如何利用單片機(jī)設(shè)計(jì)產(chǎn)品

現(xiàn)在的電子設(shè)備幾乎離不開單片機(jī)，在大學(xué)里有學(xué)了這么久的單片機(jī)。那如何利用單片機(jī)來設(shè)計(jì)一款產(chǎn)品呢？今天來和大家探討一下。

1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？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；
2芯片選型
根據(jù)你的需求來確定所選芯片型號。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)來完成這個(gè)設(shè)計(jì)吧，所選型號為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。


3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出來吧。畫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)展出來的功能。
如果大家感興趣，我明后天把畫原理圖的過程推送給大家。
4硬件PCB設(shè)計(jì)
當(dāng)原理圖畫完，并且檢查沒有錯(cuò)誤后，就開始畫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)到元器件的封裝問題了(什么是電子元器件的封裝點(diǎn)這里)。
如果大家感興趣，我明后天把畫pcb板的過程推送給大家。
5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，對于一個(gè)搞電的人而言，一般都是從焊電路板過來的。如果搞電但不會(huì)焊接，別人會(huì)笑話你的。

6調(diào)試程序

程序該怎么寫？用什么工具寫？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。
7程序燒錄
程序燒錄的意思就是把寫好的程序下載到單片機(jī)里，這樣單片機(jī)才會(huì)按照用戶編寫的程序來執(zhí)行命名、實(shí)現(xiàn)功能。程序要怎么樣才能燒寫到單片機(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)測試環(huán)節(jié)等。所以在電氣開發(fā)的過程之中要和做結(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。

學(xué)習(xí)單片機(jī)必備的兩個(gè)工具
單片機(jī)是一款可編程芯片，既然可編程就需要編程環(huán)境來寫用戶程序，編程環(huán)境用什么呢？在之前的推文里講過幾種編程環(huán)境。今天具體講一下。

工具一：keil編程環(huán)境

單片機(jī)初學(xué)者多選用51單片機(jī)來入門，因?yàn)檫@種單片機(jī)寄存器較少簡單易學(xué)，最重要的是大學(xué)的單片機(jī)課程都是以51單片機(jī)為例來介紹的。常見的51單片機(jī)有AT89C系列，STC系列。keil完美支持51單片機(jī)的編程，所以keil是單片機(jī)編程必備的工具。keil有兩個(gè)版本:C51版本，51單片機(jī)使用這個(gè)版本；還有MDK版本，ARM用這個(gè)版本。我以后給你發(fā)的51單片機(jī)類的程序就是用keil C51版本編寫的。

工具二：Altium Designer 09
單片機(jī)是一個(gè)系統(tǒng)，既然是系統(tǒng)就學(xué)需要多種外設(shè)電路支撐。如何把單片機(jī)和眾多的外設(shè)系統(tǒng)的連接在一起，也就是做到電路板上，這就需要畫圖軟件了。我要給你推薦的是Altium Designer 09，因?yàn)槲矣玫木褪沁@個(gè)版本，以后再在微信公眾號所做的單片機(jī)設(shè)計(jì)我都會(huì)把原文件發(fā)給你，所以你要用這個(gè)版本才能打開。

總結(jié)一下:跟著我學(xué)單片機(jī)你要安裝這兩個(gè)軟件，keil4 C51版本和Altium Designer 09。

今天一整天和明天一上午我都要在火車上度過，發(fā)不了圖片，上不了網(wǎng)，所以只能用手機(jī)發(fā)送純文字的內(nèi)容。請大家諒解。