

引脚说明：

1、GND地线2、DQ数字输入输出3VDD电源线

（13）PCF8591P8位A/D和D/A转换器

PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bitCMOS数据获取器件。

PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I²C总线接口。

PCF8591的3个地址引脚A0,A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I²C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。

在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I²C总线以串行的方式进行传输。

　　PCF8591的功能包括多路模拟输入、内置跟踪保持、8-bit模数转换和8-bit数模转换。

PCF8591的最大转化速率由I²C总线的最大速率决定。

PCF8591特性

∙单独供电

∙PCF8591的操作电压范围2.5V-6V

∙低待机电流

∙通过I²C总线串行输入/输出

∙PCF8591通过3个硬件地址引脚寻址

∙PCF8591的采样率由I²C总线速率决定

∙4个模拟输入可编程为单端型或差分输入

∙自动增量频道选择

∙PCF8591的模拟电压范围从VSS到VDD

∙PCF8591内置跟踪保持电路

∙8-bit逐次逼近A/D转换器

∙通过1路模拟输出实现DAC增益

∙

AIN0～AIN3：

模拟信号输入端。

A0～A3：

引脚地址端。

VDD、VSS：

电源端。

（2.5～6V）

SDA、SCL：

I2C总线的数据线、

时钟线。

OSC：

外部时钟输入端，内部时钟

输出端。

EXT：

内部、外部时钟选择线，使

用内部时钟时EXT接地。

AGND：

模拟信号地。

（13）DS1302

DS1302引脚

X1X2晶振管脚接32.768晶振

GND地

CE复位脚

I/O数据输入输出引脚

SCLK串行时钟

VCC1，VCC2电源供电管脚

各管脚功能

VCC1：

主电源VCC2：

备用电源

SCLK：

串行时钟。

控制数据的输入输出

I/O：

三线接口时钟的双向数据线

CE：

输入信号，在读写数据期间，必须为高。

该引脚有两个功能；第一，CE开始控制字访问以为寄存器的控制逻辑；其次，Ce提供结束单字节和多字节数据传输的方法。

备注：

具体使用参看DS1302的数据手册

附录B万用表的使用

万用表又称三用表，是一种多量程和测量多种电量的便携式电子测量仪表。

一般的万用表以测量电阻，交、直流电流，交、直流电压为主。

有的万用表还可以用来测量音频电平、电容量、电感量和晶体管的β值等。

由于万用表结构简单，便于携带，使用方便，用途多样，量程范围广，因而它是维修仪表和调试电路的重要工具，是一种最常用的测量仪表。

万用表的种类很多，按其读数方式可分为模拟式指针万用表和数字式万用表两类。

模拟式万用表是通过指针在表盘上摆动的大小来指示被测量的数值，因此，也称其为机械指针式万用表。

由于它价格便宜、使用方便、量程多、功能全等优点深受使用者的欢迎。

一、指针表和数字表的选用：

　　1、指针表读取精度不如数字式表，但指针摆动的过程比较直观，其摆动速度幅度有时也能比较客观地反映了被测量的大小（比如测电视机数据总线（SDL）在传送数据时的轻微抖动）；数字表读数直观，但数字变化的过程看起来很杂乱，不太容易观看。

2、指针表内一般有两块电池，一块低电压的1.5V，一块是高电压的9V或15V，其黑表笔相对红表笔来说是正端。

数字表则常用一块6V或9V的电池。

在电阻档，指针表的表笔输出电流相对数字表来说要大很多，用R×1Ω档可以使扬声器发出响亮的“哒”声，用R×10kΩ档甚至可以点亮发光二极管（LED）。

黑

红

图三用表表笔颜色与电池极性

3、在电压档，指针表内阻相对数字表来说比较小，测量精度不如数字表。

某些高电压微电流的场合甚至无法测准，因为其内阻会对被测电路造成影响（比如在测电视机显像管的加速级电压时测量值会比实际值低很多）。

数字表电压档的内阻很大，至少在兆欧级，对被测电路影响很小。

但极高的输出阻抗使其易受感应电压的影响，在一些电磁干扰比较强的场合测出的数据可能是虚的。

　　4、总之，在相对来说大电流高电压的模拟电路测量中适用指针表，比如电视机、音响功放。

在低电压小电流的数字电路测量中适用数字表，比如BP机、手机等。

不是绝对的，可根据情况选用指针表和数字表。

二、机械万用表的使用方法

1测量直流电压：

首先选择好电压量程，将红表笔接被测电压的“正”端，黑表笔接被测量电压的“负”端，然后根据该档量程表针所指数字读出被测电压的值。

2、测量电阻：

在欧姆表测量电阻时，应先选择适当的倍率档位，使指针指示在中值附近。

最好不使用刻度左边三分之一的部分，这部分刻度密集很差；根据电阻选取的倍率与欧姆符号“Ω”（第一条线）上的刻度值相乘得到电阻的值。

3、识别二极管极性

Χ10K

根据二极管单向导电性，使用电阻“Χ1K”档或“Χ10K”档，黑表笔代表电池+极，红表笔代表电池-极，一般二极管正向导通电阻为几KΩ，远远小于正向导通电阻，当按照图中所示方法测量二极管，二极管导通时，黑表笔连接的是二极管阳极。

黑

红

黑

红

三、万用表的使用注意事项：

1、在使用万用表之前，应先进行“机械调零”，即在没有被测电量时，使万用表指针指在零电压或零电流的位置上。

2、在使用万用表过程中，不能用手去接触表笔的金属部分，这样一方面可以保证测量的准确，另一方面也可以保证人身安全。

3在测量某一电量时，不能在测量的同时换档，尤其是在测量高电压或大电流时，更应注意。

否则，会使万用表毁坏。

如需换挡，应先断开表笔，换挡后再去测量。

4、万用表在使用时，必须水平放置，以免造成误差。

同时，还要注意到避免外界磁场对万用表的影响。

5、万用表使用完毕，应将转换开关置于交流电压的最大值。