如何利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一款產(chǎn)品-單片機(jī)芯片

現(xiàn)在的電子設(shè)備幾乎離不開(kāi)單片機(jī)，學(xué)了這么久的單片機(jī)。那如何利用單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)一款產(chǎn)品呢？今天來(lái)和大家探討一下。

一、制定需求

首先要清楚你要做一個(gè)什么樣的產(chǎn)品，這個(gè)產(chǎn)品包含哪些功能，要采集哪些信號(hào)？要控制哪些設(shè)備？要走哪些通訊協(xié)議？通訊協(xié)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(shuō)我要做一個(gè)單片機(jī)密碼鎖，要求：

1. 有4位數(shù)碼管顯示；

2. 控制一個(gè)繼電器；

3. 控制一個(gè)蜂鳴器；

4. 控制五個(gè)LED燈；

5. 兩個(gè)按鍵輸入；

二、芯片選型

根據(jù)你的需求來(lái)確定所選芯片型號(hào)。如第一部分的功能需求，這5個(gè)需求都只需要用到單片機(jī)的IO口，沒(méi)有用到片上資源，所以只要IO口夠用就可以了。

1. 4位數(shù)碼管：為了方便大家學(xué)習(xí)，這里選用74HC595來(lái)驅(qū)動(dòng)(74HC595驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管點(diǎn)這里)，該芯片與單片機(jī)相連只需要3個(gè)IO口；

2. 控制一個(gè)繼電器；這個(gè)地方主要考慮線圈電壓，單片機(jī)是5V供電，所以選用5V的繼電器(單片機(jī)控制繼電器方法點(diǎn)這里)，占用1個(gè)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(fā)聲(單片機(jī)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器點(diǎn)這里)，占用1個(gè)IO口；

4. 控制5個(gè)LED燈：采用灌電流(什么是灌電流方式點(diǎn)這里)的方式，占用5個(gè)IO口；

5. 兩個(gè)按鍵輸入：采用上拉電阻(什么是上下拉電阻點(diǎn)這里)，按下低電平實(shí)現(xiàn)，占用2個(gè)IO口；
總共用了3+1+1+5+2=12個(gè)IO口；為了方便初學(xué)者，那我們就選用STC的51單片機(jī)來(lái)完成這個(gè)設(shè)計(jì)吧，所選型號(hào)為STC89C51，封裝形式為DIP40，相信大家在大學(xué)里學(xué)單片機(jī)的時(shí)候老師都是用這一款教的吧。

三、硬件原理設(shè)計(jì)

芯片選型完畢之后，又有了設(shè)計(jì)思路，那就趕快把電路圖畫(huà)出來(lái)吧。畫(huà)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(shè)計(jì)的內(nèi)容是什么呢？設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括單片機(jī)的最小系統(tǒng)(什么是最小系統(tǒng)點(diǎn)這里)、還有擴(kuò)展出來(lái)的功能。

四、硬件PCB設(shè)計(jì)

當(dāng)原理圖畫(huà)完，并且檢查沒(méi)有錯(cuò)誤后，就開(kāi)始畫(huà)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(shè)計(jì)好后，發(fā)給廠家去打樣制版，做回來(lái)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(shè)計(jì)到元器件的封裝問(wèn)題了(什么是電子元器件的封裝點(diǎn)這里)。

五、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(jiǎn)單、樣板數(shù)量少那完全可以自己動(dòng)手焊接了，順便也鍛煉一下自己的焊接水平，對(duì)于一個(gè)搞電的人而言，一般都是從焊電路板過(guò)來(lái)的。如果搞電但不會(huì)焊接，別人會(huì)笑話你的。

六、調(diào)試程序

程序該怎么寫(xiě)？用什么工具寫(xiě)？不同的單片機(jī)有不同的編程環(huán)境，比如PIC單片機(jī)使用MPLAB編程環(huán)境，MSP430單片機(jī)使用IAR Embedded Workbench編程環(huán)境，DSP使用CCS編程環(huán)境。這里重點(diǎn)介紹的編程環(huán)境是Keil，Keil是目前所有編程環(huán)境中最好用的，也是支持芯片最多的，可以說(shuō)Keil是目前最主流的編程環(huán)境，本人使用的是Keil的編程環(huán)境，Keil的C51版本和MDK版本都在用。

七、程序燒錄

程序燒錄的意思就是把寫(xiě)好的程序下載到單片機(jī)里，這樣單片機(jī)才會(huì)按照用戶編寫(xiě)的程序來(lái)執(zhí)行命名、實(shí)現(xiàn)功能。程序要怎么樣才能燒寫(xiě)到單片機(jī)中去呢？每種單片機(jī)都有各自的程序燒錄接口(單片機(jī)程序的下載方式點(diǎn)這里)。

以上7個(gè)步驟完成之后，這個(gè)產(chǎn)品的電氣部分就算完成了，但這卻不是終點(diǎn)。為什么？因?yàn)橐豢町a(chǎn)品貫穿著很多設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，比如說(shuō)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、電氣設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、樣機(jī)測(cè)試環(huán)節(jié)等。所以在電氣開(kāi)發(fā)的過(guò)程之中要和做結(jié)構(gòu)的人多配合、多探討，還要和產(chǎn)品經(jīng)理多探討，反復(fù)修改需求，這樣才能做出一款漂亮、實(shí)用、受歡迎的產(chǎn)品。

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