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關(guān)于單片機生產(chǎn)實(shí)習總結
一、生產(chǎn)實(shí)習的目的和意義：
生產(chǎn)實(shí)習是培養本科學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，提高實(shí)際動(dòng)手操作能力的重要教學(xué)環(huán)節。本專(zhuān)業(yè)的生產(chǎn)實(shí)習旨在使學(xué)生廣泛了解實(shí)際電子產(chǎn)品生產(chǎn)的全過(guò)程，熟悉電子產(chǎn)品的主要技術(shù)管理模式，并在實(shí)習的操作過(guò)程中學(xué)習、掌握電子產(chǎn)品的焊接、安裝、調試的實(shí)際操作技能。鞏固和加深理解所學(xué)的理論，開(kāi)闊眼界，提高能力，為培養高素質(zhì)大學(xué)本科人才打下必要的基礎。通過(guò)學(xué)習，是理論與實(shí)際相結合，可以使學(xué)生加深對所學(xué)知識的理解，并為后續專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習提供必要的感性知識，同時(shí)使學(xué)生直接了解本業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程和生產(chǎn)內容，為將來(lái)走上工作崗位提供必要的實(shí)際生產(chǎn)知識。
二、實(shí)習的基本內容：
1、集中授課，進(jìn)行相關(guān)知識的學(xué)習。
2、學(xué)習、掌握電子產(chǎn)品的獨立性設計與安裝、調試的能力；進(jìn)一步掌握電子測量?jì)x器的正確使用方法，電元器件的測量與篩選技術(shù)。
3、初步了解電子整機產(chǎn)品的工藝過(guò)程。
4、為能使學(xué)生得到充分的鍛煉，較大的提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，本次生產(chǎn)實(shí)習安排每一位學(xué)生獨立完成全部系統的設計與安裝工作。
5、本實(shí)習環(huán)節，學(xué)生要獨立使用電焊鐵及各種電子測試設備電路安裝與調試，要學(xué)生嚴格遵守電器設備的使用安全，遵守實(shí)驗室的各項規章制度。
三、基本要求：
1、在教師的指導下練習在測試電路德核心板上焊接元件，掌握焊接要領(lǐng)。
2、熟悉元器件的性能及管腳分配。
3、在給定的PCB板上焊接跳線(xiàn)，IC插座，電阻，電容，LED器件等。
4、檢查焊接是否正確。
5、插上元器件，運行系統，并觀(guān)測系統工作是否正常。
四、總體設計電路思想和原理：
本次生產(chǎn)實(shí)習用到的開(kāi)發(fā)板和模塊共7塊，分別為：?jiǎn)纹瑱C核心板，電子鐘模塊，MP3模塊，RFID模塊，無(wú)線(xiàn)傳輸模塊，脈搏傳感模塊，GPS模塊。
各模塊相互組合，其所能實(shí)現的基本功能如下：
1、單片機核心板+電子鐘模塊：實(shí)現時(shí)間的顯示，溫度的測量，且可通過(guò)遙控器調時(shí)、定鬧等。
2、單片機核心板+無(wú)線(xiàn)傳輸模塊：實(shí)現數據的近距離無(wú)線(xiàn)傳輸。
3、單片機核心板+MP3模塊（含SD卡）：實(shí)現MP3播放功能。
4、單片機核心板+RFID模塊：實(shí)現地鐵檢票系統的模擬。
5、單片機核心板+脈搏傳感模塊：實(shí)現人體脈搏傳感的測量。
6、單片機核心板+GPS模塊：實(shí)現GPS衛星定位功能。
�。ㄒ唬┖诵陌咫娐吩O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(wú)線(xiàn)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。該系統的單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)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(guò)使用STC-ISP軟件，該單片機可實(shí)現串口在線(xiàn)編程，無(wú)需編程器，無(wú)需仿真器。
核心板電路的設計思想主要是圍繞單片機芯片的工作原理和特點(diǎn)，為其實(shí)現合理的設計出外圍電路：包括電源電路，顯示電路部分，復位電路部分，串行口通信電路，按鍵電路等。
電源電路
�。ǘ╇娮隅娔K電路設計
該模塊主要用到的芯片有：時(shí)鐘保持芯片DS1302，單總線(xiàn)數字溫度傳感器DS18B20，紅外遙-控-解-碼器TL1838A。
該模塊電路設計的思想是了解這三種芯片的工作電壓，DS1302的工作時(shí)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電壓轉換芯片LM1117-3.3,2.5V電壓轉換芯片LM1117-2.5。
該電路的設計思想主要是了解芯片的作用和特點(diǎn)，尋找各芯片之間的聯(lián)系，VS1003芯片是該模塊的主要部分。單片機設有單獨解碼MP3文件的功能，而單片機可與通過(guò)VS1003的接口電路的連接，進(jìn)行MP3的解碼，實(shí)現音頻的輸出。通過(guò)芯片各引腳的功能和特點(diǎn)，合理的設計出相應的外圍電路。
�。ㄋ模㏑FID模塊電路的設計
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FM1702。該芯片是基于ISO/4443標準的非接觸卡讀卡機專(zhuān)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。
該模塊的電路設計思想是基于FM1702各引腳的功能和特點(diǎn)，合理的設計芯片的外圍電路，其中的電容和電感所構成的天線(xiàn)是芯片與S50卡-通信的工具。
五、單元電路設計：
1、單片機核心板電路分析
單片機核心板是本次實(shí)習中最重要的部分，它是實(shí)現各種模塊功能的基礎部分。單片機核心板的核心是STC12C5A60S2單片機芯片，圍繞該芯片設計出相應電源供電電路，蜂鳴器驅動(dòng)電路，按鍵電路，串行口通信電路，復位電路，液晶屏驅動(dòng)電路以及各模塊的接口電路，由以上的電路部分就構成一個(gè)核心板電路系統。
2、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液晶屏上顯示當前的日期（年月日）時(shí)間（時(shí)分秒），環(huán)境溫度值，和紅外遙-控-解-碼值。用戶(hù)可通過(guò)遙控器或單片機核心板上的按鍵來(lái)進(jìn)行日期和時(shí)間的設置。
通過(guò)遙控上的“EQ”鍵，可控制LED顯示界面在時(shí)間、溫度、紅外解碼之間的切換。如果想調整時(shí)間，需要首先使用遙控器的“EQ”鍵將LCD顯示調制時(shí)間界面；之后通過(guò)按“播放停止鍵”將時(shí)間停止；然后再按“左快捷鍵”向右切換；最后按“加減鍵”可以進(jìn)行數值的加減操作，調整完成后，再次按“播放停止鍵”，時(shí)間開(kāi)始運行。另外通過(guò)單片機核心板上的K1-K4鍵也可以完成時(shí)間的調整：其中K1鍵對應遙控器的“右快捷鍵”，即實(shí)現向右切換年月日時(shí)分；K3鍵對應遙控器的“加鍵”，即實(shí)現年月日時(shí)分的加1；K4鍵對應遙控器的“減鍵”，即實(shí)現年月日時(shí)分的減1。
3、MP3電路模塊分析
VS1003是一單芯片MP3/WMA/MIDI音頻解碼和ADPCM編碼芯片，其擁有一個(gè)高性能低功耗的DSP處理器核VS-DSP。5K的指令RAM，0.5K的數據RAM，串行的控制和數據輸入接口，4個(gè)通用IO口，1個(gè)UART口；同時(shí)片內帶有一個(gè)可變采樣率的DAC，一個(gè)立體聲DAC以及音頻耳機放大器；VS1003通過(guò)一個(gè)串行接口來(lái)接收輸入的比特流，它可以作為一個(gè)系統的從機。
VS1003與單片機連接的引腳主要有7個(gè)，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(jìn)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。
VS1003芯片各部分供電電壓如下表：
SDIMMC卡是一種大容量，性?xún)r(jià)比高，體積小，訪(fǎng)問(wèn)接口簡(jiǎn)單的存儲卡。SDIMMC卡大量 應用于數碼相機、MP3、手機、大容量存儲設備。作為這些便攜式設備的存儲載體，它具有低功耗，非易失性，保存數據無(wú)需消耗能量的特點(diǎn)。
MMC卡只使用了1-7觸點(diǎn)。對于1號引腳（CD/DAT3）擴展的DAT線(xiàn)（DAT1-DAT3）在上電后處于輸入狀態(tài)，它們在執行SET-BUS-WIDTH命令后作為DAT線(xiàn)操作，當不用DAT1-DAT3線(xiàn)時(shí)，主機應使自己的DAT1-DAT3線(xiàn)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(xiàn)（可用于檢測卡是否存在或選擇SPI模式）。用戶(hù)可以在正常的數據傳輸中用SET-CLR-CARD-DETECT(ACMDA口)命令斷開(kāi)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(wú)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(wèn)題，SD卡的邏輯電平相當于3.3V TTL電平標準，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(huì )有燒毀SD卡的可能。解決邏輯器件接口的電平兼容問(wèn)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卡傳輸數據時(shí)采用晶體管加上拉電阻法的方案。在SD卡向單片機傳輸數據時(shí)，可以直接連接。因為它們之間的電平剛好滿(mǎn)足上述的電平兼容原則，既經(jīng)濟又實(shí)用。該方案可以雙電源供電（一個(gè)5V電源，一個(gè)3.3V電源供電），3.3V電源可用ASL1117穩壓管從5V電源穩壓獲取。
4、RFID模塊電路分析
基于FM1702SL的非接觸式IC卡讀寫(xiě)器，只要稍加改動(dòng)就能開(kāi)發(fā)成不同的射頻識別應用系統，如考勤系統，門(mén)禁系統，公交車(chē)收費系統等。S50非接觸式卡符合MIFARE的國際標準，容量8K位，數據保存期10年，又可改寫(xiě)10萬(wàn)次，讀無(wú)限次。S50卡不帶電源，自帶天線(xiàn)，內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(xiàn)通信，采用中斷工作模式，在FMITDISL復位后，必須進(jìn)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(shí)現單片機和FMITDISL的啟動(dòng)工作。信息存儲在MIFARSE卡里，讀寫(xiě)器與卡-通過(guò)各自的天線(xiàn)建立起二者之間非接觸信息傳輸通道。當卡進(jìn)入系統的工作區時(shí)，讀寫(xiě)器向卡發(fā)射一組固定頻率的電磁波，卡內有一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫(xiě)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，從而使電容內有了電荷，在這個(gè)電容的另一端接有一個(gè)單向導通的電子粟，將帶內容內的電荷送到另一個(gè)電容內存儲，當所有積累的電荷達到2V時(shí)，此電容可做到電源為其它電路提供工作電壓，將卡內數據發(fā)射出去或讀取讀寫(xiě)器的數據。
根據互感原理可知，讀寫(xiě)器天線(xiàn)半徑越大，匝數越多，讀寫(xiě)器上的天線(xiàn)和卡上的天線(xiàn)的互感系數就越大。根據國際標準的要求，卡和讀寫(xiě)器的通信距離為10cm，通過(guò)調整天線(xiàn)驅動(dòng)電壓可以改變通信的最長(cháng)距離。天線(xiàn)的傳輸帶寬和品質(zhì)因數成反比關(guān)系。過(guò)高的品質(zhì)因數會(huì )導致帶寬減小，從而減弱讀寫(xiě)器的調制邊帶，會(huì )導致讀寫(xiě)器無(wú)法與卡-通信。
5、無(wú)線(xiàn)傳輸模塊分析
nRF24L01是一無(wú)線(xiàn)通信芯片，采用FSK調制，可以實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)或是1對6的無(wú)線(xiàn)通信。無(wú)線(xiàn)通信速度最高可達2Mbps，只需為單片機系統預留5個(gè)GPIO，1個(gè)中斷輸入引腳，就可很容易地實(shí)現天線(xiàn)通信的功能，非常適合用MCU系統構建無(wú)線(xiàn)通信功能。
nRF24L01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、寄存器內部PWR、VP和PRIM、RX共同控制。nRF24L01所有的配置都由配置寄存器來(lái)定義，這些配置寄存器可通過(guò)SPI口訪(fǎng)問(wèn)。SPI接口由SCK、MOSI、MISO及CSN組成，在配置模式下單片機通過(guò)SPI接口配置nRF24L01的工作參數，在發(fā)射或接收模式下單片機SPI接口發(fā)送和接收數據。
單片機的控制指令從nRF24L01的MOSI引腳輸入，而nRF24L01的狀態(tài)信息和數據是從其MISO引腳輸出并送給單片機的。利用SPI傳輸數據時(shí)，是先傳輸低位字節，再傳輸高位字節，并且在傳輸每個(gè)字節時(shí)是從高位傳起。
六、單片機軟件系統工作流程
通過(guò)使用STC-ISP軟件，STC12C5A60S2單片機可實(shí)現串口在線(xiàn)編程。由于現在大的數據計算機都不存在提供單獨的串口，所以需要USB轉RS232串口線(xiàn)。
1、USB轉RS232串口設備驅動(dòng)程序的安裝
2、STC-ISP V483串口下載軟件
七、實(shí)習過(guò)程心得：
新學(xué)期伊始，就迎來(lái)了為期四周的單片機生產(chǎn)實(shí)習。在這次生產(chǎn)實(shí)習過(guò)程中，我受益頗多。這是我們經(jīng)歷的第一次廣泛了解實(shí)際電子產(chǎn)品生產(chǎn)的全過(guò)程。從最初的設計，到焊接，安裝，調試，我們都是逐一親自動(dòng)手操作完成的。在這次實(shí)習中，我們遇到了不少問(wèn)題，但正是因為有了這些問(wèn)題，才有了我們更加深入學(xué)習的機會(huì )。為了解決這些問(wèn)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(lái)學(xué)習。這樣的學(xué)習過(guò)程讓我們對所學(xué)內容理解的更深刻，而且大大提高了我們的團結協(xié)作能力。在實(shí)際操作焊接的過(guò)程中，我們從笨拙到熟練，動(dòng)手能力不斷提高，有了很大的進(jìn)步。這為我們以后步入工作崗位做了良好的鋪墊。
總之，通過(guò)這次生產(chǎn)實(shí)習，我受益匪淺，各方面的能力都有了提高。最后，感謝在實(shí)踐過(guò)程中悉心指導的每一位老師！
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