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電子發燒友網>電子資料下載>電子資料>單片機小白學步(9) 用萬用焊板搭建實驗電路資料下載

單片機小白學步(9) 用萬用焊板搭建實驗電路資料下載

2021-04-19 | pdf | 999.05KB | 次下載 | 3積分

資料介紹

這一篇我們繼續的話題,講解自己搭建電路的另一種方法:用萬用焊板搭建電路。在此之前,先普及幾點基礎知識。 電路板 首先我們了解下電路板。前面介紹了面包板可以搭建電路,但是在實際制作出來的電子設備中,我們用的通常都是電路板。電路板主要用于固定元器件,對元器件之間進行可靠的連接。 電路板基板常用不易燃燒的玻璃纖維、酚醛樹脂、電木等材料制作。電路連接使用附著在其表面的銅皮實現,相當于導線;元件的管腳通過熔化并凝固的金屬與銅皮之間連接。這里用到的金屬通常是焊錫,這個連接元件和電路板的過程稱為焊接。電路板上與元件管腳進行連接的那部分銅皮稱為焊盤,在焊接之前都是暴漏在外面的;而那些不是焊盤的銅皮,在工業化生產的電路板上,通常會提前涂上絕緣漆,以免氧化,同時也方便了焊接(因為焊接的時候,熔化的焊錫很容易黏在銅皮上,涂上絕緣漆就不會黏在上面,這樣焊錫就只在焊盤上有)。單層電路板只有一面有覆銅,雙面板兩面都有,簡單電路用單層或者雙層就已經能滿足要求了。而對于一些復雜電路,可能要用到更多層的電路板,在電路板內部還有銅層,比如電腦手機的主板通常就有很多層。 之前有介紹直插式和貼片式元件封裝。直插式封裝的器件,需要在電路板上打孔,電路板的一面有銅皮焊盤,而元件管腳從另一面插進去,并通過焊錫和焊盤連接。而貼片式器件,不需要打孔,焊盤在電路板一面,元件也放在這一面,和焊盤對準直接用焊錫連接。 圖中最上面那幾個管腳很密的是貼片元件,其他的是直插元件,圖中紅色的地方是涂了絕緣漆的覆銅,右側XIN和XOUT字符左邊還有幾個沒有焊接的焊盤。 PCB 電路板按照通用性來分,有兩種,一種是專用于一種電路的印刷電路板(PCB = Printed circuit board),另一種是通用的萬用焊板。 我們所使用的批量生產的電子產品,通常都是用PCB實現的。PCB首先由電腦軟件設計好,然后通過一定的工藝,批量生產出來,電路板上的銅皮被加工成特性的形狀(就像是打印機打印上去的圖案一樣),并且在設計好的地方打好孔。然后這種的PCB直接就行元件的焊接裝配就好了,焊接裝配也可以用流水線讓機器人自動完成,大大提高的生產效率。 PCB設計圖 做好的PCB 萬用焊板 實際上我們自己制作一些簡單電路,用的更多的是萬用焊板。萬用焊板也叫洞洞板,是一種通用電路板,萬用焊板也可以算是一種特殊的PCB。和面包板有點像,萬用焊板上面有很多孔,可以用來插接元器件,然后根據需要組成各種不同的電路。不同的是,萬用焊板是用焊接進行連接的,工作會穩定可靠很多,但是相比起來制作會麻煩一點。萬用焊板上通常規則的分布了很多焊盤,并且焊盤之間相互獨立沒有連接,或者每幾個焊盤按規則連接在一起(具體使用時要注意這一點)。萬用焊板常用導線或焊錫對元件之間進行連接。 玻纖材質的單面單孔萬用板(有覆銅的反面) 電木材質單面單孔萬用板(有覆銅的反面) 電木材質單面單孔萬用板(無覆銅的正面) 萬用板作品,萬用板正面可以用導線連接電路。 萬用板作品,萬用板反面用焊錫或導線進行電路連接,同時可以焊接一些貼片元件。 自制PCB 因為萬用焊板做電路總是要用導線和焊錫自己進行連接,焊接起來會比較麻煩,萬用焊板也有局限性(比如一些貼片器件不好焊上去)。有必要我們也可以自制PCB,或者設計好PCB請工廠幫忙加工制造出來。整體過程相對復雜,尤其設計PCB比較費時間,但是一旦設計好了制作一塊電路板很快,所以適合批量制作。常用的一種制作PCB的方法是熱轉印法,大家可以在網上找找。 自制PCB做的USB聲卡,正面是直插元件 自制PCB做的USB聲卡,反面是覆銅和貼片元件 面包板和電路板 通常面包板用于進行電路的實驗,實驗完成確定電路可以工作了,然后用電路板做成成品。如果大家看過喬布斯傳,就可以了解到,當初設計第一代蘋果電腦的時候,負責電路設計的人是沃茲,而喬布斯就是負責幫助沃茲組裝面包板的。面包板搭建的電路驗證通過后,就可以實際制作電路板了。 焊接 焊接是通過高溫等方式,熔化并連接金屬或塑料等熱塑性材料的過程。焊接有很多種,這里我們說到的是鉛焊。鉛焊通過熔化導電的焊錫,將電路元件與電路板進行連接。 手工焊接通常使用的是含鉛焊錫,主要成分為鉛和錫,錫是一種熔點較低的金屬,而摻入鉛形成合金之后,熔點變得更低,且熔化后容易與銅等金屬緊密結合。一般含有約40%的重金屬鉛,另外焊錫絲中間一般灌有松香等助焊劑(可以讓焊錫附著性更強,同時讓焊點表面光滑)。雖然也有無鉛焊錫,但是通常無鉛焊錫中含有銀等貴重金屬,價格昂貴,且手工焊接效果不太好。 焊錫中的工業松香主要是用于油漆、造紙、橡膠制造等。本身對人體毒性不大,但是因為常常含有鉛等重金屬和有毒化合物,以及氧化后產生的過氧化物會影響人體健康。 含鉛焊錫在加熱的時候,部分松香會揮發成蒸汽,同時也有少量鉛升華,成為鉛蒸汽;這兩種物質均有微量毒性。因此,焊接的時候注意盡量減少吸入這些氣體,加強通風。焊接完應及時洗手。 不過也不用太擔心,微毒且微量,不會有很大危害。但是為了身體健康,還是要注意通風,盡量減少吸入。 具體的焊接操作技巧可參考網上的資料,這里不做介紹。 布線 我們實際搭建的電路和電路圖上畫的,在電路連接上來看是一致到,但是在具體器件排列等方面卻是不一樣的。 電路圖的繪制原則就是盡可能簡潔易讀,所以接地都用接地符號,而電源都用VCC符號并標注電壓或另作說明,并不一定全部畫的連到一起。集成電路管腳順序有時候也是亂的,比如下圖電子表電路用的就是AT89C52單片機,但管腳并沒有按照實際單片機管腳順序排列。 于是對照電路圖進行實際電路的制作時,我們就需要給電路布線。對于PCB設計來說,最主要的任務就是布線。 布線原本是個很復雜的問題。導線是有電阻的,對于一些大電流電路來說,有電阻就會使得電壓在導線上損耗掉,還可能導致導線過熱燒壞;對于微弱電流的電路(比如心電圖采集)來說,外面很小的干擾就會對電路造成影響;而對于高頻率的電路來說,元器件上還會有電磁場產生,可能會互相干擾。用過收音機或者老式天線電視機的同學可以發現,有時人走近天線就有可能對接收的廣播信號質量產生影響,這就是因為人體相當于一個大的導體,對電磁波的傳輸有干擾。 但是大家不必擔心這個問題。對于51單片機電路來說,我們布線基本上只要考慮幾點:首先電路的連接正確,沒有短路和斷路;然后焊接可靠,沒有虛焊(看上去焊上了實際上沒有連接起來);然后盡可能減少電路交叉連接,并且盡可能保持電路整體美觀就可以了。 要準備的材料和工具 大小合適的萬用焊板,導線、排針若干 DIP40封裝的STC89C52RC單片機(STC89C5x均可)、配套DIP40封裝的IC座 11.0592MHz晶振、30pF電容兩個(用于時鐘電路) 10uF電容、10k電阻(用于復位電路) USB-TTL下載線(用于程序燒寫,后面文章會詳細介紹) 六腳自鎖開關(作為電源開關,可以省略,而使用插拔導線的方式代替) 焊接工具:電烙鐵(或焊臺)、焊錫絲、助焊劑(松香等) 排針焊在電路板上,母頭杜邦線可以直接插上去,然后和USB-TTL轉接板進行連接
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