51单片机实验板安装焊接实训论文Word文件下载.docx

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161板简介

1.1SPCE061A单片机性能

1.1.116位µ

’nSP™微处理器

■工作电压：

VDD为2.6~3.6V（cpu）,VDDH为VDD~5.5V（I/O）；

■CPU时钟：

0.32MHz~49.152MHz；

■内置2K字SRAM；

■内置32KFLASH；

■可编程音频处理；

■晶体振荡器;

■系统处于备用状态下（时钟处于停止状态），耗电小于2µ

A@3.6V；

■2个16位可编程定时器/计数器（可自动预置初始计数值）；

■2个10位DAC（数-模转换）输出通道；

■32位通用可编程输入/输出端口；

■14个中断源可来自定时器A/B，时基，2个外部时钟源输入，键唤醒；

■具备触键唤醒的功能；

■使用凌阳音频编码SACM_S240方式（2.4K位/秒），能容纳210秒的语音数据；

■锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号；

■32768Hz实时时钟；

■7通道10位电压模-数转换器（ADC）和单通道声音模-数转换器；

■声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器和自动增益控制（AGC）功能；

■具备串行设备接口；

■具有低电压复位（LVR）功能和低电压监测（LVD）功能；

■内置在线仿真电路ICE（In-CircuitEmulator）接口。

■具有保密能力

■具有WatchDog功能

1.2SPCE061A的结构概览

1.3芯片的引脚排列和说明

SPCE061A共有84个引脚，封装形式为PLCC84，

在84个引脚中有空脚15个，其余管脚功能说明如表5所示。

1.461板整体框图

1.561板框图功能介绍

1.5.1电源：

61板采用3节5号电池进行供电，由J10接入，如原理图所示。

其中的前后两组电容用来去耦滤波，使其供给芯片的电源更加干净平滑。

为了获得标准的3.3V电压，在板子上加入SPY0029三端稳压器。

两个二极管，是为防止误将电源接反造成不必要损失而设置的，在操作过程中千万不要将电源接反，因为反向电压超过一定的值，二极管将会被损坏，达不到保护的目的。

后面的零电阻及其电源、地分成不同的几路是为减少电磁干扰设置的。

1.5.2程序下载区：

ICE基本运作方式是通过控制clock及通过ICE喂入指令方式，来控制CPU的运行及缓存器资料和内存资料的存取，因此必须透过控制缓存器值的设定来控制目前CPU的动作.每个相连接的不同ICE模块都拥有自己独特的3-bitID，当PC在传送control信号时都会先传送该3-bitID，只有ICE本身的ID和control信号的ID相同时才会执行该命令或回传资料。

61板上的74HC244主要在我们选用下载线的时候起作用，主要奇缓存的作用和完成SDA是作数据回送还是数据下传的选择。

1.5.3音频输入部分:

如下图所示电路，MICP和MICN将随着MIC产生的波形变化，并在两个端口处形成两路反相的波形，再经过两级运放放大，把放大的语音信号交给ADC转换为数字量，这个时候我们就可以通过单片机编程对这些数据进行处理，比如说语音数据压缩、语音识别样本处理。

1.5.4音频输出部分:

SPY0030是凌阳公司开发的专门用于语音信号放大的芯片，它的增益如下所示Gain=2*5000/（5000+R1）

1.5.5按键部分:

按键是通过通断控制来实现它的功能，61板上的按键在没按下时，它的1、3脚是断开的，当按下时这两个脚是连通的。

若此时我们在1脚接一个高电平，把第三脚连到一个I/O口上，这就形成了一个人机操作界面，通过编程对I/O扫描，单片机就能识别到我们的按键命令。

2焊接61板

2.1焊接器材

2.1.1尖嘴钳

（1）主要用途

主要用来夹持零件、导线、及零件脚弯折

内部有一剪口，用来剪断1mm以下细小的电线

配合斜口钳做拨线用

（2）注意事项错误！

未找到索引项。

注意不可以当做扳手，否则会损环钳子

不可用来敲打

在焊接的时候夹持元件可以防止元件因过热而损伤

2.1.2斜口钳

常用来剪断导线、零件脚的基本工具

配合尖嘴钳做拨线用

（2）注意事项

斜口钳剪断时，应将线头朝向下，以防止断线时伤及眼睛或其他同学不可用来剪断铁丝或其他金属的物体，以免损伤器件口，超过1.6mm的电线不可用斜口钳剪断

2.1.3平头钳

用来剪断较粗的导线或金属线配合尖嘴钳做拨线用

用来弯折、弯曲导线或一般的金属线

用来夹持较重物体

不可拿它当扳手使用

2.1.4电烙铁

（1）分类

圆锥形：

适合焊接热敏感元件

斜角形：

适于焊接端子点，因有尖端表面，所以热更易于传导

锥斜面形：

通常用在一般焊接和修理上

2.1.5吸锡器

检修时，将零件上的焊锡吸走，以便利于更换元件

使用是应将吸锡口靠近焊锡点，但要必免与烙铁直接接触

使用一段时间后，就要清理吸锡器中锡渣

2.1.6螺丝起子

（1）主要用途:

松紧螺丝必须的工具一般根据用途分为：

一字起子，十字起子

（2）注意事项:

选择起子时应根据螺丝的大小选用，起子刀口厚薄与宽度均需配金属把子的起子不可以使用在带电的电路上，以免触电,使用起子应于螺丝帽成90度手柄越大转矩越大

镊子

镊子的分类也是很多的，在各种实际应用场合主要是以下两种：

尖头镊子和弯头镊子。

镊子的使用主要是夹持小的元器件，辅助焊接，弯曲电阻、电容、导线的作用。

平时不要把镊子对准人的眼睛或其他部位。

2.2焊接原理

2.2.1焊料与焊剂的选择

焊料：

一般常用焊锡作焊料。

它具有较好的流动性和附着性。

在一定是温度、湿度及振动冲击条件下有足够的机械强度。

而且具有耐腐性，使用方便的优点。

焊剂：

作用是除去油污，防止焊件受热氧化，增强焊锡的流动性。

常用的焊剂是松香。

但在使用时要注意最好配成松香水。

如果电烙铁直接沾松香焊接，虽然焊接的烟量少，附着力强，但沾到焊点上的松香少，不能充分发挥助焊剂的作用。

而且电烙铁头经常接触松香也易使松香焦糊变质。

所以最好将松香溶于酒精中。

以3：

1的比例配成松香水点在焊接处。

千万注意：

绝对不能用酸性焊油。

因为它对焊点有腐蚀性，会引起电烙铁漏电，发霉。

注意：

焊剂用完后用三氯甲烷/酒精擦板子，便于焊接元器件。

2.2.2电烙铁与电烙铁头的选择

常用的电烙铁有外热式、内热式和速热式三种。

一般功率不能过大，选用20—50W即可。

若选用的功率过大，不易掌握火候，很容易使元件过热而损坏。

烙铁头经常加工成各种形状以适应焊接的要求。

为了保证一定的温度，烙铁头要有一定的体积。

一般焊接较大的元件时，烙铁头与焊接物接触面积要大.焊接密度较大的小焊点时，为了避免

伤及周围元件和焊点，应采用锥形的烙铁头。

2.2.3焊点质量

焊点的质量直接关系到整块电路板能否正常工作，也是每个操作人员要学会并掌握的基本功。

质量好的焊点称标准焊点，如图2.4（a）所示，在交界处，焊锡、铜箔、元件三者较好地融合在一起。

虚焊点，如图2.4（b）所示，在交界处，从表面看焊锡把引线给包住了,但焊点内部并未完全融合，焊点内部有气隙或油污等。

产生虚焊点的主要原因是元件脚、印制电路板铜箔表面不清洁，或者电烙铁头温度偏低，元件脚、印制电路板铜箔与烙铁头接触表面太小导致受热太慢，温度不够，也有焊锡用量不当引起的。

要避免出现虚焊，重点是搞好清洁处理。

焊接时使电烙铁头与焊接元件及铜箔接触面积要尽可能大些。

掌握好焊接时间，一般一个焊点约用2—3秒。

焊后焊点应饱满、光亮、无裂痕、无毛刺且焊剂尚未完全挥发干。

若时间长，易损坏焊接部件及元件。

铜箔、元件三者较好地融合在一起。

若时间短，又不能使焊接达到标准要求，焊点上的焊锡要适当，以饱满引线为宜，呈圆锥形。

焊锡过多是浪费，而且容易出现焊点互相桥连现象。

2.3焊接注意事项

2.3.1‘61’裸板检测

目的：

检测61板裸板电源部分是否短路

方法：

利用万用表检测‘61’板上U3的第一脚和第三脚之间是否短路，无短路说明‘61’板电源部分是正常。

2.3.2检测元器件、并做器件整形

1．用万用检测12个电解电容、16个独石104、3个独石224是否短路，短路的器件需更换（有条件的可采用电容表逐个测试）。

2．利用万用表检测4个按键，按下后看1、3脚是否接通，是则说明按键正常。

3．先将单排插针掰开，分别为10PIN4个、3PIN3个和2PIN2个、1PIN1个。

4．将所有检测过的电阻、电容、二极管按电路板间距把引脚折弯，以便插到电路板上。

绝对不能在元件引脚跟部反复折弯，因为这样引起的元件内部接触不良造成的故障是很难维修的。

5．查看芯片座所有引脚是否偏移原位，若有偏移整形后插在塑料泡沫板上待用。

2.3.3元件分类

1、小个子元器件（20个）：

SPY0029（1个）、电阻（18个）、晶振（1个）、二极管（3个）。

2、中间个子元器件（45个）：

瓷片电容（5个）、独石电容（19个）、按键（4个）、发光二极管（2个）、电解电容（12个）、芯片座（3个）。

3、大个子元器件（13个）：

排针（9个）、接座（3个）、电位器（1个）。

2.4焊接61板的18个步骤

2.4.1焊接步骤流程图

Step1:

焊接SPY0029（数量1个）

元件U3（SPY0029）----先将焊盘上的焊点上少量焊锡，再将元件相应引脚镀少量锡，用镊子夹住元件放置在焊盘上，迅速将该引脚焊好，如图4.11所示。

注意拿镊子的手要稳，不能抖。

焊接速度要快，加热时间要短。

然后将其他引脚焊好。

Step2:

焊接电阻（数量18个）

Step3:

焊接二极管（数量3个）请注意方向，有白色短线的那一端为负极，按照排序分别焊接1、2、3二极管，以免遗漏；

Step4:

焊接晶振（数量1个）

Step5:

焊接独石电容（数量19个）

Step6:

焊接瓷片电容（数量5个）

Step7:

焊接电解电容（数量2个）

焊接电解电容焊接电解电容（已卧倒的）——请注意焊接方向，有白色线的一端为负极与PCB板上的白线相对应；

如图4.17所示，方框中的就是电源部分，我们先把1、2电容焊接好，这时候我们不着急往后焊，先来一个小小的测试，因为这到这一步电源部分已经可以开始工作了，这时查由于没受后面的电路的影响，比较好查；

Step8:

检查电源部分是否错误

先用万用表查J10两管脚，若短路则查清短路原因，可能是因为二极管坏掉或者电源部分电容有问题，请排除错误再往下执行。

Step9:

检查PCB板上的SPY0029三个管脚是否短路用万用表查SPY0029的三个管脚之间是否短路；

可能是因为第二个二极管坏掉或者SPY0029没焊好，请排除错误再往下执行。

Step10:

焊接剩余电解电容（数量10个）

Step11:

焊接按键和电位器（数量各1个）

Step12:

焊接发光二极管（数量1个）

Step13:

焊接电源座（数量1个）

Step14:

焊接单排插针（数量9个）

Step15:

5针座焊接（数量2个）

Step16:

焊接麦克风（数量1个）

第一步：

获得两节剪断的裸露导线或是被剪断焊接元件多余的引脚，长度大于1cm；

第二步：

镊子把两节导线分别折成图4.27的“L”形，短边的长度小于5mm，分别给“L”的短脚抹上一点焊锡，便于焊接；

第三步：

利用烙铁分别把制作好的“L”形导线焊接到上图做的位置，目的就是给麦克风做两个引脚；

第四步：

对应正、负极把引脚插入‘61’板的正、负极焊接完成。

Step17:

焊接U2、U4芯片座

Step18:

管脚修整

3调试61板

3.1测试记录和分析

在做测试的时候一定要先检测电源部分（因为电源部分相当重要,若没焊好可造成很大破坏性）,再按以下的顺序测试并一步步做好检测记录，出现问题的时候请勿心急,慌乱中可能会制造更多的问题,而是要认真检测电路，并按实验步骤完成检查，这样有利于培养自己的动手能力和分析问题的能力。

整体测试流程图如下：

3.1.1电源部分

如果在焊接中按照步骤焊接了,并且其中的两个测试都通过了,那么这里的检测可轻而易举的通过。

电源部分在板子的左上角。

以下就采用万用表分别测试以下12个点的电压，注意数字万用表的使用方式（黑色的表笔接电源“-”端，红色的表笔接电源“+”端），此时请勿将芯片插入座中，以免电源部分有问题造成芯片烧坏。

测试61板电源和地是否有短路；

条件：

断开电源并拔掉电池盒，将J5的2、3脚用跳线帽短接；

步骤：

用万用表测量J10的两脚的电阻是否为零；

现象1：

电阻为零；

结论：

焊接过程中可能造成短路了；

解决办法：

进行电源部分的排查；

现象2：

电阻大于300欧姆；

正常，进入Step2。

测试61板电源部分器件是否工作正常；

将三节5号电池装入电池盒中，接到J10处，将电池盒开关拨到ON处；

将电池盒开关拨到ON处；

发光二极管D1没点亮，立即将电源断开，进入步骤4的测试；

电源部分器件有问题进入Step4；

发光二极管D1点亮；

正常，进入Step3。

测试61板上各器件电源供电是否正常；

用跳线冒把S5的1、2脚短接（选择了PROBE端）；

测试U1的第7脚电压----3.3v左右；

测试U4的第20脚电压----3.3v左右；

测试J4的第1脚电压----3.3v左右；

测试U2的第7、8脚电压----4.5v左右；

测试J6、J7、J8、J9的+端电压----4.5v左右（同上）；

电压不正常；

在供电的某个传输方向上出现了问题；

对照原理一步步排查；

电压正常；

正常，进行键盘部分测试。

测试61板电源部分哪个器件坏掉；

断开电源；

用万用表检查发光二极管是否坏掉，或者方向弄错；

测量J10的两端是否短路，如果是，先检查D3是否击穿；

如果J10没有短路，再测SPY0029的3脚与地是否短路，如果是，检测D4是否击穿（要先从板子将负极拖开测试），否则就是SPY0029坏掉了；

发光二极管不亮；

发光二极管坏掉；

更换发光二极管不亮；

D3或D4反向导通；

D3或D4被击穿；

更换D3或D4；

现象3：

3脚与地是短路；

焊接出错;

清除短路；

现象4：

接上电源，SPY0029无3.3V输出；

SPY0029坏掉；

更换SPY0029并重新测试。

3.1.2键盘部分

测试键盘输入是否正确

U1、U2、U4芯片座中不安放元件；

给61板通电，万用表选择电压档，利用万用表的负端（黑色表笔）接板子上的地（标示“-”的地方），万用表笔的正端（红色表笔）分别检测接IOA0、IOA1、IOA2;

把万用表笔的正端（红色表笔）放在IOA0上时，按下K1键，读取万用表上的电压值并记录，之后用同样的方法分别检测K2、K3电压值;

电压为零;

不正常；

更换按键，重新测试键盘部分;

电压为高电平;

正常，进入晶振部分测试。

3.1.3晶振部分

测试晶振工作是否正常；

U1、U2、U4芯片座中安放好元件；

给61板通电；

利用万用表的负端（黑色表笔）接板子上的地点（表示“-”的地方），万用表笔的正端（红色表笔）分别检测接OSCO、OSCI并记录；

并用示波器查看波形;

不可看到波形；

更换晶振，若还不行更换SPCE061A；

可以看到32768HZ的正弦波形；

正常，进行余下步骤。

3.1.4单片机I/O部分

查看是否有漏焊或虚焊；

U1、U2、U4芯片座中安放好元件（请确保芯片的正确插入）,不接喇叭,；

给61板通电，用下载器将程序1下载到61板上，若程序无法下载，先跳至数字部分74HC244的检查步骤。

利用万用表的负端（黑色表笔）接板子上的地点（表示“-”的地方），万用表笔的正端（红色表笔）分别检测接各I/O并记录；

电压正确（IOA口全为低,IOB口全为高）；

；

正常，进入音频输入部分的测试；

电压不正确；

排查漏焊或虚焊。

3.1.5音频输入部分

查看音频输入部分是否正常；

接上喇叭；

用排线分别将IOA口的低8位和IOB口的低8位相连，IOA口的高8位和IOB口的高8位相连，然后按下RESET复位键S1。

把J2的左边两脚短接，听到“I/O测试成功”后，按键3，（这个时候要是听见喇叭有很大的噪音，则是正常的现象，因为喇叭和麦克风离的近，解决的办法就是改变变位器的阻值，用一字螺丝刀顺时钟调节，直到噪音减少，要是还是不可以，就把喇叭取下，继续往下测试既可），采用示波器查看波形，测试点在板子的背面均已标示。

无波形

音频输入部分有问题；

按照原理图和各区元件排序表中给出的器件顺序查找音频输入部分的问题；

有不规则波形出现；

正常，进入音频输出部分测试。

3.1.6音频输出部分

查看音频输出部分是否正常；

接音频输入部分的条件，继续测试；

采用示波器查看波形，测试点在板子的背面均已标示；

无波形；

音频输出部分不正常；

按照原理图和各区元件排序表中给出的器件顺序查找音频输出部分的问题；

正常，进入74HC244部分测试；

3.1.7数字部分

74HC244

查看74HC244外围电路是否连接正确；

断开电源，数字万用表选择鸣叫功能；

S5用跳线帽把1、2脚短接，测试点在板子的背面均已标示；

应该接通的地方没有接通；

连接有问题；

按照原理图和各区元件排序表中给出的器件顺序查找连接问题；

各部分测试正确；

正常，进入D/A部分测试。

3.1.8D/A部分

测试D/A

用排线分别将IOA口的低8位和IOB口的低8位相连，IOA口的高8位和IOB口的高8位相连，然后按下RESET复位键S4；

把J2的左边两脚短接，听到“I/O测试成功”后，按键3，采用示波器查看J2的DAC1上波形，对着MIC大声说话;

无振幅随声音变化而变化的波形;

D/A部分有问题;

更换芯片SPCE061A；

有振幅随声音变化而变化的波形;

正常，进入A/D部分测试。

3.1.9A/D部分

测试A/D；

听到“I/O测试成功”后，按键2；

听到“A/D测试不成功”；

A/D部分有问题；

听到“A/D测试成功”；

正常，进入PWM输出部分测试。

3.1.10PWM输出部分

测试PWM

用下载器将程序2下载到61板上

（1）按键KEY1后利用示波器观测IOB8的占空比（1/16）波形；

（2）按键KEY2后利用示波器观测IOB8的占空比（5/16）波形