三個月學會51單片機和PCB制板軟件，最終做出“產品級”時鐘電路板

ID:91402 · 發表于 2016-2-16 10:13

本帖最后由 capacitance_1 于 2016-2-16 10:14 編輯

前段時間，我們醫院手術室控制面板里的時鐘壞了，時間靜止，按按鍵調節也沒有反應。下圖左上角的一個（北京時間）

拆出里面的電路板如下圖

簡述一下電路板元件：圖中TPIC6B595N和TD62783APG兩個芯片配合起來驅動大尺寸數碼管，TPIC6B595N有鎖存數據功能。51內核單片機采用動態掃描數碼管方式顯示時間。

根據故障現象分析如下：

1. 單片機有程序跑飛或死機的可能。單片機出問題，按按鍵也會沒反應，數碼管顯示數字也會靜止。

2. 數碼管顯示時間靜止，可能是驅動數碼管顯示芯片損壞所致。并且按按鍵數碼管沒反應這個現象可以佐證數碼管驅動芯片損壞的推論。

首先，我檢查了給各個芯片、元件供電的電壓，沒有發現異常，芯片Vcc引腳上的電壓也正常。簡單測量了一下板子上的元件，沒有發現問題。我開始懷疑晶振有問題，更換單片機和時鐘芯片的晶振后，故障依然存在，順帶換掉負載電容，還是沒有效果。接下來只能更換驅動數碼管顯示的芯片了。在淘寶上淘了TPIC6B595N和TD62783APG兩種芯片，更換上去后還是不行。這時我感覺整個人都不好了，估計是單片機程序有問題。只能找廠家買個新的板子了。

ID:91402 · 發表于 2016-2-16 10:15

請大家不要插樓哈，不斷更新中

ID:91402 · 發表于 2016-2-17 08:05

廠家報價2000大洋，和廠家溝通了半天，他們也不肯優惠，真是獅子大開口啊！正巧我的同事提出我們自己做個時鐘電路板的想法，我們商量了一下，他“拉”著我去和主任申請了一下，主任“竟然”同意了！上面加雙引號是因為我根本就沒學過如何畫PCB板，那時候我還認為這個東西非常高深，不是一般的人能玩的轉的。而且我平時做的小東西都是用MSP430F149這款單片機，個人感覺這款單片機不適合用來做大尺寸時鐘。另外我同事在大學時接觸過51單片機，但是工作幾年他也把單片機忘的差不多了。

其實我們主要的目的是正好利用這個機會學點東西，自己不逼自己一把，你永遠不知道自己有多優秀！基于很多方面考慮，我半年前就想著學學51單片機，雖然有很多搞單片機的大牛吐槽51單片機，但我感覺它還是有很多不錯的地方。另外，我也一直夢想能自己畫一塊電路板！能自己畫電路板是件多么牛掰的事！

說干就干！

在淘寶上買了塊STC89C51的學習板，開始自學51單片機。

因為學過MSP430類型的單片機，有了點基礎，所以51還是很好上手的。接下來，我先動手焊接了大尺寸數碼管顯示部分（下圖）和其它外圍芯片

ID:64089 · 發表于 2016-2-19 09:16

然后就沒有然后了？？？繼續啊，好像還沒有直播完。

ID:91402 · 發表于 2016-2-19 11:25

nsj21n 發表于 2016-2-19 09:16
然后就沒有然后了？？？繼續啊，好像還沒有直播完。

有“然后”，哈哈，馬上更新

ID:91402 · 發表于 2016-2-19 15:16

本帖最后由 capacitance_1 于 2016-2-19 15:20 編輯

接下來就是漫長而痛苦的編程、調試。

以前自己做些小東西玩時，對自己的要求不高，只要能實現功能就行，中間出些小問題也沒過多關注。比如說，數碼管顯示經常會遇到這種情況：程序功能比較簡單時，數碼管亮度正常，但隨著程序功能的疊加，數碼管亮度會變暗，有時不該亮的數碼管段也會微微發亮。有按鍵功能的程序，按按鍵時，數碼管會閃等等。

因為我做出來的這個時鐘電路板要給手術室使用，所以絕對不能讓出現上面的狀況，我一直懷著“做產品”的心態來設計時鐘電路板，既然是產品，那么它的基本功能和穩定性，特別是穩定性是我必須要保證的！

還有一點要補充一下，就是硬件電路設計，這個也是很耗時間的。因為我用的是四個1.8寸和兩個1.2寸的大尺寸數碼管，所以必須加驅動芯片來驅動數碼管，這也就是我為什么會設計兩款時鐘電路板，下面會提到的。

在調試程序的過程中，我也同時在自學PCB畫板軟件Altium Designer 6，感謝同事分享的資料

經過三個多月的折騰，終于調好了程序，畫好了電路板

電路原理圖

PCB板圖

在萬能的淘寶上找到商家幫我生產PCB板，忐忑地等待了一個多星期，做好的板子終于拿到手了，包裝的還挺嚴實

、

拿到板子后，我迫不及待地焊接了一塊，成品如下（來自我的淘寶店的截圖）

正面圖

反面圖

通電測試圖

測試了幾天，運行正常！！！心中特別高興。

但是，這款板子有個缺點——亮度不夠高。數碼管前面沒有任何遮蓋的話，亮度正常，但是手術室里是這樣的，數碼管前面有黑色塑料遮擋，數碼管被遮擋后，亮度明顯不夠。

緊接著我又重新設計硬件電路和程序，做了一款新的時鐘電路板。很幸運，這次也是一次成功。

正面圖和原來的差不多，這里我就不貼圖了，反面圖如下

ID:91402 · 發表于 2016-2-20 08:16

新款時鐘電路板安裝到手術室里使用已經有將近四個月了，至今依然穩定運行，中間沒有出現過問題。

新款板子比上面的那款復雜，功能也有增加。主要功能如下

1. 除了可顯示時間，還可顯示溫度、濕度；

2. 板子自帶三個調節時間的按鍵（模式鍵，增加鍵，減少鍵），有外接按鍵接口；

3. 新增蜂鳴器電路，可增加鬧鈴功能（暫未編寫此功能程序）；

4. 根據測試，時鐘每天會快1-4秒，具體要看負載電容和晶振的匹配情況。

下面寫寫我的感受：

1. 搞軟硬件開發的工程師們真心是不容易，曾經有好多次調程序調到想吐。有一段時間，因為坐的時間太長，導致腰椎疼了很長一段時間。在這里很想說一句：感謝你們！你們辛苦啦！

2. 要想真正地學一些實用的東西，我們最好要有著做一個“產品”的態度，只有這樣我們才會更加有動力，才會對自己“苛刻”起來，這個過程中我們才會了解地更深。

3. 大膽去做，行動起來，有些東西沒想象中的難。

作為一個電子愛好者菜鳥，上面有說錯的地方歡迎大家拍磚

ID:76348 · 發表于 2016-2-20 11:24

學習了！！！

ID:99538 · 發表于 2016-2-23 22:30

很厲害的，為啥你到醫院去了

ID:91402 · 發表于 2016-2-24 08:17

smilefff 發表于 2016-2-23 22:30
很厲害的，為啥你到醫院去了

我是醫學院校里生物醫學工程專業畢業的，我們專業畢業的學生一般都去醫院設備科工作

ID:91402 · 發表于 2016-2-24 08:18

JY腳印發表于 2016-2-20 11:24
學習了！！！

互相學習

ID:107249 · 發表于 2016-3-4 14:42

支持一下，我也是搞設備維護多年，最近想改進一款視頻分配板，準備學習制板。
你的學習視頻哪里來的？

ID:102058 · 發表于 2016-3-8 14:58

capacitance_1 發表于 2016-2-17 08:05
廠家報價2000大洋，和廠家溝通了半天，他們也不肯優惠，真是獅子大開口啊！正巧我的同事提出我們自己做個時 ...

有430不用居然愛上了51……

ID:91402 · 發表于 2016-3-9 08:23

yixiaobu95 發表于 2016-3-4 14:42
支持一下，我也是搞設備維護多年，最近想改進一款視頻分配板，準備學習制板。
你的學習視頻哪里來的？

留個郵箱我發給你吧

ID:91402 · 發表于 2016-3-9 08:26

wxddjc 發表于 2016-3-8 14:58
有430不用居然愛上了51……

哈哈，一是感覺51便宜，雙列直插的引腳好焊接，二是430用在便攜小設備上比較適合。

ID:103308 · 發表于 2016-3-11 22:49

贊一個

ID:102720 · 發表于 2016-3-13 23:42

學習視頻可以發我一下嗎 450939336@qq.com

ID:105313 · 發表于 2016-3-19 09:23

吹牛不要本錢

ID:91402 · 發表于 2016-3-19 11:38

guobd 發表于 2016-3-19 09:23
吹牛不要本錢

哈哈！大神面前獻丑了

ID:106804 · 發表于 2016-3-27 19:24

capacitance_1 發表于 2016-2-24 08:17
我是醫學院校里生物醫學工程專業畢業的，我們專業畢業的學生一般都去醫院設備科工作

為小伙子的求知精神點贊

ID:91402 · 發表于 2016-3-28 08:08

fshjie 發表于 2016-3-27 19:24
為小伙子的求知精神點贊

感謝感謝

ID:115111 · 發表于 2016-5-6 05:51

guobd 發表于 2016-3-19 09:23
吹牛不要本錢

樓主的這個做得很好啊，加個包裝完全可以上市了，現在有很多所謂的“產品”其實都是抄來抄去的，樓主這個是自己做出來的，而且還有這么詳細的制作經歷給大家學習，本質上已經超出一款產品的意義了.怒贊一個.

ID:64040 · 發表于 2016-5-6 20:52

支持開源！

ID:33931 · 發表于 2016-5-6 21:54

真厲害

ID:118480 · 發表于 2016-5-8 20:24

建議樓主用51單片機加個時鐘模塊！精度會提高的！DS12C887

ID:119368 · 發表于 2016-5-8 21:38

感覺好優秀呀

ID:127936 · 發表于 2016-7-1 06:41

收藏一下！

ID:106597 · 發表于 2016-7-25 16:22

求學習資料，謝謝啦！973077352@qq.com

ID:57149 · 發表于 2016-7-26 11:09

三個月定，真快，真刻苦，學習了！

ID:134803 · 發表于 2016-7-30 10:26

真棒！！

ID:91402 · 發表于 2016-7-31 14:07

小文01 發表于 2016-7-30 10:26
真棒！！

互相學習。

ID:126318 · 發表于 2016-7-31 19:46

本帖最后由 ELUVOLES 于 2016-7-31 19:48 編輯

就這樣一塊簡單的板子那個黑心廠家竟然問你要2000大洋？！！
那商家真特么黑心，其實這板子最多100大洋差不多了，我想對所有的黑心商家說：羊駝！！

ID:91402 · 發表于 2016-8-1 08:16

ELUVOLES 發表于 2016-7-31 19:46
就這樣一塊簡單的板子那個黑心廠家竟然問你要2000大洋？！！
那商家真特么黑心，其實這板子最多100大洋差 ...

估計他們要價是參照整個控制面板的總價值來定的，一般醫用的東西都很貴的，，，，

ID:142952 · 發表于 2016-10-16 17:18

51羊片機和PCB制作軟件視頻資料有嗎？如有怎樣獲取，謝謝。

ID:142952 · 發表于 2016-10-16 17:21

學完51單片機，我們可以自己做工控PLC主板嗎？

ID:142952 · 發表于 2016-10-16 17:24

學習51單片機視頻資料怎么獲取啊？

ID:142952 · 發表于 2016-10-16 17:31

哪位大神給我發個51單片機學習視頻資料。

ID:135713 · 發表于 2016-10-17 09:15

感謝分享！

ID:141595 · 發表于 2016-10-18 12:11

為什么不用時鐘模塊呢

ID:153199 · 發表于 2016-12-16 15:58

懷疑還是硬件問題

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三個月學會51單片機和PCB制板軟件，最終做出“產品級”時鐘電路板

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