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單片機生產(chǎn)實習(xí)報告
一、生產(chǎn)實習(xí)的目的和意義：
生產(chǎn)實習(xí)是培養(yǎng)本科學(xué)生理論聯(lián)系實際，提高實際動手操作能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。本專業(yè)的生產(chǎn)實習(xí)旨在使學(xué)生廣泛了解實際電子產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程，熟悉電子產(chǎn)品的主要技術(shù)管理模式，并在實習(xí)的操作過程中學(xué)習(xí)、掌握電子產(chǎn)品的焊接、安裝、調(diào)試的實際操作技能。鞏固和加深理解所學(xué)的理論，開闊眼界，提高能力，為培養(yǎng)高素質(zhì)大學(xué)本科人才打下必要的基礎(chǔ)。通過學(xué)習(xí)，是理論與實際相結(jié)合，可以使學(xué)生加深對所學(xué)知識的理解，并為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)提供必要的感性知識，同時使學(xué)生直接了解本業(yè)的生產(chǎn)過程和生產(chǎn)內(nèi)容，為將來走上工作崗位提供必要的實際生產(chǎn)知識。
二、實習(xí)的基本內(nèi)容：
、集中授課，進行相關(guān)知識的學(xué)習(xí)。
、學(xué)習(xí)、掌握電子產(chǎn)品的獨立性設(shè)計與安裝、調(diào)試的能力；進一步掌握電子測量儀器的正確使用方法，電元器件的測量與篩選技術(shù)。
、初步了解電子整機產(chǎn)品的工藝過程。
、為能使學(xué)生得到充分的鍛煉，較大的提高學(xué)生的實際動手能力，本次生產(chǎn)實習(xí)安排每一位學(xué)生獨立完成全部系統(tǒng)的設(shè)計與安裝工作。
、本實習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生要獨立使用電焊鐵及各種電子測試設(shè)備電路安裝與調(diào)試，要學(xué)生嚴(yán)格遵守電器設(shè)備的使用安全，遵守實驗室的各項規(guī)章制度。
三、基本要求：
、在教師的指導(dǎo)下練習(xí)在測試電路德核心板上焊接元件，掌握焊接要領(lǐng)。
、熟悉元器件的性能及管腳分配。
、在給定的PCB板上焊接跳線，IC插座，電阻，電容，LED器件等。
、檢查焊接是否正確。
、插上元器件，運行系統(tǒng)，并觀測系統(tǒng)工作是否正常。
四、總體設(shè)計電路思想和原理：
本次生產(chǎn)實習(xí)用到的開發(fā)板和模塊共7塊，分別為：單片機核心板，電子鐘模塊，MP3模塊，RFID模塊，無線傳輸模塊，脈搏傳感模塊，GPS模塊。
各模塊相互組合，其所能實現(xiàn)的基本功能如下：
、單片機核心板+電子鐘模塊：實現(xiàn)時間的顯示，溫度的測量，且可通過遙控器調(diào)時、定鬧等。
、單片機核心板+無線傳輸模塊：實現(xiàn)數(shù)據(jù)的近距離無線傳輸。
、單片機核心板+MP3模塊（含SD卡）：實現(xiàn)MP3播放功能。
、單片機核心板+RFID模塊：實現(xiàn)地鐵檢票系統(tǒng)的模擬。
、單片機核心板+脈搏傳感模塊：實現(xiàn)人體脈搏傳感的測量。
、單片機核心板+GPS模塊：實現(xiàn)GPS衛(wèi)星定位功能。
�。ㄒ唬┖诵陌咫娐吩O(shè)計
單片機核心板電路主要包括STC12C5A60S2單片機，電子鐘模塊接口電路，MP3接口電路，無線傳輸模塊接口電路，脈搏傳感模塊接口電路，GPS模塊接口電路，串口擴展電路，電源供電電路。該系統(tǒng)的單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘機器周期（IT）的單片機，是高速、低功耗、超強干擾的新一代8051單片機。通過使用STC-ISP軟件，該單片機可實現(xiàn)串口在線編程，無需編程器，無需仿真器。
核心板電路的設(shè)計思想主要是圍繞單片機芯片的工作原理和特點，為其實現(xiàn)合理的設(shè)計出外圍電路：包括電源電路，顯示電路部分，復(fù)位電路部分，串行口通信電路，按鍵電路等。
�。ǘ╇娮隅娔K電路設(shè)計
該模塊主要用到的芯片有：時鐘保持芯片DS1302，單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20，紅外遙控解碼器TL1838A。
該模塊電路設(shè)計的思想是了解這三種芯片的工作電壓，DS1302的工作時鐘頻率以及三種芯片與單片機之間的硬件連接。
�。ㄈ㎝P3模塊電路設(shè)計
該模塊用到的主要芯片有MP3音頻解碼芯片VS1003，3.3V電壓轉(zhuǎn)換芯片LM1117-3.3,2.5V電壓轉(zhuǎn)換芯片LM1117-2.5。
該電路的設(shè)計思想主要是了解芯片的作用和特點，尋找各芯片之間的聯(lián)系，VS1003芯片是該模塊的主要部分。單片機設(shè)有單獨解碼MP3文件的功能，而單片機可與通過VS1003的接口電路的連接，進行MP3的解碼，實現(xiàn)音頻的輸出。通過芯片各引腳的功能和特點，合理的設(shè)計出相應(yīng)的外圍電路。
（四）RFID模塊電路的設(shè)計
該模塊的電路所用到的主要芯片為13.56MHZ的非接觸式通信讀卡芯片F(xiàn)M1702。該芯片是基于ISO/4443標(biāo)準(zhǔn)的非接觸卡讀卡機專用芯片，采用0.6微米CMOS 、EEPROM工藝，支持13.56MHZ頻率下的type A非接觸式通信協(xié)議，
支持多種加窗算法，兼容philips的MFRC530(SPI接口)讀卡機芯片。
該模塊的電路設(shè)計思想是基于FM1702各引腳的功能和特點，合理的設(shè)計芯片的外圍電路，其中的電容和電感所構(gòu)成的天線是芯片與S50卡通信的工具。
五、單元電路設(shè)計：
、單片機核心板電路分析
單片機核心板是本次實習(xí)中最重要的部分，它是實現(xiàn)各種模塊功能的基礎(chǔ)部分。單片機核心板的核心是STC12C5A60S2單片機芯片，圍繞該芯片設(shè)計出相應(yīng)電源供電電路，蜂鳴器驅(qū)動電路，按鍵電路，串行口通信電路，復(fù)位電路，液晶屏驅(qū)動電路以及各模塊的接口電路，由以上的電路部分就構(gòu)成一個核心板電路系統(tǒng)。
、電子鐘模塊電路分析
電子鐘模塊配合單片機核心板，可在LCD1602液晶屏上顯示當(dāng)前的日期（年月日）時間（時分秒），環(huán)境溫度值，和紅外遙控解碼值。用戶可通過遙控器或單片機核心板上的按鍵來進行日期和時間的設(shè)置。
通過遙控上的“EQ”鍵，可控制LED顯示界面在時間、溫度、紅外解碼之間的切換。如果想調(diào)整時間，需要首先使用遙控器的“EQ”鍵將LCD顯示調(diào)制時間界面；之后通過按“播放停止鍵”將時間停止；然后再按“左快捷鍵”向右切換；最后按“加減鍵”可以進行數(shù)值的加減操作，調(diào)整完成后，再次按“播放停止鍵”，時間開始運行。另外通過單片機核心板上的K1-K4鍵也可以完成時間的調(diào)整：其中K1鍵對應(yīng)遙控器的“右快捷鍵”，即實現(xiàn)向右切換年月日時分；K3鍵對應(yīng)遙控器的“加鍵”，即實現(xiàn)年月日時分的加1；K4鍵對應(yīng)遙控器的“減鍵”，即實現(xiàn)年月日時分的減1。
、MP3電路模塊分析
是一單芯片MP3/WMA/MIDI音頻解碼和ADPCM編碼芯片，其擁有一個高性能低功耗的DSP處理器核VS-DSP。5K的指令RAM，0.5K的數(shù)據(jù)RAM，串行的控制和數(shù)據(jù)輸入接口，4個通用IO口，1個UART口；同時片內(nèi)帶有一個可變采樣率的DAC，一個立體聲DAC以及音頻耳機放大器；VS1003通過一個串行接口來接收輸入的比特流，它可以作為一個系統(tǒng)的從機。
與單片機連接的引腳主要有7個，分別為：SO、SI、SCLK、XDCS、XRESET、DREQ、MOSI，只有保證它們與單片機正確可靠的連接，才能對VS1003進行有效的操作與控制。另外，VS1003各部分的供電電壓與輸出電壓值是不同的。
芯片各部分供電電壓如下表：
供電部分最小電壓推薦電壓最大電壓
模擬）
數(shù)字）
卡是一種大容量，性價比高，體積小，訪問接口簡單的存儲卡。SDIMMC卡大量 應(yīng)用于數(shù)碼相機、MP3、手機、大容量存儲設(shè)備。作為這些便攜式設(shè)備的存儲載體，它具有低功耗，非易失性，保存數(shù)據(jù)無需消耗能量的特點。
卡只使用了1-7觸點。對于1號引腳（CD/DAT3）擴展的DAT線（DAT1-DAT3）在上電后處于輸入狀態(tài)，它們在執(zhí)行SET-BUS-WIDTH命令后作為DAT線操作，當(dāng)不用DAT1-DAT3線時，主機應(yīng)使自己的DAT1-DAT3線處于輸入模式，這樣定義是為與MMC卡保持兼容。上電后，CD/DAT3作為帶50K上拉電阻的輸入線（可用于檢測卡是否存在或選擇SPI模式）。用戶可以在正常的數(shù)據(jù)傳輸中用SET-CLR-CARD-DETECT(ACMDA口)命令斷開上拉電阻的連接。MMC卡的該引腳在SD模式下為保留引腳，在SD模式下無任何作用。對于2號引腳CMD，MMC卡在SD模式下為IO/PP/OO，MMC卡在SPI模式下為I/PP。
關(guān)于電壓匹配問題，SD卡的邏輯電平相當(dāng)于3.3V TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，而單片機的邏輯電平為5V。因此，它們之間不能直接相連，否則會有燒毀SD卡的可能。解決邏輯器件接口的電平兼容問題，原則主要有兩條：一為輸出電平器件輸出高電平的最小電壓值，應(yīng)大于接受電壓器件識別為高電平的最低電壓值；二為輸出電平器件輸出低電平的最大電壓值，應(yīng)小于接受器件識別為低電平的最高電壓值�？紤]到SD卡在SPI協(xié)議的工作模式下，通訊都是單向的，于是在單片機向SD卡傳輸數(shù)據(jù)時采用晶體管加上拉電阻法的方案。在SD卡向單片機傳輸數(shù)據(jù)時，可以直接連接。因為它們之間的電平剛好滿足上述的電平兼容原則，既經(jīng)濟又實用。該方案可以雙電源供電（一個5V電源，一個3.3V電源供電），3.3V電源可用ASL1117穩(wěn)壓管從5V電源穩(wěn)壓獲取。
、RFID模塊電路分析
基于FM1702SL的非接觸式IC卡讀寫器，只要稍加改動就能開發(fā)成不同的射頻識別應(yīng)用系統(tǒng)，如考勤系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)，公交車收費系統(tǒng)等。S50非接觸式卡符合MIFARE的國際標(biāo)準(zhǔn)，容量8K位，數(shù)據(jù)保存期10年，又可改寫10萬次，讀無限次。S50卡不帶電源，自帶天線，內(nèi)含加密控制邏輯電路和通用邏輯電路，卡與讀卡器之間的通訊采用國際通用DES和RES保密交叉算法，具有較高的保密性能。
單片機與FMITDISL通用SPI總線通信，采用中斷工作模式，在FMITDISL復(fù)位后，必須進行一次初始化程序以便初始化SPI接口模式，而且可以同步實現(xiàn)單片機和FMITDISL的啟動工作。信息存儲在MIFARSE卡里，讀寫器與卡通過各自的天線建立起二者之間非接觸信息傳輸通道。當(dāng)卡進入系統(tǒng)的工作區(qū)時，讀寫器向卡發(fā)射一組固定頻率的電磁波，卡內(nèi)有一個LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷，在這個電容的另一端接有一個單向?qū)ǖ碾娮铀�，將帶�?nèi)容內(nèi)的電荷送到另一個電容內(nèi)存儲，當(dāng)所有積累的電荷達到2V時，此電容可做到電源為其它電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或讀取讀寫器的數(shù)據(jù)。
根據(jù)互感原理可知，讀寫器天線半徑越大，匝數(shù)越多，讀寫器上的天線和卡上的天線的互感系數(shù)就越大。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)的要求，卡和讀寫器的通信距離為10cm，通過調(diào)整天線驅(qū)動電壓可以改變通信的最長距離。天線的傳輸帶寬和品質(zhì)因數(shù)成反比關(guān)系。過高的品質(zhì)因數(shù)會導(dǎo)致帶寬減小，從而減弱讀寫器的調(diào)制邊帶，會導(dǎo)致讀寫器無法與卡通信。
、無線傳輸模塊分析
是一無線通信芯片，采用FSK調(diào)制，可以實現(xiàn)點對點或是1對6的無線通信。無線通信速度最高可達2Mbps，只需為單片機系統(tǒng)預(yù)留5個GPIO，1個中斷輸入引腳，就可很容易地實現(xiàn)天線通信的功能，非常適合用MCU系統(tǒng)構(gòu)建無線通信功能。
具有收發(fā)模式，待機模式和掉電模式，四種工作模式，并由CE、寄存器內(nèi)部PWR、VP和PRIM、RX共同控制。nRF24L01所有的配置都由配置寄存器來定義，這些配置寄存器可通過SPI口訪問。SPI接口由SCK、MOSI、MISO及CSN組成，在配置模式下單片機通過SPI接口配置nRF24L01的工作參數(shù)，在發(fā)射或接收模式下單片機SPI接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
單片機的控制指令從nRF24L01的MOSI引腳輸入，而nRF24L01的狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)是從其MISO引腳輸出并送給單片機的。利用SPI傳輸數(shù)據(jù)時，是先傳輸?shù)臀蛔止?jié)，再傳輸高位字節(jié)，并且在傳輸每個字節(jié)時是從高位傳起。
六、單片機軟件系統(tǒng)工作流程
通過使用STC-ISP軟件，STC12C5A60S2單片機可實現(xiàn)串口在線編程。由于現(xiàn)在大的數(shù)據(jù)計算機都不存在提供單獨的串口，所以需要USB轉(zhuǎn)RS232串口線。
、USB轉(zhuǎn)RS232串口設(shè)備驅(qū)動程序的安裝
、STC-ISP V483串口下載軟件
七、實習(xí)過程心得：
新學(xué)期伊始，就迎來了為期四周的單片機生產(chǎn)實習(xí)。在這次生產(chǎn)實習(xí)過程中，我受益頗多。這是我們經(jīng)歷的第一次廣泛了解實際電子產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程。從最初的設(shè)計，到焊接，安裝，調(diào)試，我們都是逐一親自動手操作完成的。在這次實習(xí)中，我們遇到了不少問題，但正是因為有了這些問題，才有了我們更加深入學(xué)習(xí)的機會。為了解決這些問題，我們查資料，探討，請教老師，充分利用自己身邊的一切資源來學(xué)習(xí)。這樣的學(xué)習(xí)過程讓我們對所學(xué)內(nèi)容理解的更深刻，而且大大提高了我們的團結(jié)協(xié)作能力。在實際操作焊接的過程中，我們從笨拙到熟練，動手能力不斷提高，有了很大的進步。這為我們以后步入工作崗位做了良好的鋪墊。
總之，通過這次生產(chǎn)實習(xí)，我受益匪淺，各方面的能力都有了提高。最后，感謝在實踐過程中悉心指導(dǎo)的每一位老師！
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