一、概述

1、实习名称与内容

   单片机小系统板安装实习 

2、实习目的

《单片机原理与应用》是电子信息工程专业的一门重要专业课，对应用能力和动手能力要求很高。通过单片机小系统板安装实习，巩固所学理论知识、培养系统设计的思想、提高自身的动手能力，学到电子产品的工艺设计知识，了解电子产品制造过程、熟悉电子产品工艺，掌握制作电子产品的操作技能，为进一步学习和应用奠定基础。

3、实习时间

   xxx

4、实习方式

   安装方式

二、主要实习过程

1、熟悉电路结构，分析电路原理图。

(1) 实验板的特性

 SXY-MCU单片机实验开发板的CPU可与51系列（DIP40）单片机兼容，其功能强大，充分利用单片机自身的资源构成最小系统。主要由I2C ROM模块、RS232模块、485接口、数码管显示模块、指示灯模块、继电器模块、键盘显示模块、温度传感模块、红外线接收器模块等八个模块组成。通过一系列实验，实现单片机I/O控制、中断控制、数码管显示、键盘扫描输入、数据通信、温度采集、红外线遥控、继电器控制、音响控制和I2C总线功能，实现各个模块的功能。

(2) 各个功能模块的连接情况

I2C  ROM模块：本模块采用了AT24C02串行ROM，此器件使用了I2C总线接口模式，如原理图所示，单片机的P3.4和P3.5分别连接24C02的时钟线SCL和数据线SDA。

RS232模块：此模块直接由单片机的串行口P3.0（RXD）、P3.1（TXD）通过电平转换芯片MAX232并连接到232接口。具体的电路请见原理图。

485接口：本模块也是直接有单片机串行口P3.0（RXD）、P3.1（TXD）连接到485接口芯片SN75176，SN75176的RE信号由单片机的P3.3控制。

数码管显示模块：此模块有4位一体共阴数码管一个，段码直接由单片机的数据总线P0口输出，位码是单片机的地址线（P2.1、P2.2、P2.3）经过74LS138译码驱动显示，四位数码管右起的地址分别是02H、04H、06H、08H。数码管段码与单片机P0口的具体对应关系如下：

例如要是右边第一个数码管显示为0，需先对单片机的P2口输出02H选通，然后单片机的P0口输出ed就可以使其显示了。

指示灯模块：此模块有8位发光二极管，采用了74LS373锁存器锁存单片机的8位数据，锁存器的使能输出地址是0BH。而发光二极管是低电平点亮，故要使8位发光二极管右边一位点亮，需先对单片机的P2口输出0BH作为选通，然后单片机的P0口输出FE就可以了，依次类推可以点亮各个发光二极管。

继电器模块：本模块采用了2个5V继电器F4100，由单片机的P2.0控制JDQ1，单片机的P3.6控制JDQ2，输出结果到JP2，工作中也可以由D11和D9看出继电器控制信号状态。

键盘显示模块：本模块采用了2*5的键盘，需要采用扫描方式连接到单片机P1口，键盘的从左起分别是单片机P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4。行分别是连接到单片机的P1.6、P1.5，注意，运用此模块时需要将ISP-JUMP短接。

温度传感模块：采用温度传感器DS18B20，直接连接到单片机的P1.7。此模块运用的时候也需要将ISP-JUMP短接。

红外线接收器模块：此模块直接与单片机的P3.2连接。

(3) 硬件连接

将CPU芯片ATS51和其他芯片插好,+5V直流电源供电即与JP1座相连，+5V指示灯亮就表示本系统已经供电了,如果对此开发板采用ISP编程，请将J4（ISP-JUMP）处跳线拔掉，默认是连接好跳线。

原理图见附录

2、元器件的识别与检测

电阻：50欧的电阻八个

120的电阻一个，表面颜色为“棕红黑黑棕”；

        200的电阻两个，表面颜色为“红黑黑黑棕”；

        1K的电阻四个，表面颜色为“棕棕黑黑棕”；

        4.7K的电阻五个，表面颜色为“黄紫黑棕棕”；

排阻：若干个参数完全相同的电阻，它们的一个引脚都连到一起，作为公共引脚。其余引脚正常引出。所以如果一个排阻是由n个电阻构成的，那么它就有n+1只引脚，一般来说，最左边的那个是公共引脚。它在排阻上一般用一个色点标出来。500欧和1K的排阻各一个。

电容：电解电容：10üF  2个；1üF  4个；

瓷片电容：瓷片电容103 pF  3个；瓷片电容104 pF  1个；

二极管，三极管：二极管4148  2个；三极管S8050 3个；三极管S8550 1个；

74LS系列和其他系列芯片若干。

3、焊接

利用前面检测好的元器件，以及电路原理图，在小系统板上焊接各个元器件。焊接训练时，首先加热电烙铁，然后按要求焊接导线。在焊接时特别要注意锡不能太多，否则易发生短路。焊接完后再利用万用表进行检测。

4、测试

单片机系统的硬件调试和软件调试是不能分开的，许多硬件错误是在软件调试中被发现和纠正的。 

(1) 排除逻辑故障

    这类故障由于设计和加工制板过程中工艺性错误所造成的。主要包括错线、开路、短路。排除的方法是首先将加工的印制板认真对照原理图，看两者是否一致。应特别注意电源系统检查，以防止电源短路和极性错误，并重点检查系统总线（地址总线、数据总线和控制总线）是否存在相互之间短路或与其它信号线

短路。必要时利用数字万用表的短路测试功能，可以缩短排错时间。

(2) 排除元器件失效

造成这类错误的原因有两个：一个是元器件买来时就已坏了；另一个是由于安装错误，造成器件烧坏。可以采取检查元器件与设计要求的型号、规格和安装是否一致。在保证安装无误后，用替换方法排除错误。

(3) 排除电源故障

在通电前，一定要检查电源电压的幅值和极性，否则很容易造成集成块损坏。加电后检查各插件上引脚的电位，一般先检查VCC与GND之间电位，若在5V～4．8V之间属正常。若有高压，联机仿真器调试时，将会损坏仿真器等，有时会使应用系统中的集成块发热损坏。

(4) 联机仿真调试

联机仿真必须借助仿真开发装置、示波器、万用表等工具。这些工具是单片机开发的最基本工具。

信号线是联络8031和外部器件的纽带，如果信号线连结错误或时序不对，那么都会造成对外围电路读写错误。51系列单片机的信号线大体分为读、写信号线、片选信号线、时钟信号线、外部程序存贮器读选通信号（PSEN）、地址锁存信号（ALE）、复位信号等几大类。这些信号大多属于脉冲信号，对于脉冲信号借助示波器（这里指通用示波器）用常规方法很难观测到，必须采取一定措施才能观测到。应该利用软件编程的方法来实现。例如对片选信号，运行下面的小程序就可以检测出译码片选信号是否正常。

  MAIN：MOVDPTR，＃DPTR 　；将地址送入DPTR　

  MOVXA，＠DPTR  ；将译码地址外RAM中的内容送入ACCNOP；适当延时 SJMPMAIN；循环。

执行程序后，就可以利用示波器观察芯片的片选信号引出脚（用示波器扫描时间为1μs／每格档），这时应看到周期为数微秒的负脉冲波形，若看不到则说明译码信号有错误。

对于电平类信号，观测起来就比较容易。例如对复位信号观测就可以直接利用示波器，当按下复位键时，可以看到复位引脚将变为高电平；一旦松开，电平将变低。

对于脉冲触发类的信号我们要用软件来配合，并要把程序编为死循环，再利用示波器观察；对于电平类触发信号，可以直接用示波器观察。

5、程序的下载

将通讯电缆与Easy 51Pro编程器连接好，串口插头插入电脑串口，USB插头插入电脑任一个USB口，此时编程器上LED点亮，表明电源接通。启动Easy 51Pro v2.0程序后，会自动检测硬件及连接，状态框中显示“就绪”字样，表示编程器连接和设置均正常。否则请检查硬件连接和端口设置。 

  把51单片机芯片正确地放到编程器的相应插座上，这时注意，芯片的缺口要朝向插座的把手方向。

    芯片放好后，就可以对芯片进行读写操作了，读写操作按下面的步骤进行：

(1)先选择器件（ATS51）

(2)用“擦除器件”擦除芯片

(3)用“打开文件”选择打开要编写的.HEX 和 .BIN 文件

(4)用“写器件”编程

(5)用“校验数据”检查编程的正确与否

这样程序就被烧录到单片机芯片中了。

三、安装与调试过程中发现的问题及解决办法

在实习过程中出现的一些问题：

1、在实验板焊接完成后，接上电源下载跑马灯的实验程序后，有个发光二极管一直不亮。

2、复位键不能用。

   3、下载键盘显示程序后，按下小键盘不起作用。

针对实习中出现的各种问题进行分析，复位不能用是电阻焊错了，小键盘不能用是没有将isp jump下面两个排针短接，发光二极管不能用是排阻焊错了。将以电阻重新焊接，排针短接后，系统板各个模块功能正常。

由上得出在动手焊接前要认真仔细地分析电路原理图，熟悉系统板各个模块的工作原理；在焊接时先用万用表将各元件测量一下，做到心中有数，安装时先安装低矮和耐热元件（如电阻），然后再装大一点的元件（如插槽、数码管），最后装怕热的元件（如三极管）。 焊接电解电容与发光二极管要注意正负极不要接反。

四、实习后的体会和收获及不足     

通过本次实习学习了焊接电路板的有关知识，熟练掌握了焊接的具体操作；了解了单片机小系统板的基本原理，学会了动手组装和焊接单片机小系统板，而且在散件的组装过程中还进一步学习了电子技术以及电子安装工艺和测量调试技术。但在实习时，犯过不少错误，比如焊接时的漏锡、虚焊、焊锡无光泽；元件焊错，好在有老师的及时教导和自己的细心研究，问题都顺利的解决了。这次实习不仅学到了科学知识，锻炼了动手能力，还培养了自己对科学和工作一丝不苟的态度，对以后的学习、工作和生活都大有裨益。

在整个的实习中我学习了很多的东西，使我眼界打开，感受颇深。简单的焊接使我了解到人生学习的真谛，课程虽然结束了，但学习还没结束，我知道作为信息时代的大学生，作为国家重点培育的高科技人才，仅会操作鼠标是不够的，基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必要条件。

五、有关图表等资料

SZ-MCU 原理图

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