电子实训报告

电子实训报告 湖南大学电子实训报告 所 属 院 系: 电气与信息工程学院 专 业: 测控技术与仪器 班 级: 1102 学 号: 20110704214 姓 名: 张波 指 导 老 师: 温和 设 计 时 间: 2013 . 09 .07 . 目 录 1、焊接基本知识 2、电源模块 3、USB转串口模块 4、复位模块 5、LED模块 6、矩阵键盘模块 7、数码管模块 8、液晶1602模块 9、液晶12864模块 10、步进电机模块 11、蜂鸣器模块 212、IC和RTC芯片 13、D/A模块 14、A/D模块 15、红外发送和接收模块 16、(感想、体会、建议或看法) 1、焊接基本知识 一、 焊接的概述 焊接是使金属连接的一种方法。它利用加热或加压，在两种金属的接触面，通过焊接材料的原子或分子的相互扩散作用，使两种金属间形成一种永久的牢固结合。 二、焊接常用工具 电烙铁 松香 镊子 斜口钳 吸锡器 三、焊接操作要领 1、电烙铁握法 ?反握法:适合大功率直头烙铁，焊件水平放置，长时间工作不易疲劳。 ?正握法:适合中功率弯头烙铁，焊件竖直放置。 ?握笔法:适合在工作台上，用中小功率直头烙铁。我们用该方法握烙铁。 2、焊锡丝拿法 焊锡丝的拿法根据连续锡焊和断续锡焊的不同分为两种拿法手握焊锡丝，用拇指、食指、中指控制送丝速度，适合连续焊接。仅用拇指、食指、中指捏住焊锡丝，适合断续焊接。 四、注意事项 1、焊剂加热挥发出的化学物质对人体是有害的，如果操作时鼻子距离烙铁头太近，则容易将有害气体吸入。一般烙铁与鼻子的距离至少不少于30厘米，通常以40厘米时为宜。 2、由于焊锡丝成分中，铅占一定比例，众所周知铅是对人体有害操作的重金属，因此操作时应戴手套或操作后洗手，避免食入。 3、烙铁使用时，要配置烙铁架，烙铁架一般放于右(左)前方，电烙铁用后一定要稳妥放与烙铁架上，并注意电源线不要与烙铁头相碰，以防造成事故。 4、电烙铁长时间不用时应断开电源，以防造成事故 2、电源模块 1:电源模块原理图如图 1)功能; 提供稳定的直流电源。 2)实际操作步骤; 本学习板共有如下3种供电方式: (1)5V电源适配器供电(开关往上拨、插针1下面两脚接跳线帽)。 2、3脚接通(开关往上拨)，电源网络DVDD连接到插针1第2脚的输出，将将开关sw4第 插针1的第1、2脚(插针1下面两脚)接跳线帽，DVDD直接连接到电源适配器输入端，即为5V电源适配器供电模式。 (2)7~12V电源适配器供电(开关往上拨、插针1上面两脚接跳线帽) 将开关sw4第2、3脚接通(开关往上拨)，电源网络DVDD连接到插针1第2脚的输出，将插针1的第2、3脚(插针1上面两脚)接跳线帽，DVDD连接到稳压芯片7805的输出，而7805的输入端连接到电源适配器输入端，即为7~12V的电源适配器经7805给学习板供电的模式。 (3)USB供电(开关往下拨)。 将开关sw4第1、2脚接通(开关往下拨)，电源网络DVDD连接到USB电源输入端。 对DVDD网络和AVDD网络设了测试点，方便调试。 3) 元器件清单 如电路图所示。 4)实验现象或故障; 检查无误后，插5V电源适配器并根据选择正确的插针，观察电源指示灯(D11)是否 亮起来。若不亮则继续检查电路。 5)注意事项 电源和地之间千万不能短路，请先用万用测量电源和地之间的电阻 3、USB转串口模块 串口连接原理图如图1.5所示。 图1.5 RS232串口模块 该模块中采用maxin公司的max232作电平转换，为方便调试硬件，对RXD，TXD信号设测试点和LED。 1) 功能要求; 实现计算机与单片机通信。计算机要和单片机之间通信要经过电平转换才能实现 计算机用的是rs232电平，单片机用的是ttl电平。RS232 电平:+12V 为逻辑负，-12 v为逻辑正;TTL 电平: 5V 为逻辑正，0 为逻辑负 。 2)实际操作步骤; 检查无误后，接上数据线，观察电脑是否弹出“找到新的硬件向导”对话框。若有对话框，则根据驱 动程序位置安装好驱动;若未弹出对话框，则继续检查电路。 3) 元器件清单 如电路图所示。 4)实验现象或故障; USB供电，驱动正常安装，电路正确的情况下，D11和D19指示灯亮 5)注意事项 1焊接完USB转UART模块后，仔细观察电路是否有虚焊、漏焊、短路的地方，元器件是否焊错，尤其注意Micro USB接口的引脚是否有短路的地方。检查无误后，接上数据线，观察电脑是否弹出“找到新的硬件向导”对话框。若有对话框，则根据驱动程序位置安装好驱动;若未弹出对话框，则继续检查电路。 2、MICRO USB母座和28脚芯片CY7C64225比较难焊，容易短路，请小心焊接，注意芯片方向。 4、复位模块 复位与下载电路如图1.14所示。 图1.14 复位与下载 1)功能要求; 单片机就进入了调试模式，可以下载或调试程序。 2)实际操作步骤; 进入下载或调试模式的步骤为: (1)按住BTN1(down or debug按键)不要放开; (2)按下BTN2(reset按键)，然后放开BTN2(reset按键); (3)放开BTN1(down or debug按键)。 3) 元器件清单 如电路图所示 5、LED模块 该模块原理如图1.9所示。 图1.9 8路LED 1)功能要求; 8个LED接P0口，低电平时LED亮。 2)实际操作步骤; 使用该模块，可以接通插针2。不用时，为减少功耗，不用请断开。 3) 元器件清单 如上电路图所示 4)实验现象或故障; 下载跑马灯程序后，8个发光二极管按顺序依次点亮 5)注意事项 (1)焊接电路时，不要有虚焊、漏焊、短路的地方; (2)焊接时，不要把LED焊反。PCB板上标有“+”的地方表示LED的阳极。 6、矩阵键盘模块 该模块原理如图1.12所示。 图1.12 按键模块 1)功能要求; 由于P1口(用于行扫描)内部无上拉电阻，为使无键按下时行信号为高电平，故将行信号接上拉电阻，电阻大小10K即可。 引脚复用: P2.0~P2.3为4X4矩阵式键盘列扫描信号，又复用作步进电机控制信号，SPI信号、P2.1~P2.3还复用为数码管第5、6、7位位码控制信号。参与复用的一项功能使用时，其他参与复用的功能则不能使用。 2)插针配置 (1)插针10上面两脚接跳线帽，4X4矩阵式键盘输入，行扫描信号为P1.0,P1.3，列扫描信号为P2.0,2.3。 (2)插针10下面两脚接跳线帽，独立按键输入，该模式有4个独立按键可用，按键扫描所用端口为P1.0,P1.3。这4个按键为4X4矩阵键盘的左边4个按键。 3) 元器件清单 如上电路图所示 4)实验现象或故障; 下载程序: 电子实训测试程序\键盘\jianpan.uvproj \ 观测现象:按动16个按键在最右边一位数码管上分别显示0--F 5)注意事项 (1)焊接电路时，不要有虚焊、漏焊、短路的地方; (2)焊接时，不要把按键的安装方向弄反。 7、数码管模块 该模块原理如图1.8所示。 图1.8 数码管驱动电路 1)基本介绍 关键网络名解释: (1)DS0,7:数码管段码。 (2)BIT0,7:数码管位码。 (3)MOTORA,D:步进电机驱动信号。 (4)DISCTRL0,4:显示控制信号，控制数码管低5位。 (5)D0,8:单片机P0口。 本设计采用共阴极数码管，段码由PNP三极管驱动，位码由NPN型三极管驱动。 引脚复用: 数码管低5位(板上为右边5位)的位码由DISCTRL0,4控制，可单独使用，高3位的位码控制信号与SPI信号，电机驱动信号，4X4矩阵式键盘复用，使用数码管高3位时参与复用的其他功能则不能使用。 2)插针配置 (1)若要使用数码管第4~0位(板上为右边5位)，可以接通插针8，为减少功耗，不用请断开。 (2)若要使用数码管第7~5位(板上为左边3位)，可以分别接通插针5~7和9，为减少 功耗，不用请断开。 3) 元器件清单 如上电路图所示 4)实验现象或故障; 打开程序\电子实训测试程序\走马灯\zoumadeng.uvproj 观测现象:数码管的八段按顺序依次点亮 5)注意事项 (1)焊接电路时，不要有虚焊、漏焊、短路的地方; (2)焊接时，不要把数码管的安装方向弄反。 (3)三极管注意有两种型号，不要焊错，管脚不要焊反 8、液晶1602模块 LCD显示信号连接图如图1.7所示。 图1.7 LCD信号连接 1)基本介绍及技术参数 关键网络名和引脚名解释: (1)DISCTRL0,4:显示控制信号。 (2)D0,D7、DB0,DB7:数据总线。 (3)E:LCD使能信号。 (4)RS:数据、指令选择信号。 (5)RW:读、写选择信号。 (6)CS1、CS2:LCD12864由两部分组成，CS1和CS2为选择信号。 板上接口4的上排位LCD12864的接口，下排位LCD1602的接口，排针和排母左对齐插入。切勿插错。 液晶显示模块包含LCD1602 、LCD12864。这两种LCD复用数据总线，控制总线，故用户只可选择其中一种使用。 一、LCD1602 1602是一种用5×7点阵图形来显示字符的液晶显示器，一行显示16个字符共两行。 1、1602主要技术参数 显示容量 16x2个字符 芯片工作电压 4.5~5.5V 工作电流 2.0mA(5.0V) 模块最佳工作电压 5.0V 字符尺寸 2.95x4.35(WxH)mm 2、接口信号说明 符号 引脚说明 符号 引脚说明 VSS 电源地 D2 Data I/O VDD 电源正极 D3 Data I/O VL 液晶显示偏压信号 D4 Data I/O RS 数据/命令选择端 D5 Data I/O R/W 读/写选择端 D6 Data I/O E 使能信号 D7 Data I/O D0 Data I/O BLA 背光源正极 D1 Data I/O BLK 背光源负极 2)实际操作步骤; 下载程序:\电子实训测试程序\LCD1602\LCD1602.uvproj 3) 元器件清单 如上电路图所示 4)实验现象或故障; 全速运行程序，显示两行内容: 第一行: " !!!welcome!!!" 第二行: "hunan university" 5)注意事项 (1)焊接电路时，不要有虚焊、漏焊、短路的地方; (2)板上接口4的下排位为LCD1602的接口，排针和排母左对齐插入。切勿插错! 9、液晶12864模块 电路图如8中图 1)基本介绍及技术参数 单片机学习板配套的LCD12864型号为SMG12864D3。该液晶显示模块采用点阵型液晶显示 器(LCD)，可显示128X64 点阵，点尺寸为0.39X0.55(WXH)mm，内置KS0108B 接口型液晶显示 控制器，可与MCU 单片机直接连接，广泛应用于各类仪器仪表及电子设备。 1、 SMG12864D3主要技术参数 显示类型 STN 工作电压 4.8,5.2V 显示模式 黄绿模 工作电流 5.0mA (5.0V) 工作温度 -20,背光颜色 黄绿 +60? 存储温度 -30,背光电流 30mA +70? 2、接口信号说明 符号 引脚说明 符号 引脚说明 CS2 片选IC2 信号 DB2 Data I/O CS1 片选IC1 信号 DB3 Data I/O VSS 电源地 DB4 Data I/O VDD 电源正极(+5V) DB5 Data I/O V0 LCD 偏压输入 DB6 Data I/O RS 数据/命令选择端 DB7 Data I/O RW 读写控制信号 /RESET 复位端 E 使能信号 VEE 负压输出 DB0 Data I/O BLA 背光源正极 DB1 Data I/O BLK 背光源负极 2)实际操作步骤; 下载程序: \电子实训测试程序\LCD12864\LCD12864.uvproj 2、全速运行程序，显示内容:有限公司(四行二列) 3、插针“BIT4— 0”的短路帽要拔掉 4、顺时针旋转可调电阻，直至显示清晰 5、采用5V适配器供电方式 3) 元器件清单 如上电路图所示 4)实验现象或故障; 实验现象:屏幕显示 :有限公司(四行二列) 5)注意事项 焊接电路时，不要有虚焊、漏焊、短路的地方;液晶板不能插反方向;将LCD12864插入电路板的接口4的上排位置。(注意:板上接口4的上排位是LCD12864的接口，下排位是LCD1602的接口，排针和排母左对齐插入～切勿插错～) 10、步进电机模块 模块原理图如图1.11所示。 图1.11 步进电机驱动电路 本设计中步进电机为5V、70欧姆、4相步进电机。 1)功能要求; 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 2)实际操作步骤; a、 若要驱动步进电机，可以接通插针9，为减少功耗， 不用请断开。 b、插针10下面两脚接跳线帽，作为独立按键输入。 c、开发板上的步进电机接口从上至下依次为D、C、B、A, 最后两脚为DVDD，使用时用杜邦线连接步进电机相应接口即可。 d、实验盒的步进电机从右至左分别是+5V，D，B，C，A e、步进电机程序中加了按键控制,左起第一列从上往下数的第一个按键为启动/停止键, 下完程序后要按一下电机才会转动,再按一次时电机就停止; 第二个为正/反转键;第三个为快速键;第四个为慢速键。 3) 元器件清单 如上电路图所示 4)实验现象或故障; 下载程序\电子实训测试程序\步进电机\bujindianji.uvproj 观测现象:按动按键后，步进电机有规律旋转 5)注意事项 焊接电路时，不要有虚焊、漏焊、短路的地方; 11、蜂鸣器模块 该模块原理图如图1.10所示。 图1.10 蜂鸣器和红外发送 1)功能要求; 本设计中采用无源电磁式蜂鸣器，蜂鸣器由PWM1(P2.6)控制，红外二极管由PWM0(P2.5)控制。PWM1和PWM0均为片内PWM模块的输出。蜂鸣器和红外LED的驱动均采用普通NPN三极管。为方便调试，对该模块中的信号设了测试点，具体位置参见附图1。 2)实际操作步骤; (1)若要使用蜂鸣器，可以接通插针3，为减少功耗，不用请断开。 (2)若要使用红外二极管，可以接通插针4，为减少功耗，不用请断开。 3) 元器件清单 如上电路图所示 4)实验现象或故障; 1、下载程序\电子实训测试程序\蜂鸣器\fengmingqi.uvproj 2、观测现象:蜂鸣器有规律发声 5)注意事项 (1)焊接电路时，不要有虚焊、漏焊、短路的地方; (2)焊接时，不要把蜂鸣器的安装方向弄反。 212、IC协议和RTC芯片 该模块原理图如图1.13所示。 图1.13 IIC总线连接 1)功能要求; 2AduC848片内有IC模块，并有独立的引脚SCLOCK和SDATA。板上的RTC时钟芯片DS1307和EEPROM芯片AT24C08均使用了I2C总线。板上设置了I2C接口，方便MCU与板外的I2C设备进行通信。对SCLOCK和SDATA设置了测试点。 2)实验步骤 (1)硬件要求: 单片机下载相关电路已焊接，并可实现程序下载 4×4键盘的左上角按键(以下称K键)已焊接，BUTTON跳线短接下方两针。 8个数码管及其驱动器件(Q11-Q19除Q14)已焊接，BIT5~BIT7、BIT4~0 、MOTOR跳线短接。 (2)测试程序 位于测试程序包中“1307测试”目录，双击TEST.UVPROJ文件打开并编译下载。 3) 元器件清单 如上电路图所示 4)实验现象或故障; 按下K键后，数码管显示15-46-05，表示已将15:46:05的时分秒值写入1307; 松开K键后，数码管将按上述格式显示时钟走时。上述两步成功表示1307读写正常。 关闭试验板电源，在装有备用电池的情况下，1307将维持走时。例如:在15-46-10时关闭电源，过5秒后打开电源，数码管显示应从15-46-15继续走时。成功表示备用电池正常。 13、D/A模块 ADuC848内部有12位DAC，并有专门的DA输出引脚。DAC信号输出模块原理图如图1.4所示。 图1.4 DAC信号输出模块 1)功能要求; 本设计对片内DA的输出配置了运放LM358(该运放在单电源情况下对较低电平仍具有很好跟随效果)，以增强其驱动能力或对DA输出做适当放大，其中R56和R57的大小决定放大倍数(A=1+R90/R89)。 2)实际操作步骤; (1)硬件要求 , 单片机下载相关电路已焊接，并可实现程序下载 , LM358已焊接。 , 8个数码管及其驱动器件(Q11-Q19除Q14)已焊接，BIT5~BIT7、BIT4~0 、 MOTOR跳线短接。 (2)下载程序 , 位于测试程序包中“DA测试”目录，双击TEST.UVPROJ文件打开并编译下 载。 3) 元器件清单 如上电路图所示 4)实验现象或故障; (1)右边三个数码管显示DA输出值，从0.10V以0.05V递增至1.00V，不断循环。 (2)用万用表“直流电压档”测量DA输出值，测量值与数码管的值基本相同，则成功表示DA正常输出。 5)注意事项 (1)左图中U5即358。焊接时注意芯片缺口应朝上，与PCB板上标注一致 (2)焊接完毕后，用万用表检测4脚与8脚间正反向电阻，均应大于1k。 (3)在背面R56短接,R57不焊。 14、A/D模块 ADuC848内部有16位ADC，模拟信号输入模块原理图如图1.3所示。 图1.3 模拟信号输入模块 1)模拟信号输入方式; (1)两路单端输入。把输入信号电压高的一端接到第1脚，电压低的一端接到同一个接口的第2脚。 (2)一路差分输入。把输入信号的两端分别接到CONAIN1和CONAIN2的第1脚。 2)实际操作步骤; (1)硬件要求 , 单片机下载相关电路已焊接，并可实现程序下载 , DA测试要求已经通过。 , 8个数码管及其驱动器件(Q11-Q19除Q14)已焊接，BIT5~BIT7、BIT4~0 、 MOTOR跳线短接。 , 连接DA输出和AIN6。 (2)下载程序 , 位于测试程序包中“ADDA联合测试”目录，双击TEST.UVPROJ文件打开并 编译下载。 3) 元器件清单 如上电路图所示 4)实验现象或故障; 右边三个数码管显示DA输出值，从0.10V以0.05V递增至1.00V，不断循环。 左边4个数码管显示AD输入值。DA输出值与AD输入值基本相同。 两路AD需分别检测通过 5)注意事项 D15和D16为钳位保护二极管，R55为限流保护电阻。其中CONAIN1对应板上的接口5、CONAIN2对应板上的接口6。CONAIN1和CONAIN2的第1、2脚在板上的分布和在原理图上的类似，均为1脚朝上。 15、红外发送和接收模块 该模块原理图如图1.6所示。 图1.6 PS/2接口和红外接收模块 1)基本介绍; 本设计中外部中断0(P3.2)连接到PS/2接口的时钟信号或者红外接收头SM0038的输出。 可以通过插针进行选择。外部中断1作普通IO口使用。 该模块原理图如图2.6所示。 关键网络名解释: (1)PS2_CLK:PS/2接口时钟信号 (2)PS2_DATA:PS/2接口数据信号 (3)INT0:外部中断0 (4)INF_IN:红外一体化接收头SM0038的输出。 2)插针配置: (1)J13第1、2脚(板上为插针11左边两脚)接跳线帽，INT0接PS/2的clock信号。 (2)J13第2、3脚(板上为插针11右边两脚)接跳线帽，INT0接红外信号。 3) 元器件清单 如上电路图所示 说明:因缺少调试元件，无法进行测试 16、总结(感想、体会、建议或看法) 今年暑假，我们很有幸参加了电工实训。通过阅读原理图，识别器件，焊接电路板，我们终于完成了一块单片机的制作。 这十天左右的实训，我们学到很多东西。首先是焊接技术，开始我焊的不好，元器件摆放不正确，很多虚焊的地方。通过请教老师、助教;与同学的交流、讨论;自己不断的琢磨、探索，我的焊接技术提升很快，后面焊的又快又好，也对前面的错误进行补救。不过看到助教帮我们焊接好的芯片时(浑然天成，没有一丝焊接的痕迹)，我知道我还有很长的路走。然后是读原理图，识别元器件的能力。以前的课程也要看原理图，但第一次接触这么复杂的电路图，元器件的位置、方向和正反都需要我们仔细把握，稍有差错就得重新焊过，且拆下的过程很麻烦。这需要很强的逻辑能力与耐心。开始我也不适应，一度手忙脚乱，后来则慢慢跟上来。最后学到了下载、调试程序的方法。安装驱动，运行keil调试程序都做的很熟练了。 最后一节课是调试程序，去实现自己焊好的单片机的每一个模块功能，心中即有点担忧又很期待。最后所有功能都完美运行，确实很开心。这次实训，极大的锻炼了我们的动手能力，而且无疑对大三微机原理的课程帮助很大。这块单片机我也会一直保留，以后用来调试自己编写的程序，同时它也是大学生活很好的纪念品。