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单片机小白学步(9) 用万用焊板搭建实验电路资料下载

1867867 2021-04-19 | pdf | 999.05KB | 次下载 | 3积分

资料介绍

这一篇我们继续的话题，讲解自己搭建电路的另一种方法：用万用焊板搭建电路。在此之前，先普及几点基础知识。电路板首先我们了解下电路板。前面介绍了面包板可以搭建电路，但是在实际制作出来的电子设备中，我们用的通常都是电路板。电路板主要用于固定元器件，对元器件之间进行可靠的连接。电路板基板常用不易燃烧的玻璃纤维、酚醛树脂、电木等材料制作。电路连接使用附着在其表面的铜皮实现，相当于导线；元件的管脚通过熔化并凝固的金属与铜皮之间连接。这里用到的金属通常是焊锡，这个连接元件和电路板的过程称为焊接。电路板上与元件管脚进行连接的那部分铜皮称为焊盘，在焊接之前都是暴漏在外面的；而那些不是焊盘的铜皮，在工业化生产的电路板上，通常会提前涂上绝缘漆，以免氧化，同时也方便了焊接（因为焊接的时候，熔化的焊锡很容易黏在铜皮上，涂上绝缘漆就不会黏在上面，这样焊锡就只在焊盘上有）。单层电路板只有一面有覆铜，双面板两面都有，简单电路用单层或者双层就已经能满足要求了。而对于一些复杂电路，可能要用到更多层的电路板，在电路板内部还有铜层，比如电脑和手机的主板通常就有很多层。之前有介绍直插式和贴片式元件封装。直插式封装的器件，需要在电路板上打孔，电路板的一面有铜皮焊盘，而元件管脚从另一面插进去，并通过焊锡和焊盘连接。而贴片式器件，不需要打孔，焊盘在电路板一面，元件也放在这一面，和焊盘对准直接用焊锡连接。图中最上面那几个管脚很密的是贴片元件，其他的是直插元件，图中红色的地方是涂了绝缘漆的覆铜，右侧XIN和XOUT字符左边还有几个没有焊接的焊盘。 PCB 电路板按照通用性来分，有两种，一种是专用于一种电路的印刷电路板（PCB = Printed circuit board），另一种是通用的万用焊板。我们所使用的批量生产的电子产品，通常都是用PCB实现的。PCB首先由电脑软件设计好，然后通过一定的工艺，批量生产出来，电路板上的铜皮被加工成特性的形状（就像是打印机打印上去的图案一样），并且在设计好的地方打好孔。然后这种的PCB直接就行元件的焊接装配就好了，焊接装配也可以用流水线让机器人自动完成，大大提高的生产效率。 PCB设计图做好的PCB 万用焊板实际上我们自己制作一些简单电路，用的更多的是万用焊板。万用焊板也叫洞洞板，是一种通用电路板，万用焊板也可以算是一种特殊的PCB。和面包板有点像，万用焊板上面有很多孔，可以用来插接元器件，然后根据需要组成各种不同的电路。不同的是，万用焊板是用焊接进行连接的，工作会稳定可靠很多，但是相比起来制作会麻烦一点。万用焊板上通常规则的分布了很多焊盘，并且焊盘之间相互独立没有连接，或者每几个焊盘按规则连接在一起（具体使用时要注意这一点）。万用焊板常用导线或焊锡对元件之间进行连接。玻纤材质的单面单孔万用板（有覆铜的反面）电木材质单面单孔万用板（有覆铜的反面）电木材质单面单孔万用板（无覆铜的正面）万用板作品，万用板正面可以用导线连接电路。万用板作品，万用板反面用焊锡或导线进行电路连接，同时可以焊接一些贴片元件。自制PCB 因为万用焊板做电路总是要用导线和焊锡自己进行连接，焊接起来会比较麻烦，万用焊板也有局限性（比如一些贴片器件不好焊上去）。有必要我们也可以自制PCB，或者设计好PCB请工厂帮忙加工制造出来。整体过程相对复杂，尤其设计PCB比较费时间，但是一旦设计好了制作一块电路板很快，所以适合批量制作。常用的一种制作PCB的方法是热转印法，大家可以在网上找找。自制PCB做的USB声卡，正面是直插元件自制PCB做的USB声卡，反面是覆铜和贴片元件面包板和电路板通常面包板用于进行电路的实验，实验完成确定电路可以工作了，然后用电路板做成成品。如果大家看过乔布斯传，就可以了解到，当初设计第一代苹果电脑的时候，负责电路设计的人是沃兹，而乔布斯就是负责帮助沃兹组装面包板的。面包板搭建的电路验证通过后，就可以实际制作电路板了。焊接焊接是通过高温等方式，熔化并连接金属或塑料等热塑性材料的过程。焊接有很多种，这里我们说到的是铅焊。铅焊通过熔化导电的焊锡，将电路元件与电路板进行连接。手工焊接通常使用的是含铅焊锡，主要成分为铅和锡，锡是一种熔点较低的金属，而掺入铅形成合金之后，熔点变得更低，且熔化后容易与铜等金属紧密结合。一般含有约40%的重金属铅，另外焊锡丝中间一般灌有松香等助焊剂（可以让焊锡附着性更强，同时让焊点表面光滑）。虽然也有无铅焊锡，但是通常无铅焊锡中含有银等贵重金属，价格昂贵，且手工焊接效果不太好。焊锡中的工业松香主要是用于油漆、造纸、橡胶制造等。本身对人体毒性不大，但是因为常常含有铅等重金属和有毒化合物，以及氧化后产生的过氧化物会影响人体健康。含铅焊锡在加热的时候，部分松香会挥发成蒸汽，同时也有少量铅升华，成为铅蒸汽；这两种物质均有微量毒性。因此，焊接的时候注意尽量减少吸入这些气体，加强通风。焊接完应及时洗手。不过也不用太担心，微毒且微量，不会有很大危害。但是为了身体健康，还是要注意通风，尽量减少吸入。具体的焊接操作技巧可参考网上的资料，这里不做介绍。布线我们实际搭建的电路和电路图上画的，在电路连接上来看是一致到，但是在具体器件排列等方面却是不一样的。电路图的绘制原则就是尽可能简洁易读，所以接地都用接地符号，而电源都用VCC符号并标注电压或另作说明，并不一定全部画的连到一起。集成电路管脚顺序有时候也是乱的，比如下图电子表电路用的就是AT89C52单片机，但管脚并没有按照实际单片机管脚顺序排列。于是对照电路图进行实际电路的制作时，我们就需要给电路布线。对于PCB设计来说，最主要的任务就是布线。布线原本是个很复杂的问题。导线是有电阻的，对于一些大电流电路来说，有电阻就会使得电压在导线上损耗掉，还可能导致导线过热烧坏；对于微弱电流的电路（比如心电图采集）来说，外面很小的干扰就会对电路造成影响；而对于高频率的电路来说，元器件上还会有电磁场产生，可能会互相干扰。用过收音机或者老式天线电视机的同学可以发现，有时人走近天线就有可能对接收的广播信号质量产生影响，这就是因为人体相当于一个大的导体，对电磁波的传输有干扰。但是大家不必担心这个问题。对于51单片机电路来说，我们布线基本上只要考虑几点：首先电路的连接正确，没有短路和断路；然后焊接可靠，没有虚焊（看上去焊上了实际上没有连接起来）；然后尽可能减少电路交叉连接，并且尽可能保持电路整体美观就可以了。要准备的材料和工具大小合适的万用焊板，导线、排针若干 DIP40封装的STC89C52RC单片机（STC89C5x均可）、配套DIP40封装的IC座 11.0592MHz晶振、30pF电容两个（用于时钟电路） 10uF电容、10k电阻（用于复位电路） USB-TTL下载线（用于程序烧写，后面文章会详细介绍）六脚自锁开关（作为电源开关，可以省略，而使用插拔导线的方式代替）焊接工具：电烙铁（或焊台）、焊锡丝、助焊剂（松香等）排针焊在电路板上，母头杜邦线可以直接插上去，然后和USB-TTL转接板进行连接