1、目錄一、單片機最小系統的介紹1.1 元件清單1.2 電路組成1.2.1 電源模塊1.2.2 顯示模塊1.2.3 時鐘電路1.2.4 復位電路1.2.5 P0口外接上拉電阻1.2.6 濾波電路1.3 工作原理二、光立方的工作原理三、電路板的焊接與檢測調試3.1 電路的焊接過程與注意事項3.1.1 LED光立方的焊接 將LED丁從點到線的焊接 將LED丁從線到面的焊接 將LED丁從面到體的焊接3.1.2 電路板部分的焊接 電源電路的焊接 晶振電路的焊接 濾波電路的焊接 復位電路的焊接 陽

2、極電阻和母座的焊接 IC插座、上位排阻以及燒寫排針的焊接3.1.3 整體搭線工作3.2 電路板的檢測步驟與注意事項四、程序下載與電路運行4.1 程序編寫與編譯的過程以及注意事項4.2 目標文件下載及其注意事項五、課程總結與體會一、單片機最小系統的介紹單片機最小系統是之能夠讓單片機工作并發揮其作用的必要組成部分，就STC89C52儂片機來說，具一般包括：單片機、時鐘電路、復位電路、輸入/輸出設備等。1.1 元件清單2*3*4mm二極管LEDT64個，10KM姆金屬膜電阻1個，500歐姆金屬膜電阻16個，圓孔單排針母座16只，A103仇腳排阻1個，排針4個，IC插座1個，10uF電解

3、電容1個，6*6*5mmg觸按鍵開關1個，12MH石英晶振1個，30pF瓷片電容2個，100uF電解電容1個，104瓷片電容1個，六腳自鎖開關1個，DC雨座一個。1.2 電路組成1.2.1 電源模塊本光立方系統采用5伏電源的移動充電寶進行供電，將電源接于電路DC南座，后將陽極接上六角自鎖開關的4腳，將5腳接給系統各VCCt供電。六腳開關彈起時為斷路狀態，45腳不聯通，系統斷電；按下后45腳聯通，電源給系統供電。圖1-1電源模塊原理圖1.2.2 顯示模塊本光立方采用2*3*4mmT極管LELffi色燈做為顯示燈，共64顆燈，搭建為4*4*4的立方體。光立方層共陰，列共陽，通過單片機控制到每一顆燈

4、的亮滅。1.2.3 時鐘電路單片機的各個功能部件的運行都是以時鐘控制信號為基礎，一拍一拍的工作。因此時鐘頻率直接影響單片機的速度。單片機上的XTAL1BXTAL分別為振蕩電路輸入和輸出端。在這兩個引腳上接上一個石英晶體振蕩器和兩個微調電容就構成內部方式的振蕩器電路，有振蕩器產生自激振蕩，便構成了一個完整的震蕩信號發生器。一般選用石英晶體振蕩器。此電路在加電大約延遲10m后振蕩器起振，在XTAL加腳產生幅度為3右的正弦波時鐘信號。電路中電容器C1、C2勺作用有兩個：一是幫助振蕩器起振；二是對振蕩器的頻率進行微調。本系統中的C1、C2的值為30pf。單片機工作時，由內部振蕩器產生或由外直接輸入的送

5、至內部控制邏輯單元的時鐘信號的周期稱為時鐘周期。其大小是時鐘信號頻率的倒數，f表示。本系統使用的時鐘頻率為12MHz即f=12MHz則時鐘周期為1/12us。圖1-2時鐘電路原理圖1.2.4 復位電路單片機的復位是通過外部電路來實現的，一般復位電路采用上電復位、手動按鍵復位和看門狗復位三種方式進行復位,本次采用的是上電復位方式。STC89C52而復位引腳為RST復位電路由輕觸按鍵開關、10項姆金屬月M電阻和10uF電解電容組成。具體構造圖如下。圖1-3復位電路原理圖1.2.5 P0口外接上拉電阻由于STC89C52儂片機P0口內部沒有上拉電阻，是開漏的,不管它的驅動能力多大,相當于它是沒有電源

6、的，需要外部的電路提供，絕大多數情況下P0口是必須加上上拉電阻的。本系統采用了A103J九腳排阻外界上P0口做為上拉電阻。圖1-4P0口的上拉電阻1.2.6 濾波電路一般VccftVss間應接高頻去耦電容和低頻濾波電容T殳大電容旁邊并入個小電容的目的曷降（氐頻內阻，因為大的電解電容一般采用卷繞工藝制造，所以等效電感較大，小電容可朧供一個小內阻的高頻1道，降低電源全頻帶內阻，這個在實際電路中非常常見。本系統采用104P加100u肝聯做為濾波電路。圖1-5濾波電路1.3 工作原理將4*4*4的LEDt立方分層4層，分別由單片機的P00、P01、P02、P03,四個口來控制每一層，且給低電位有效。再

7、有P10SUP17,P20iUP27總共16個口來控制光立方的16列,給高電位有效。單片機VC3到P07口加上上位排阻。這樣就可以通過控制每個口的輸出信號來控制每個單片機的亮滅。二、光立方的工作原理本設計根據二極管點陣的原理，由單片機I/O控制點亮不同的二極管從而組成出不同的畫面。利用人眼的視覺暫留現象即當物體移去時視覺神經對物體的印象不會立即消失而是要延續0.1-0.4秒的時間，來設置每幅畫面的延遲時間使連續的一系列畫面呈現動態。每一列的二極管陽極接到一起受一路P1或者P2口控制，每一層的二極管陰極并聯到一起后受同一個P0控制。每個燈都是由片選端口和控制端口共同決定亮滅的。因此，我們可以隨意

8、的來點亮立方體中的任意一處燈，來構建多種多樣的圖案。三、電路板的焊接與檢測調試3.1 電路的焊接過程與注意事項3.1.1 LED光立方的焊接 將LED燈從點到線的焊接將LED燈從點到線的焊接是整個光立方搭建的第一步。首先要將LED燈的陰極（長度較短的一腳）掰彎90度。然后找到一塊萬能板，找好距離之后將兩個連在一起的排針共4組固定在萬能板上，然后將LED燈平臥插進排針里面固定起來。這里應該注意取好距離，以免待會做出來的時候光立方不是一個正方體。同時也要注意整個焊接過程不能在LED燈泡旁邊停留太久，以免損壞LED燈泡。電烙鐵前端烙鐵頭做好接地，防止焊接時電烙鐵的烙鐵頭靜電將LED丁泡

9、擊穿。每焊好一條線四個之后，用萬用表二極管檔位檢測一次，并將不亮的燈泡替換掉。焊接的錫不能太多也不能太少，太多則不美觀，太少則不牢固。 將LED丁從線到面的焊接每焊好四條線之后，將四條LED燈線插到萬能板上，注意取好距離，然后將每一條線最末端的陰極掰彎，讓其與隔壁線的陰極相連，然后焊接。最后再在相對的另一邊焊接上一條銅線固定。效果圖如下圖3-1LED燈從線連到面 將LED燈從面到體的焊接依次焊好四個面后，先用萬用表檢測是否有損壞的LED燈泡。然后再開始進行立體的搭建。單人完成立體的搭建不是很方便，最后能有個搭檔一起做，同時也能培養團隊意識。由面到體，需要把每一列的陽

10、極都連接起來。在焊接之前最好先取定一下兩個平面的高度差，盡量保持整體焊接出來的是個立方體。焊接時可以先焊接四個角腳，起固定作用，然后就可以單人獨立完成余下的焊接了。立體焊接完成以后，需要再次用萬用表檢測一下是否損壞的燈泡，如果有的話就拆出來更換沒有問題的LED燈泡。焊接完成后效果圖如下。圖3-2LED燈從面到體的焊接圖3-3LED燈從面到體的焊接圖3-4LED燈從面到體的焊接3.1.2 電路板部分的焊接焊接電路板前，需要在電路板上大致確定好各個電路元件以及光立方的位置。然后先開始安插，檢查無誤后才開始焊接固定，焊接固定后再次檢查無誤，再進行連線。注意焊接過程中，一直到電路板整體確認無誤前，都不

11、可以安插單片機，否則焊接過程中可能會損壞單片機。 電源電路的焊接本系統采用5伏直流電源供電，在電路板上使用DC插座供電。DC插座的三只腳比較大，不能直接插進電路板的洞里面，因此需要先在電路板上標記好DC插座三只腳的位置，然后拿到實驗室的鉆孔機上鉆孔，然后將DC插座插到鉆好的孔里面，在背面用較多的錫焊接固定。確定焊接好DC插座以后，將六腳自鎖開關安插在DC座的后面并進行焊接。帶整體焊接完成，電路檢查無誤后，將DC插座的陽極將六腳自鎖開關的4腳用導線焊接在一起。圖3-5電源電路 晶振電路的焊接晶振電路被安排在接近單片機XTAL1/2口的位置，然后按照電路圖依次焊接固定。

12、待整體電路檢查無誤后再進行連線。連線完成后應該用萬用表檢測連線是否有問題。圖3-6晶振電路 濾波電路的焊接本系統濾波電路被安放在六腳自鎖開關后面，這樣待會接線比較方便。濾波電路中有使用100uF電解電容，電解電容有分極性，在焊接是千萬注意不可接反（一般有灰色桿的一腳為負極），否則通電后電解電容將在很短的時間內升溫爆炸。下圖為濾波電路。圖3-7濾波電路 復位電路的焊接復位電路被安排在接近單片機機RST口的位置，三個元件的具體位置如下圖所示。復位電路也有電解電容，因此在焊接的時候要特別注意正負極不能接反。安插固定后,也是等整體電路檢測無誤后在進行連線。圖3-8復位電路3

13、.1.2.5 陽極電阻和母座的焊接光立方并不是直接將陽極焊接在電路板上的，而是用圓孔單排針母座做為基座，將光立方的陽極插在母座上。焊接的時候應該測量好母座之間的距離，以免插光立方的時候出現光立方的陽極對不上孔而插不上去的情況。焊接好母座之后再依次串聯上500歐姆電阻。示意圖如下。圖3-9母座以及電阻的焊接后視圖圖3-10母座以及電阻的焊接前視圖 IC插座、上位排阻以及燒寫排針的焊接按照電路圖，將上位排阻安插在IC插座的P0端附近，將燒寫程序的排針安排在RXD/TXCR附近，再進行焊接固定。圖3-11IC插座、排阻及燒寫排針位置示意圖3.1.3 整體搭線工作將各個元件固定焊接好后，

14、按照老師給的電路原理圖檢查一下是否有安插錯誤的元件。檢查無誤后就開是接線的焊接了。固定電線焊接之前應該規劃一下，避免底面線路雜亂無章。有一些線也可以接到電路板頂面上來，減少底面電線數量，讓整個電路板更加美觀一些。同時，要用導線將LED光立方每層陰極引下來。圖3-12接線期間拍攝的照片圖3-13陰極引線示意圖3.2 電路板的檢測步驟與注意事項焊好整個電路板后，就需要進行兩遍以上的檢測，才可以插上單片機，然后通電寫程序。檢測的過程大部分是使用萬用表二極管檔位來完成的。首先進行整體連線是否有問題的檢測。當電路中某點電路不連通時，萬用表蜂鳴器將不會響，此時應該具體查看是哪個點出現了問題。我做好之后用萬

15、用表檢測連線情況，都沒有什么問題。其次在進行電源正負極有無短接的情況。將表筆放置于電路中各VCCf口VSS位置,查看蜂鳴器是否報警。我檢測的時候并沒有出現正負極短接的情況。然后是整體電路具體的檢測，對電路進行多方位、多種多樣的檢測。知道確保電路沒有問題之后才插上單片機進行燒寫程序步驟。四、程序下載與電路運行4.1 程序編寫與編譯的過程以及注意事項限于作者水平，本光立方系統使用了授課老師所提供的C語言程序，但得到的程序是c文件，必須將其轉換為.hex后綴的文件才可使用。這里需要使用keiluVision4軟件進行編譯轉換。使用keiluVision4進行編譯之前，需要先搭建正確的編譯環境。首先打

16、開keiluVision4軟件，點擊上面菜單欄一行“project”菜單，進行新建工程，工程名字不重要，隨意取。具體圖如下圖4-1使用keiluVision4新建工程然后找到我們使用的單片機型號Atmel目錄下的AT89C52由0加mU-電AnalogDevicesIII£3AT89C51RCSO±ArchorOiipiE.,蠢區曲史2hyCoiporat'JflielessguCT/AustriacroSystems+Cdlifcrni3EasternLaburat，,CASTJnc±6CMLMicnocinciJitsCORERIVER.<|m圖

17、4-2單片機型號的查找選擇好單片機信號之后在界面左側C程序文件，名字隨意，/、需要加后綴；ATS9C51RC23AT89C51RD22AT89C51RE2ATS9C51SND1!=-AT89C51SIUD2i：癡"謝iATA9C55!-QAT39C55WD=-AT89F51AT33F52ATS9LP2052k-OATS9LP213(川卜<圖4-3單片機型號的查找project欄目中，新建一個新的文件，注思選擇為0具體如下。Projectq|_AddEsJitingFilestoGroup'SourceGroup1'.AddGroup.Headerrile(.Te

18、stFileCtit)丁燈：Name:圖4-4新建文件圖4-5文件類型選擇選擇好文件類型之后來到主頁面，點擊上方TargetOptions按鍵進行操作。首先將Xtal(MHZ的值從24改為12,因為我們使用的晶振頻率是12MHz勺，然后點擊上方Output菜單，將“CreateHEXFile”選項勾上，待會才能生成.hex文件。圖4-6修改參數UOptianrEforTarqe*lTarggB1'IlAVLCft|TiUI率七口口Jilisting|Us«r|bl|A51HaofEweSetedFWfffarObjects標Create-Es-ciJlaSe23-IVorna

19、tion口阮世BehfonnatorF5Mt圖EXRtes，日(Ftmal.|HEX-BO圖4-8修改輸出設置做完以上步驟以后就進行程序的編寫，然后編譯、組建，就能得到.hex文件供待會使用。4.2 目標文件下載及其注意事項我所使用的電腦系統是win7系統，在燒寫程序之前需要安裝用口驅動。幸好班群上有發win7的驅動文件以及燒寫程序。我下載之后就進行寫入程序的操作了，使用的軟件是STC-ISP(V6.82)。首先需要查看自己USB專用口是在串口幾需要打開電腦中的設備管理器查看端口是COIML,我的電腦接上去后是COM3。知道串口數后按照圖4-10操作。這里要注意單片機用口的排針順序，紅線是陽極

20、線，黑線是陰極線，綠色線緊貼著陽極線，白色線緊貼著黑色線。所以從陽極數過來顏色順序依次是：紅、綠、白、黑。在點擊下載按鈕后，需要對單片機進行冷啟動。冷啟動就是在原先通電的基礎上斷電，然后再重新接上電源的啟動方式。進行冷啟動后，STC-ISP(V6.82)就會自動的將程序輸入到單片機中，并重新運行單片機。此時就可以看到最終效果了，整個光立方系統的制作過程也到此結束了。HJetrwiIB域初.Wac(COM和LPnIJ匚懵ProlificUSBdo-SgriHCommCCOM3)，I-l_4_圖4-9win7系統上US端口的查看單唧數AutoProlificIalCammF*,115200打開程序

21、文件0x00000x2000打開EEPKOM文件潸除代碼鰻沖)清除EEFBDM徭:S1C-ISP(V6.82)0513-55O1292BJ官網rwww.3TC89C52RC/LE52RC率2400加密后任喻下111硬件選項脫機下載，V8/U使能&1破倍速模式 降低振蕩器的放大瑞益 只有那電才可停止看門狗3內部擴展RAM可用 ALE腳用作F45口下次冷啟動時,FLO/Pl.1為0/0才可下莪程序下次下載用戶程序H寸擦除用戶EEFEOM區E在代碼區的最后添加工口今停止檢刎HCV選項注意/幫明重要編程選擇Flazh空白區域的填充值面，重復暹時3秒圖4-10STC-ISP(V6.82)軟件的操

22、作順序五、課程總結與體會時間過得真快，為期8周的創新訓練課程到此已經接近尾聲。通過本課程的學習，使我了解了Protues仿真電路軟件的基本使用，KeiluVision4軟件的使用和編譯環境的搭建，了解了單片機的基本知識和燒寫程序步驟，認識了各種基本電路元件，還有鍛煉了自己的焊接技術，增長了萬用表的使用檢測經驗，也了解了很多生活中的電路知識。應該說，作為工科專業自動化的學生，我自知應該掌握扎實的理論知識，同時也要提高自己的動手能力，實踐能力和綜合能力，為以后就業提高競爭力?，F在回想起整個光立方的焊接制作調試過程，我心中充滿了感慨。本光立方的制作，包括本論文的書寫整理，花費了我很多的時間和精力。在

23、制作的過程中，我經常利用各種各樣的空閑時間來進行光立方系統的焊接，沒時間的時候也盡量的擠出時間來做工作。一開始，在充滿濃厚氣味的實驗室中將64顆燈一顆顆掰彎，慢慢的焊接成條，再焊接成面和立體。然后又要用萬用表去檢測，其實第一次焊接的時候損壞了不少的燈，后來也花了一些時間去拆除替換這些損壞的燈泡。到了制作的中期，電路板的焊接也花費了很多時間，有時候要盯著電路原理圖看很久，在心中規劃好各種元件的位置以及電線的搭建牽引。電路板的焊接并不比光立方燈的焊接簡單多少，反而覺得更加困難，做好了之后也要進行各種檢測，以確保整個電路安全可靠。到了制作后期，主要是進行電路的調試和程序的燒寫工作，老師說過，調試是最花費時間的一個環節，在此次的制作過程中，我深有體會。到程序的燒寫工作時，老師還沒有教到我們如何做這一工作，因此我是自己上網百度了解，并且下載了燒寫程序，自己嘗試著去寫程序，并沒有取得太大的進展。在這過程中我不小心將單片機反接插到IC插座上，十幾秒后，我才發現接反了，而此時單片機也出現了發燙的現象。顯然,這塊單片機已經報廢了，因此我被迫中斷了整個調試工作，只能買新的單