電子實習(xí) 學(xué)生 指導(dǎo)書 山東英才學(xué)院 計 算 機 電子 信息 工 程 學(xué)院 山東英才學(xué)院 第 1 頁 共 20 頁 目 錄 一、 061. 2 1主要性能指標(biāo) . 2 2功能分區(qū)與工作原理 . 2 3系統(tǒng)各模塊工作原理 . 4 （ 1）單片機 . 4 （ 2）電源 . 5 （ 3）程序下載區(qū) . 5 （ 4）音頻輸入部分 . 6 （ 5）音頻輸出部分 . 7 （ 6）按鍵部分 . 7 二、焊接流程 . 8 第一步 61裸板檢測 . 8 第二步 檢測元器件、并做器件整形 . 8 第三步 元件分類 . 8 第四步 焊接 61板的 18個步驟 . 8 三、測試步驟 . 11 1 電源和鍵盤部分 . 11 源部分 . 11 盤部分 . 13 2 模擬部分 . 13 振部分 . 13 片機 I/O 部分 . 14 頻輸入部分 . 14 頻輸出部分 . 14 3 數(shù)字部分 . 15 部分 . 15 部分 . 15 出部分 . 16 四、精彩體驗 . 17 1、下載器使用說明 . 17 2、接口說明 . 18 3、撥碼開關(guān)的設(shè)置 . 18 4、 . 19 1、復(fù)讀機 . 19 2、語音播報電子鐘 . 19 3、趣味人機對話體驗 . 19 山東英才學(xué)院 第 2 頁 共 20 頁 實習(xí)目的 通過制作，了解電子產(chǎn)品生產(chǎn)試制的全過程，訓(xùn)練動手能力，培養(yǎng)工程實踐觀念。 一、 061A 板 簡介 061A 板 為一套完整的 16 位單片機開發(fā)系統(tǒng)。若將我們提供的程序下載到 61 板上，它將成為一個復(fù)讀機、語音鐘表，或者成為一個極具趣味性的人機互動玩具 1主要性能指標(biāo) （ 1）、輸入電壓： 4V 5V （ 2）、輸入電流： 2002功能分區(qū)與工作原理 下面是各區(qū)分塊圖 ,在后面的 表里是針對各區(qū) ,按電流走向?qū)υ骷呐判颉?山東英才學(xué)院 第 3 頁 共 20 頁 山東英才學(xué)院 第 4 頁 共 20 頁 注： *號表示零電阻無需焊接，板子上已經(jīng)連通。器件前的標(biāo)號表示各區(qū)器件按電流走向的排列順序。 3 系統(tǒng)各模塊工作原理 （ 1） 單片機 單片機也稱單片微控制器（ ,它集成度高、運算速度快、體積小、運行可靠、價格低廉，在過程控制、數(shù)據(jù)采集、機電一體化、智能儀器儀表、家用電器以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面的到廣泛應(yīng)用。 面將就各部分與他們外圍的器件進(jìn)行簡要的原理分析。 圖 1 山東英才學(xué)院 第 5 頁 共 20 頁 （ 2） 電源 61板采用 3節(jié) 5號電池進(jìn)行供電，由 原理圖所示。其中的前后兩組電容用來去耦濾波，使其供給芯片的電源更加干凈平滑。為了獲得標(biāo)準(zhǔn)的 板子上加入 兩個二極管，是為防止誤將電源接反造成不必要損失而設(shè)置的，在操作過程中千萬不要將電源接反，因為反向電壓超過一定的值，二極管將會被損壞，達(dá)不到保護(hù)的目的。后面的零電阻及其電源、地分成不同的幾路是為減少電磁干擾設(shè)置的。 圖 2 電源部分原理圖 （ 3） 程序下載區(qū) 本運作方式是通過控制 通過 入指令方式，來控制 運行及緩存器資料和內(nèi)存資料的存取，因此必須透過控制緩存器值的設(shè)定來控制目前 動作 . 每個相連接的不同 D，當(dāng) D，只有 D和 D 相同時才會執(zhí)行該命令或回傳資料。 61板上的 74要奇緩存的作用和完成 山東英才學(xué)院 第 6 頁 共 20 頁 圖 3 下載區(qū)原理圖 （ 4） 音頻輸 入部分 如下圖所示電路， 隨著 生的波形變化，并在兩個端口處形成兩路反相的波形，再經(jīng)過兩級運放放大，把放大的語音信號交給 換為數(shù)字量，這個時候我們就可以通過單片機編程對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，比如說語音數(shù)據(jù)壓縮、語音識別樣本處理。 圖 4 音頻輸入外圍電路 山東英才學(xué)院 第 7 頁 共 20 頁 （ 5） 音頻輸出部分 凌陽公司開發(fā)的專門用于語音信號放大的芯片，它的增益如下所示： *5000/(5000+ 圖 5 作原理圖 （ 6） 按鍵部分 按鍵是通過通斷控制來實現(xiàn)它的功能， 61 板上的按鍵在沒按下時，它的 1、 3 腳是斷開的，當(dāng)按下時這兩個腳是連通的。若此時我們在 1 腳接一個高電平，把第三腳連到一個 I/O 口上，這就形成了一個人機操作界面，通過編程對 I/O 掃描，單片機就能識別到我們的按鍵命令。 山東英才學(xué)院 第 8 頁 共 20 頁 二、焊接流程 在焊接前請同學(xué)們認(rèn)真對照原理圖，仔細(xì)查看印刷電路板，找到對應(yīng)元件的功能區(qū)后，開始準(zhǔn)備元件和工具。此電路板焊接要求使用 25面詳細(xì)敘述焊接步驟： 第一步 61裸板檢測 1、電源 部分 目的：檢測 61 板裸板電源部分是否短路 方法：利用萬用表檢測 61板上 第一腳和第三腳之間是否短路，無短路則說明 61板電源部分是正常。 2、端口部分 目的：檢測 61 板裸板相鄰端口部分是否短路 方法：用萬用表測量相鄰端口是否短路，無短路則說明端口部分是正常。 第二步 檢測元器件、并做器件整形 1 用萬用表檢測 12 個電解電容、 16 個獨石 104、 3 個獨石 224 是否短路，短路的器件需更換（有條件的可采用電容表逐個測試）。 2利用萬用表檢測 4 個按鍵，按鍵 按下后看 1、 3 腳是否接通，是則說明按鍵正常。 3先將單排插針掰開，分別為 10 個、 5 個、 3 2各 1 個。 4將所有檢測過的電阻、電容、二極管按電路板間距把引腳折彎，以便插到電路板上。 第三步 元件分類 1、小個子元器件（ 20 個）：晶振（ 1 個）、二極管（ 3 個）、 1 個）、電阻（ 18 個）。 2、中間個子元器件（ 45個）：瓷片電容（ 5 個）、獨石電容（ 19 個）、電解電容（ 12 個）、按鍵（ 4 個）、發(fā)光二極管（ 2 個）、芯片 座（ 3 個）。 3、大個子元器件（ 13 個）：排針（ 9 個）、接座（ 3 個）、電位器（ 1 個）。 第四步 焊接 61 板的 18個步驟 焊接原則是從低到高，為確保焊接一次成功 ,請根據(jù)我們的 18 個步驟來焊接，各類元件焊接順序由上表的序號大小來決定，序號小的需要先焊。 山東英才學(xué)院 第 9 頁 共 20 頁 說明 : 先用萬用表查 上 管腳，若短路則查清楚短路的原因，可能是因為二級管壞掉或者電源部分電容有問題，請排除錯誤再往下執(zhí)行。 用萬用表查 三個管腳之間是否短路；若短路 ,可能是因為第二個二級管壞 掉或者 焊好，請排除錯誤再往下執(zhí)行。 焊接電源座。焊接完電源座，電源部分已全部焊完，這時我們可以上電，會看到電源指示 燈點亮，如沒亮請立刻斷電并查清原因，這里還是電源部分的原因，依照電流走向可很快就能查到原因。 焊接麥克風(fēng)； 注意：麥克風(fēng)的焊接一定要注意正級和負(fù)極，見下圖。 61 板上的表示 麥克風(fēng)正、負(fù)極區(qū)別 麥克風(fēng)正確的插入到板子中，需要自己加工一下，具體步驟如下： 山東英才學(xué)院 第 10 頁 共 20 頁 麥克風(fēng)制作過程和實物圖 第一步：獲得兩節(jié) 剪斷的裸露導(dǎo)線或是被剪斷焊接元件多余的引腳，長度大于 1 第二步：鑷子把兩節(jié)導(dǎo)線分別折成上圖的“ L”形，短邊的長度小于 5別給“ L”的短腳抹上一點焊錫，便于焊接； 第三步：利用烙鐵分別把制作好的“ L”形導(dǎo)線焊接到上圖做的位置，目的就是給麥克風(fēng)做兩個引腳； 第四步：對應(yīng)正、負(fù)極把引腳插入 61板的正、負(fù)極焊接完成。 山東英才學(xué)院 第 11 頁 共 20 頁 三、測試步驟 在做測試的時候一定要先檢測電源部分 (因為電源部分相當(dāng)重要 ,若沒焊好可造成很大破壞性 ),再按以下的順序測試并一步步做好檢測記錄，出現(xiàn)問題的時候請勿心急 ,慌亂中可能會制造更多的問題 ,而是要認(rèn)真檢測電路，并按實驗步驟完成檢查，這樣有利于培養(yǎng)自己的動手能力和分析問題的能力。 整體測試流程圖如下： 分部測試 : 1 電源和鍵盤部分 源部分 如果在焊接中按照步驟焊接了 ,并且其中的兩個測試都通過了 ,那么這里的檢測可輕而易舉的通過。 山東英才學(xué)院 第 12 頁 共 20 頁 電源部分在板子的左上角。以下就采用萬用表分別測試以下 12 個點的電壓 ，注意數(shù)字萬用表的使用方式（黑色的表筆接電源“ -”端，紅色的表筆接電源“ +”端），此時請勿將芯片插入座中，以免電源部分有問題造成芯片燒壞。 : 目的：測試 61 板電源和地是否有短路； 條件：斷開電源并拔掉電池盒，將 2、 3 腳用跳線帽短接； 步驟：用萬用表測量 兩腳的電阻是否為零； 現(xiàn)象 1：電阻為零； 結(jié)論：焊接過程中可能造成短路了； 解決辦法：進(jìn)行電源部分的排查； 現(xiàn)象 2：電阻大于 300 歐姆； 結(jié)論：正常，進(jìn)入 。 : 目的：測試 61 板電源部分器件是否工作正常； 條件：將三節(jié) 5 號電池裝入電池盒中，接到 ，將電池盒開關(guān)撥到 步驟：將電池盒開關(guān)撥到 現(xiàn)象 1：發(fā)光二極管 點亮，立即將電源斷開，進(jìn)入步驟 4 的測試； 結(jié)論：電源部分器件有問題進(jìn)入 ； 解決辦法：進(jìn)行電源部分的排查； 現(xiàn)象 2：發(fā)光二極管 亮； 結(jié)論：正常，進(jìn)入 。 : 目的：測試 61 板上各器件電源供電是否正常； 條件：用跳線冒把 1、 2 腳短接（選擇了 ）； 步驟：測試 第 7 腳電壓 右； 測試 第 20 腳電壓 右； 測試 第 1 腳電壓 右； 測試 第 7、 8 腳電壓 右； 測試 +端電壓 右（同上）； 現(xiàn)象 1：電壓不正常； 結(jié)論：在供電的某個傳輸方向上出現(xiàn)了問題； 解決辦法：對照原理一步步排查； 現(xiàn)象 2：電壓正常； 結(jié)論：正常，進(jìn)行鍵盤部分測 試。 : 目的：測試 61 板電源部分哪個器件壞掉； 條件：斷開電源； 步驟：用萬用表檢查發(fā)光二極管是否壞掉，或者方向弄錯； 山東英才學(xué)院 第 13 頁 共 20 頁 測量 兩端是否短路，如果是，先檢查 否擊穿； 如果 有短路，再測 3 腳與地是否短路，如果是，檢測 否擊穿（要先從板子將負(fù)極拖開測試），否則就是 掉了； 現(xiàn)象 1： 發(fā)光二極管不亮； 結(jié)論：發(fā)光二極管壞掉； 解決辦法：更換發(fā)光二極管不亮； 現(xiàn)象 2： 向?qū)?； 結(jié)論： 擊穿； 解決辦法：更換 現(xiàn)象 3： 3 腳與地是短路； 結(jié)論：焊接出錯 ; 解決辦法：清除短路； 現(xiàn)象 4：接上電源， 結(jié)論： 掉； 解決辦法：更換 重新測試。 注意：將 下來（需要老師的幫忙， 4 個管腳堆錫同時加熱用鑷子取下來）更換，這個過程不要太長，否則焊盤加熱時間長而氧化或者脫落。 盤部分 鍵盤部分測試 : 目的：測試鍵盤輸入是否正確 條件： 片座中不安放元件；給 61 板通電，萬用表選擇電壓檔，利用萬用表的負(fù)端（黑色表筆）接板子上的地（標(biāo)示“ -”的地方），萬用表筆的正端（紅色表筆）分別檢測接 步驟：把萬用表筆的正端（紅色表筆）放在 時，按下 ，讀取萬用表上的電壓值并記錄，之后用同樣的方法分別檢測 壓值 ; 現(xiàn)象 1：電壓為零 ; 結(jié)論：不正常； 解決辦法：更換按鍵，重新測試鍵盤部分 ; 現(xiàn)象 2：電壓為高電平 ; 結(jié)論：正常，進(jìn)入晶振部分測試。 2 模 擬部分 振部分 目的：測試晶振工作是否正常； 條件： 片座中安放好元件；給 61 板通電； 步驟：利用萬用表的負(fù)端（黑色表筆）接板子上的地點（表示“ -”的地方），萬用表筆的正端（紅色表筆）分別檢測接 用示波器查看波山東英才學(xué)院 第 14 頁 共 20 頁 形 ; 現(xiàn)象 1：不可看到波形； 解決辦法：更換晶振，若還不行更換 現(xiàn)象 2：可以看到 32768正弦波形； 結(jié)論：正常，進(jìn)行余下步驟。 片機 I/O 部分 目的：查看是否有漏焊或虛焊； 條件： 片座中安放好元件（請確保芯片的正確插入） ,不接喇叭 ,；給 61 板通電，用下載器將程序 1 下載到 61 板上，若程序無法下載，先跳至數(shù)字部分 74檢查步驟。 步驟：利用萬用表的負(fù)端（黑色表筆）接板子上的地點（表示“ -”的地方），萬用表筆的正端（紅色表筆）分別檢測接各 I/ 現(xiàn)象 1：電壓正確 (全為高 ) ； 解決辦法：；正常，進(jìn)入音頻輸入部分的測試； 現(xiàn)象 2：電壓不正確； 結(jié)論：排查漏焊或虛焊。 頻輸入部 分 目的：查看音頻輸入部分是否正常； 條件：接上喇叭； 用排線分別將 的低 8 位和 的低 8 位相連， 的高 8 位和 的高 8 位相連， 然后按下 位鍵 步驟：把 到“ I/，按鍵 3，（這個時候要是聽見喇叭有很大的噪音，則是正常的現(xiàn)象，因為喇叭和麥克風(fēng)離的近，解決的辦法就是改變變位器的阻值，用一字螺絲刀順時鐘調(diào)節(jié)，直到噪音減少，要是還是不可以，就把喇叭取下，繼續(xù)往下測試既可），采用示波器查看波形，測試點在 板子的背面均已標(biāo)示。 現(xiàn)象 1：無波形 結(jié)論：音頻輸入部分有問題； 解決辦法：按照原理圖和各區(qū)元件排序表中給出的器件順序查找音頻輸入部分的問題； 現(xiàn)象 2：有不規(guī)則波形出現(xiàn)； 結(jié)論：正常，進(jìn)入音頻輸出部分測試。 頻輸出部分 目的：查看音頻輸出部分是否正常； 條件：接音頻輸入部分的條件，繼續(xù)測試 ； 步驟：采用示波器查看波形，測試點在板子的背面均已標(biāo)示； 山東英才學(xué)院 第 15 頁 共 20 頁 現(xiàn)象 1：無波形； 結(jié)論：音頻輸出部分不正常； 解決辦法：按照原理圖和各區(qū)元件排序表中給出的器件順序查找音頻輸出部分的問 題； 現(xiàn)象 2：有不規(guī)則波形出現(xiàn)； 結(jié)論：正常，進(jìn)入 74分測試； 3 數(shù)字部分 74 目的：查看 74圍電路是否連接正確； 條件：斷開電源，數(shù)字萬用表選擇鳴叫功能； 步驟： 跳線帽把 1、 2 腳短接，測試點在板子的背面均已標(biāo)示； 現(xiàn)象 1：應(yīng)該接通的地方?jīng)]有接通； 結(jié)論：連接有問題； 解決辦法：按照原理圖和各區(qū)元件排序表中給出的器件順序查找連接問題； 現(xiàn)象 2：各部分測試正確； 結(jié)論：正常，進(jìn)入 D/ 部分 目的：測試 D/A 條件：用排線分別將 8位和 的低 8 位相連， 的高 8 位和 的高 8位相連，然后按下 位鍵 步驟：把 左邊兩腳短接，聽到“ I/O 測試成功”后，按鍵 3，采用示波器查看 波形，對著 聲說話 ; 現(xiàn)象 1：無振幅隨聲音變化而變化的波形 ; 結(jié)論： D/ 解決辦法：更換芯片 現(xiàn)象 2：有振幅隨聲音變化而變化的波形 ; 結(jié)論：正常，進(jìn)入 A/ 部分 目的：測試 A/D； 條件：用排線分別將 8位和 的低 8 位相連， 的高 8 位和 的高 8位 相連，然后按下 位鍵 步驟：聽到“ I/，按鍵 2； 現(xiàn)象 1：聽到“ A/D 測試不成功”； 結(jié)論： A/ 解決辦法：更換芯片 山東英才學(xué)院 第 16 頁 共 20 頁 現(xiàn)象 2：聽到“ A/D 測試成功”； 結(jié)論：正常，進(jìn)入 出部分測試。 出部分 目的：測試 條件：用下載 器將程序 2 下載到 61 板上 步驟： （ 1）按鍵 利用示波器觀測 占空比（ 1/16）波形； （ 2）按鍵 利用示波器觀測 占空比（ 5/16）波形； （ 3）按鍵 利用示波器觀測 占空比（ 14/16）波形。 現(xiàn)象 1：按不同的鍵，無占空比不同的波形出現(xiàn)； 結(jié)論：芯片 分有問題； 解決辦法：更換芯片； 現(xiàn)象 2：按不同的鍵，有占空比不同的波形出現(xiàn)； 結(jié)論：正常，進(jìn)入最后的綜合測試 (請參照 61 板使用手冊 )。 山東英才學(xué)院 第 17 頁 共 20 頁 四、精彩體驗 通過前五章的學(xué)習(xí)和自己動手制作的 61 板，它可以做什么呢？下面同學(xué)們只要按以下的步驟自己下載一些程序，就可以獲得一個簡易的復(fù)讀機和語音播報電子鐘，現(xiàn)在演示的程序是在沒有外掛其他器件的時候演示的，要是外加上 示、 示、紅外收發(fā)部分那么我們可以做的東西就不僅僅是這些了，在這里只是為同學(xué)們做個拋磚引玉的作用，為以后的學(xué)習(xí)和開發(fā)打下了堅 實的基礎(chǔ)。 在沒有計算機的實驗室中我們可以使用下載器，它使用方便、下載速度慢、無需計算機、對軟件開 發(fā)環(huán)境的了解，適合在電子實習(xí)的時候 使用。 1、 下載器使用說明 下載器結(jié)構(gòu)圖如下圖所示 圖 6 下載器 實物圖和連接方式 山東英才學(xué)院 第 18 頁 共 20 頁 2、接口說明 如下圖 圖 載器與用戶板連接實物圖 3、 撥碼開關(guān)的設(shè)置 撥碼開關(guān)功能描述表 山東英才學(xué)院 第 19 頁 共 20 頁 4、 1、 復(fù)讀機 注：用下載器將程序 3 下載到 61 板上。 第一步：硬件連接 1電源連接可接三節(jié)電池也可以直接接 5V 的穩(wěn)壓源； 2把下載好程序的 ； 3喇叭連接，直接接 61 板的 以上都準(zhǔn)備好了嗎？ 第二步：現(xiàn)在 61 板就相當(dāng)于一個復(fù)讀機 (最長可錄 20 秒 )； 按 音 按 止 按 音 2、 語音播報電子鐘 注：用下載器將程序 4 下載到 61 板上。 第一步：硬件連接 1電源連接可接三節(jié)電池也可以直接接 5V 的穩(wěn)壓源； 2把下載好程序的 ； 3喇叭連接，直接接 61 板的 第二步：現(xiàn)在你就擁有了一個能夠語音播報的電子鐘。 按 、月、日播報，如：“ 2003 年 5 月 7 日”； 再按一下 ，分播報：如：“上午 1 點 10 分”； 按住 續(xù) 3 秒鐘，可以調(diào)整年、月、日、時、分； 為