如何利用單片機設計產品

ID:117358 · 發表于 2016-5-1 05:26

現在的電子設備幾乎離不開單片機，在大學里有學了這么久的單片機。那如何利用單片機來設計一款產品呢？今天來和大家探討一下。

1制定需求
首先要清楚你要做一個什么樣的產品，這個產品包含哪些功能，要采集哪些信號？要控制哪些設備？要走哪些通訊協議？通訊協議走什么接口？是不是要顯示界面？是不是要聲光提示？是不是要低功耗？清楚了這些需求以后就可以選型了。
比如說我要做一個單片機密碼鎖，要求：
1. 有4位數碼管顯示；
2. 控制一個繼電器；
3. 控制一個蜂鳴器；
4. 控制五個LED燈；
5. 兩個按鍵輸入；
2芯片選型
根據你的需求來確定所選芯片型號。如第一部分的功能需求，這5個需求都只需要用到單片機的IO口，沒有用到片上資源，所以只要IO口夠用就可以了。
1. 4位數碼管：為了方便大家學習，這里選用74HC595來驅動(74HC595驅動數碼管點這里)，該芯片與單片機相連只需要3個IO口；
2. 控制一個繼電器；這個地方主要考慮線圈電壓，單片機是5V供電，所以選用5V的繼電器(單片機控制繼電器方法點這里)，占用1個IO口；
3. 控制蜂鳴器：選用有源蜂鳴器，即只要給電蜂鳴器就發聲(單片機驅動蜂鳴器點這里)，占用1個IO口；
4. 控制5個LED燈：采用灌電流(什么是灌電流方式點這里)的方式，占用5個IO口；
5. 兩個按鍵輸入：采用上拉電阻(什么是上下拉電阻點這里)，按下低電平實現，占用2個IO口；
總共用了3+1+1+5+2=12個IO口；為了方便初學者，那我們就選用STC的51單片機來完成這個設計吧，所選型號為STC89C51，封裝形式為DIP40，相信大家在大學里學單片機的時候老師都是用這一款教的吧。

3硬件原理設計
芯片選型完畢之后，又有了設計思路，那就趕快把電路圖畫出來吧。畫電路圖用什么軟件呢？這樣的EDA工具很多，像Protel99se、DXP、Altium Designer 等，這些都是軟件都是一家出的，還有Cadence、PowerPcb等。本人用的是AD09。原理圖設計的內容是什么呢？設計的內容包括單片機的最小系統(什么是最小系統點這里)、還有擴展出來的功能。
如果大家感興趣，我明后天把畫原理圖的過程推送給大家。
4硬件PCB設計
當原理圖畫完，并且檢查沒有錯誤后，就開始畫PCB吧，什么是PCB？PCB就是電路板，什么是電路板，就像下圖這樣的：

這是焊接之前的電路板，PCB文件設計好后，發給廠家去打樣制版，做回來的就是這樣的電路板。上圖中的電路板用的都是直插元件。什么是直插元件，什么是貼片元件？這就設計到元器件的封裝問題了(什么是電子元器件的封裝點這里)。
如果大家感興趣，我明后天把畫pcb板的過程推送給大家。
5樣板焊接
什么是樣板焊接？就是把電子元器件焊接在pcb板上。如果封裝簡單、樣板數量少那完全可以自己動手焊接了，順便也鍛煉一下自己的焊接水平，對于一個搞電的人而言，一般都是從焊電路板過來的。如果搞電但不會焊接，別人會笑話你的。

6調試程序

程序該怎么寫？用什么工具寫？不同的單片機有不同的編程環境，比如PIC單片機使用MPLAB編程環境，MSP430單片機使用IAR Embedded Workbench編程環境，DSP使用CCS編程環境。這里重點介紹的編程環境是Keil，Keil是目前所有編程環境中最好用的，也是支持芯片最多的，可以說Keil是目前最主流的編程環境，本人使用的是Keil的編程環境，Keil的C51版本和MDK版本都在用。
7程序燒錄
程序燒錄的意思就是把寫好的程序下載到單片機里，這樣單片機才會按照用戶編寫的程序來執行命名、實現功能。程序要怎么樣才能燒寫到單片機中去呢？每種單片機都有各自的程序燒錄接口(單片機程序的下載方式點這里)。
★以上7個步驟完成之后，這個產品的電氣部分就算完成了，但這卻不是終點。為什么？因為一款產品貫穿著很多設計環節，比如說結構設計環節、電氣設計環節、樣機測試環節等。所以在電氣開發的過程之中要和做結構的人多配合、多探討，還要和產品經理多探討，反復修改需求，這樣才能做出一款漂亮、實用、受歡迎的產品。

ID:117358 · 發表于 2016-5-1 05:28

學習單片機必備的兩個工具
單片機是一款可編程芯片，既然可編程就需要編程環境來寫用戶程序，編程環境用什么呢？在之前的推文里講過幾種編程環境。今天具體講一下。

工具一：keil編程環境

單片機初學者多選用51單片機來入門，因為這種單片機寄存器較少簡單易學，最重要的是大學的單片機課程都是以51單片機為例來介紹的。常見的51單片機有AT89C系列，STC系列。keil完美支持51單片機的編程，所以keil是單片機編程必備的工具。keil有兩個版本:C51版本，51單片機使用這個版本；還有MDK版本，ARM用這個版本。我以后給你發的51單片機類的程序就是用keil C51版本編寫的。

工具二：Altium Designer 09
單片機是一個系統，既然是系統就學需要多種外設電路支撐。如何把單片機和眾多的外設系統的連接在一起，也就是做到電路板上，這就需要畫圖軟件了。我要給你推薦的是Altium Designer 09，因為我用的就是這個版本，以后再在微信公眾號所做的單片機設計我都會把原文件發給你，所以你要用這個版本才能打開。

總結一下:跟著我學單片機你要安裝這兩個軟件，keil4 C51版本和Altium Designer 09。

今天一整天和明天一上午我都要在火車上度過，發不了圖片，上不了網，所以只能用手機發送純文字的內容。請大家諒解。

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