DIY迷你单片机学习板

图28.1 单片机编程实验板

单片机是一门实践性非常强的学科，复杂的中断系统和寄存器往往让初学者觉得晦涩难懂。如果仅仅是理论学习和纸上谈兵而不经过任何实践，套用平凡老师以前的一句话——“我劝您还是趁早放弃。”

为此，我们设计了这款小巧的单片机编程实验板(见图28.1)，成本低廉，同时具备了单片机的编程和基本的试验功能，适合新手学习制作。为了确保您能够按照本文介绍的方法制作成功，特别建议您在此之前先学习基本的电子知识和焊接技巧。

迷你单片机学习板的特点

(1)它可以直接支持STC89C52RC单片机的烧写，可以把程序写入单片机并实验。

(2)它是一个多功能的51单片机试验板，配合我们提供的范例程序。您不需要另外购买其他任何材料即可完成51单片机的流水灯、小键盘、数码管动态/静态显示、计数器、扬声器报警/唱歌、串口通信试验、24C02扩展、外部中断等试验。

学习使用此编程板对计算机的要求是：操作系统是Windows 98/me/2000/xp或者Windows 7，硬件配有USB接口即可。

图28.2 学习板的工作示意图

图28.2所示是这个学习板的工作示意图，即通过USB接口，将计算机中的程序用STC_ISP软件下载到单片机中，然后程序自动在学习板上运行，用户会看到程序运行结果。

单片机学习板所包括的硬件资源

1个实验芯片STC89C52

8个Led 指示灯(接 P1.0～P1.7 引脚)可做跑马灯试验，或 IO 状态指示

4个小键盘(接P3.2～P3.5引脚)，一端接IO，一端接地，按下小键盘时相应的端口变为低电平

1个扬声器(接P3.3引脚)用作唱歌或者报警试验

1个硬件复位

2位动态扫描数码管分别接P2.6和P2.7引脚

1个USB转232通信接口

1个扩展储存器24C02

1个电源开关，用于冷启动单片机

1个复位键，在实验时通过按此键，使得试验部分复位运行，重启程序

1个MINI USB 接口，用于学习板的通信和供电

制作所需工具：

30W左右的尖头烙铁

海绵泡沫，用于清洗电烙铁头

优质焊锡丝

松香水(可把松香磨碎加酒精自制)

镊子

放大镜

万用表

为了方便用户，我们还特别设计了外接两个8PinI/O接口，可以通过连接将板上的I/O口，外接扩展电路实现不同的功能，学习板的电路原理见图28.3。以下有关引脚的描述均是指QFP44封装的STC89C52单片机，和常见的双列直插DIP封装引脚不同。

目前很多计算机主板设计已经取消了串口，为此我们集成了USB转串口芯片PL2303HX，可以直接使用USB口来通信和供电。

图28.3 学习板电路原理图

制作过程

整机电路较为简单，按照一般的电路板制作原则，先焊接高度最低的元器件，如贴片电阻、贴片电容、贴片IC等;然后清理电路板，再焊接较高的元器件，如晶体、扬声器等;最后再焊接较大的零件，如插接件、数码管。为了美观和减小体积，我们使用了全贴片元器件，而不是传统的DIP元器件，这样对新手会增加一些制作难度。可能有的读者会问，如果是芯片坏了或者想要换芯片，岂不是很麻烦?实际上STC89C52单片机可以支持上万次擦除和写入，那时您早已学会了单片机的使用。而现在随着电子技术的发展，贴片元器件已经是元器件市场的主力军，小型化和贴片化也是该行业的必由之路。

1.焊接主芯片

主芯片为QFP封装的STC89C52，这里需要看清楚芯片的引脚和方向，PCB有标记圆圈的地方与IC芯片上有圆圈的地方相对应，先仔细地对准芯片和焊盘，用烙铁焊接固定的几个引脚，然后在芯片四周引脚上均匀涂抹松香水，接着可将焊锡堆在引脚上，用烙铁拖动即可甩掉焊锡。如果最后有一些引脚的焊锡拖不掉，可以取一截导线，将表皮剥掉，然后沾满松香水，配合烙铁加热，可将多余的焊锡吸走，见图28.4。完成后可以用同样的方法，焊接PL2303HX 以及24C02芯片。

图28.4 焊接主芯片

2.焊接电阻

一共26颗电阻，3种规格，10kΩ的电阻标记是103，1kΩ的电阻标记是102，另外有一颗120Ω的电阻标记是121，这个电阻的作用是作为整机的负载，在关闭电源开关时，将整个板子的电压强行拉低，否则系统就不能复位了。如果不确定阻值，可以用万用表测量一下。

3.焊接贴片电容

共8颗电容，有两种容量规格，一种是104(也就是0.1μF)，另一种是22pF。它们也可以通过颜色来区别，黄色的是104，灰白色的是22pF。

4.焊接发光管、三极管和二极管

一定要注意焊接方向，如果焊反了，板子将不能正常工作。

5. 焊接贴片电解电容、贴片晶体、按键和扬声器

相对来说这些都比较容易，除贴片电解电容外，其余都没有极性。

6.焊接 USB 接口、数码管和开关

这里要特别注意，这个USB接口用手工焊接比较困难。可以先在USB上加好焊锡和松香水，然后把烙铁头用海绵洗干净，用烙铁的温度融化USB头上的剩余焊锡即可。最好不用拖锡的方法，否则容易造成连锡和短路。为了增加焊接成功率，建议新手用剪钳把USB接口后半部分的铁片剪掉，使烙铁更容易操作。

组装成功后的效果见题图，仔细检查一遍，用万用表量一下电源是否短路，没有异常即可以开始进行调试。

KEIL 软件的安装与使用

直接复制KEIL文件夹到C盘的根目录, 去掉文件夹的只读属性(注意，必须是C盘根目录，不要安装在其他目录)，双击keil\uv2\uv2.exe即可运行软件。

01 单击 Project(工程)菜单，选择 New Project(新工程)，在文件名中输入你的第一个程序项目名称，假定我们使用“test”程序。“保存”后的文件扩展名为uv2 这是 KEIL uVision2 项目文件扩展名，以后我们可以直接单击此文件，以打开先前设计的项目。注意输入的时候不要输入文件的后缀名，使用默认即可。为了查找方便，假定我们保存在C盘的根目录。这时会弹出让您选择单片机型号的对话框，我们选择Atmel→AT89C52。注意我们实际使用的是STC89C52，它们的基本资源是一致的，不必理会。

02 汇编源文件的建立：单击 FILE(文件)菜单中的NEW(新文件)命令，新建一个文本编辑窗口。在里面输入一个程序范例，如流水灯程序，然后点击FILE(文件)菜单中的SAVE(保存)命令保存文件，必须输入文件的后缀名.asm,例如保存为C:/prog/001.asm(注意不要有中文目录，文件名不超过8个字符，否则编译不通过!如果是第一次使用，建议直接保存在C盘的根目录，文件名同样取001.asm，不要保存在其他地方)。

03 单击 Target 1(目标 1)前面的“+”，出现Source Group 1(源程序组 1)，选中右键点选“Add files Group Source Group 1”(增加文件到源程序组1)，这时选择文件类型为asm，再选中001.asm文件，再单击Add(添加)，在随后的提示框中单击“确定”即可。

单击“Project”(工程)菜单，再在下拉菜单中单击“options for target 1”(目标1属性)在右侧下图中选择output(输出)“Create HEX file”(产生HEX文件)的选项，以便汇编后生成HEX代码。

04 单击图标进行编译(或者按F7快捷键)，编译成功后会在软件下方的提示框中出现汇编结果的提示信息，图中显示没有错误和警告，表示编译成功。

此时，在C盘的根目录中就生成了test.hex文件，有了这个HEX文件，我们就可以用 ISP 方式烧写到单片机进行实验了。

安装 USB 驱动程序

本文以Windows 7操作系统为例，介绍安装PL2303HX的USB驱动程序。请读者到qq群657864614 下载 Windows XP、Windows vista 或者 Windows 7 操作系统下的驱动程序。

01 双击驱动程序PL-2303 Vista Driver Installer.exe进行安装。

02 单击“下一步”，然后点“接受许可协议”，再单击“下一步”，稍后就会显示完成的界面。

03 用USB线缆连接学习板和计算机USB接口，打开系统的“控制面板/硬件和声音/设备管理器/端口”。

04 稍后在端口下出现Prolific Usb-to-Serial Comm Port(COM6)，表示成功安装了USB驱动程序，其中COM6是系统分配给USB的虚拟串口号，以后在使用串口的时候选择COM6就可以了。根据你的系统安装USB设备的不同，也可能会出现COM3、COM5等。您也可以用右键单击这个端口，选择“属性/端口设置/高级/COM端口号”，更改为你喜欢的端口号。

USB驱动程序安装成功以后，直接打开配套驱动文件夹的STC下载软件STC_ISP_V480.exe。此软件运行时，有时会反复提示需要配置Office插件，这个不用理会，直接单击“取消”即可。另外经过测试，我们发现4.88版本和4.83版本不能正常使用，建议大家用4.80版本。

首先选择正确的单片机型号(这里是选择STC89C52RC)。打开一个配套程序文件夹的测试程序(HEX格式文件)，然后选择串口号和波特率。注意关闭其他可能用到串口的软件，比如编程器、仿真器等，避免争抢串口，波特率按默认设置即可。在本例中，串口号使用的是COM6，软件的其他设置均按默认，最后单击Download/下载程序(特别注意：必须先关掉电源开关，再单击下载程序，然后打开电源开关，冷启动单片机，否则会下载失败)。如果下载正常，窗口会有下载成功的提示，学习板也会自动开始运行。到这里，学习板就算调试成功了，您可以自己烧写各个程序，验证各部分实验是否正常。

最后，祝各位读者组装成功，单片机世界的大门将从此为你敞开。

工程师故事｜与单片机结缘只因兑现童年时的一个梦！

我是一个平凡的工程师，标准的80后，从事单片机及嵌入式相关工作已经有几年有余。每天忙忙碌碌，上班下班，既有做出产品时的开心，也有调试程序时的痛苦。一个平凡的人，做着一些平凡的事，每天过着平凡的生活。

有人说做电子工程师是年轻人的活，过了30还不转管理无论是体力上还是精力上都无法胜任了。这句话有一定的道理，但如果兴趣依旧为何不继续追寻自己的梦想呢？ 从小我就对机械、电子方面的东西感兴趣。听父母说，每次买回的玩具我都要拆开看看里面的结构，美其名曰：看看为啥能动？为啥能工作。到现在有时回到乡下的老房子里，还能看到不少缺胳膊少腿的玩具呢。

特别是这个小青蛙，我拆开研究了很久

真正让我对电子感兴趣的还得从一个著名的玩具开始，它就是经典的任天堂红白机。 想当初，把这个东西搬回家时还兴奋了不少时间呢，一个暑假把所有能玩的游戏都玩了遍，接着就在琢磨这东西真神奇，到底里面有啥东西呢？拆开一看发现居然全都是绿绿的板子，上面还有不少黑色的玩意。忽然觉得做这个东西的人好伟大，以后自己也要学会做这个。

80后的经典啊，我也是从这里开始对电子一类的东西感兴趣

真正开始接触电子、电脑这一块那就到大学了。当时信息太闭塞了，填志愿的时候也不太清楚计算机、电子信息工程、通信专业都有啥区别。只是问了下同乡的几个师兄，都说计算机是今后的发展。既然是这样，那就报呗。于是我把所有能填的地方都填满了计算机专业，功夫不负有心人，最后还真去了个二本的计算机系。

其实现在想起来我最应该去的就是电子信息工程或机电工程专业，毕竟这两个专业学的才是后来我们所说的嵌入式，不过好在该学校的计算机系既不偏软也不偏硬，属于软件也学硬件也学的那一种，所以大学四年还是学到了不少东西的。

大学4年的时间是短暂的，在这里我还要鄙视下某些所谓的大学老师，记得有一次上微机原理讲到8253、8255我就问：这个东西现在还在用吗？能不能弄个实物来看看？老师当时回答我说：这个芯片已经不用了，所以也不能找到实物，大家只要记住它就好。当时我就无语，既然淘汰的东西为啥要学？？？

不过后来事实证明这些东西老是老了一点，但现在在很多的地方还是在用的。当然也不是说所有的大学老师都是严重脱离实际的，有些老师还是很厉害的，我就有幸碰到了一个，据说以前是某个公司的技术主管，专弄单片机这块。他让我知道了任天堂红白机里面绿绿的东西叫做PCB。有时他上课会给我们带一些小的玩意，比如说让单片机做流水灯，让蜂鸣器唱歌等等，让我们这些人崇拜的不行了。也正是在他的带领下我开始与单片机结下了不解之缘。

经典的AT89C51单片机，也是我的第一块单片机

51单片机开发板，我们就是从这里开始的

现在想想当时挺有意思的，在用51单片机做完了所有实验后忽然感觉它真是无所不能，所有东西都琢磨着是不是能用51单片机完成，甚至尝试着用51单片机做个手机啥的玩玩（当然，这是无法实现的...）不过还是做了很多好玩的东西，比如说远距离万能遥控器啦，晚上偷偷的遥控对面楼的电视。51大概玩了1年左右，期间还把PCB给画了一遍，学会了用PROTEL。

在一次偶然的机会听说51过时了，ARM才是现在的老大，于是省吃俭用花了600多大洋弄了块44B0X的板子，拿回来一看傻眼了，比51复杂的多啊，光是引脚就密密麻麻的一排，看都看不清，后来听师兄说居然有人能够徒手焊接，更是佩服得五体投地。

经典的44B0X板子，还记得吗？

据说这块板子是某个高手布的线，所有的44B0X都是参考它的，堪称经典。到目前有人学习PCB走线我还要求他好好琢磨这块板子呢。

除了主芯片外，其它外围设备也不简单啊，网卡，硬盘接口，FLASH等等应有尽有，既然买了就硬着头皮学呗，不过好在有51的基础，这块板子裸奔的程序很快就搞定了，也琢磨出个味来：不管芯片多复杂，最终到底无非就是配置下寄存器而已，只要配对了寄存器其它一切都好办。 在软件方面就相对复杂多了，为了搞这块板子我还特意去买了好几本LINUX方面的书，现在闲暇下来翻翻这些书还是很有感觉的。不过linux太过于复杂了，花了大半年的时间我才把这些书粗略的看了一遍。

经典的Linux书籍，你看过没有？

很多精髓的东西都没有弄清楚。这时候已经是大三下学期，刚好老师有个小项目看到我弄得还行就派我过去干了，其实东西现在想起来挺简单：有4~5路模拟信号采集到系统中，再通过AD转换变为数字信号用单片机进行运算，再把结果通过RS232发送给上位机软件。但这毕竟是我接的第一个项目，心里的忐忑可想而知，特别怕搞不定丢了老师的脸。于是在拿完需求后，先自己买了点器件用万用表搭了一个电路先试试。项目最终很成功，我也拿到了第一份报酬。

丑陋的自搭电路

大学4年很快就过去了，带着一堆的开发板、书籍和满腹的电子知识我离开了校园。很快我就找到了第一份工作：在一家小公司做技术员，公司主要的产品是为各种电子设备定做测试仪器。

由于我学的是计算机专业，所以公司希望招我来做上位机软件。这我可傻眼了，以前所有的时间都花在了电子方面，谈到做上位机软件倒还真的不会。毛主席说过：世上的事最怕“认真”二字。没学过没关系，只要现在开始也不晚。

那到底学什么语言和开发工具呢？跑到电子发烧友论坛上晃了一圈，很多人都说C++功能强大，以后发展也好。不过到底是VC还是C++ builder呢？VC难学，但据说学会了以后啥都好办了。既然是这样，那我就弄VC吧。好在公司的任务不紧，有充足的时间看书和学习，再加上有几个前辈指引，学习起来轻松多了。如果有朋友现在还想学习VC和windows程序设计的话，下面几本书可不能错过。这些书都是对应于VC 6.0的，到现在估计应该有对应.net的新版本了吧。

在这个公司的两年里先后完成了许多小的项目，从一开始的帮别人打下手，到后来的自己负责、带徒弟，感觉自己成长了很多。离开这家公司后，我往北边发展。进入了一家做视频相关系统的公司B，公司不大，但各个都是技术强人，这也给我了不小的压力。还记得入职的第一天，项目经理就和我说：我们这任务比较紧，你今天把入职手续办完就进入项目组吧，最近视频点播系统那边活比较多，你先去那边。于是我就误打误撞进入了视频领域，想想自己对这方面什么都不懂还真是胆大，不过这个选择对我今后的方向有重大影响，这个后面再说。

搞过视频的朋友应该都知道，这东西对工程师的综合素质要求还是挺高的，硬件方面所用处理器的都是主频比较高，性能比较好的，很多都是用DSP或FPGA来做；软件方面对算法、数据结构要有较深的理解。不过当时我可不知道这些，总觉得无非就是单片机的升级版本，没什么大不了的。到了项目组后，简单的和项目沟通了下，了解到目前上位机这边有个问题：无法获取当前鼠标所指的位置的文字。当时我立马想到金山词霸不是有个屏幕取词功能么？应该和这个类似。于是立即动手查资料，看到到底是什么原理。等我把相关的资料看完后已经到了下午5点多钟，这是大家都陆陆续续准备下班了，正当我犹豫要不要告诉项目经理时，项目经理走到了我身边于是我顺势就把自己的想法告诉了他，只见他两眼“闪光”，说：那个谁。。。还有那个谁。。。都别走了，留下来加个班，我们一起把这个东西解决了。等到完成基本框架已经到了深夜1点多钟，路上已经基本看不到行人了，晚风吹在脸上，心里充满了作为工程师的自豪，像一个得胜而归的将军。

在这里我特别要感谢项目经理，在B公司的3年时间里是我成长最快的3年，我陆续接触了AT9200，I.MX系列，OMAP，达芬奇系列等各种处理器的开发，特别是达芬奇系列，当时公司里的板子才2块，项目经理居然允许我带一块回家，要知道当时这个板子要好几万呢。当时可把我高兴坏了，像中了500万一样...嚯嚯，开玩笑的。

可能在一个地方久了就会厌倦，B公司虽然不错，但几年的光阴已经把我的激情磨灭，而我又是个需要激情的人。所以最终我还是从B公司离职了。离职后并没有立即找工作，当然并不是找不到，而是我需要一段时间放松下自己，整理下心情。

恰巧这段时间各个半导体公司在不停的开研讨会，像ARM， TI，ST，Xilinx等等。于是乎，我就免费吃了好几顿大餐：）不过最让我印象深刻的是XILINX的研讨会，它们当时在推Spartan系列FPGA。说实话，我对这个FPGA这个东西只有耳闻，但到底是个什么东西还真不知道。在研讨会上看到了它们公司推出的几个案例，其中一个就是视频监控与模式识别的。由于我本身就是做这个的，所以对这块听得尤为仔细。相比于传统的DSP来做算法，FPGA做算法的速度、效率优势更为明显。

于是我很快就有了下一次目标----学习FPGA 。不过想法是好的，不过FPGA学起来真是相当的麻烦：开发板很贵，完全硬件编程。这对我们软件出生的人真是不小的挑战。好在当时xilinx开研讨会赠送了一块BASYS开发板，于是我就从它开始踏上了FPGA的不归路。

有人问：一直学习累不累？有的时候想想确实很累。

夜深人静的时候，总是会一个人坐在窗前发呆：为什么我要不停的学习？我到底要什么？其实我并不知道这些东西到底有什么用，或许只是为了实现童年时期的一个梦，就像筷子兄弟说的：梦想这东西和经典一样，永远不会因为时间而褪色，反而更显珍贵！

作为一名正在埋头苦学51单片机的你，或者刚刚涉足单片机开发的你，在未来几年时间内，你的梦想是什么？你想成为什么样子的人？

单片机工程师，硬件工程师，还是嵌入式工程师？

51系列单片机，作为已经整整地影响了一代人划时代产品，在面临网络化、智能化物联网的今天，已经显得力不从心。ARM作为移动物联网时代的王者，其Cortex系列产品已经遍及高、中、低端设备，将成为引领时代发展的先驱。以STM32作为学习Cortex系列产品的嵌入式开发，是电子初学者的最优学习之路。

相比51单片机，STM32具有如下优势：

1.无论在主频、速度和性能方面，STM32均优于51单片机，能够应付未来产品需求。

2.STM32的ST官方最新Hal库开发，是STM32开发的趋势，开发项目速度相比51单片机更加轻松快捷、方便。

3.嵌入式物联网开发，STM32占据核心地位。STM32是嵌入式系统的心脏，IoT、智能工业、智能家居应用，STM32使得开发产品更加智能化；同时，STM32也是大众市场第一MCU，基本满足任何开发者需求，引领物联网嵌入式系统开发行业潮流。

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