來(lái)自高中的小同志的作品
兄弟，
情同手足，肝膽相照
手拉手，心連心，一起走
從高二上學(xué)期開始，漸漸感受到班里一種團(tuán)結(jié)，兄弟的情義正在匯聚，微妙而又美好。
在下學(xué)期開始的通用技術(shù)作品制作中，這種情義越來(lái)越濃，小組們一起努力，做出了七件精致的作品。有海盜船、萬(wàn)寧大橋、古代戰(zhàn)車、傻妞智能家居、風(fēng)車、沙漠酒吧，還有溫馨的臺(tái)燈。還有接下來(lái)的電子套件的焊接制作等活動(dòng)。
漸漸展現(xiàn)出制作的興趣和熱情，
基于這份珍貴情感，我制作了這么一個(gè)趣味性電子作品“兄弟之心”，以紀(jì)念這美好的三年。
像往常一樣，用法，原理，制作過(guò)程，程序源代碼，總結(jié)，尾巴，一個(gè)也不少。
用法：
兄弟兩人將兄弟之心懸掛于胸前，心正在緩慢跳動(dòng)。
當(dāng)彼此在一起的時(shí)候，兩顆心，相應(yīng)相伴，一起同頻率快速跳動(dòng)。
原理：
通過(guò)紅外通訊協(xié)議（非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議），兩顆心互相握手通訊，協(xié)議達(dá)成即完成非己識(shí)別，改變LED閃動(dòng)頻率。
制作過(guò)程：
2014年5月1日
繪制電路圖
單片機(jī)采用便捷的STC單片機(jī)，STC12LE5608AD。該單片機(jī)為3.3V單片機(jī)，我電池部分打算用紐扣電池，直接扣在電路板上，方便攜帶。更別說(shuō)要掛一個(gè)電池盒了。我主打輕量級(jí)的設(shè)計(jì)方案。
為了使表面更加簡(jiǎn)潔，電阻、三極管等，全部換成了貼片的封裝，額外增加了四個(gè)測(cè)試點(diǎn)，VCC、GND、RXD、TXD，用來(lái)串口通信的，編程 ，調(diào)試離不開這個(gè)，同時(shí)，也設(shè)計(jì)為貼片的形式，就是一個(gè)焊盤，不穿孔，到時(shí)候編程的時(shí)候把線頭焊上去就行。
外接12M晶振，也采用貼片封裝。LED用5mm白發(fā)紅，各串聯(lián)1.5K的電阻。至于紅外LED，用一個(gè)3mm的，接收頭用紅外一體化接收頭。本來(lái)是一起在網(wǎng)上買的，后來(lái)居然發(fā)現(xiàn)漏了接收頭，無(wú)奈，在欽州的電子商場(chǎng)里一找，幸好，有！價(jià)格。。汗顏吶！五元一個(gè)��！
兩個(gè)NPN三極管控制紅外LED、心形LED。雖然STC單片機(jī)的IO普遍具有強(qiáng)推挽輸出功能，但是為了降低芯片負(fù)擔(dān)，用兩個(gè)小三極管也不是什么難事。
檢查設(shè)計(jì)規(guī)則無(wú)沖突后，進(jìn)入PCB制作階段。
設(shè)定電路板尺寸，自動(dòng)導(dǎo)入電子元件封裝。。可惜，STC單片機(jī)這個(gè)封裝沒(méi)有，自己畫了一個(gè)。一片混亂哈哈��！但不要討厭這亂七八糟的連線，暫時(shí)無(wú)視它先把元件布局好。主要是先將LED擺出個(gè)心形。后面你不得不依靠這些飛線完成PCB的設(shè)計(jì)。
人工布線完成。加上了版權(quán)作者信息。在你布局好元件后，在進(jìn)行布線的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)屏蔽掉所有飛線，只保留且突出顯示你正在布的這條，利用這些飛線一路指引你要連通哪個(gè)地方。這就是CAD和人工制圖的區(qū)別之一了。自動(dòng)完成由電路圖到PCB的轉(zhuǎn)換，只要你電路圖沒(méi)畫錯(cuò)，PCB也肯定不會(huì)錯(cuò)，除非你違反規(guī)則。線寬20mil，電路密度不高的情況下，對(duì)于自制PCB，盡量寬線寬。
因?yàn)槲也恍枰z印層，所以那些黃色的標(biāo)識(shí)符可以無(wú)視了。
這次PCB設(shè)計(jì)，相比以前，有兩大特點(diǎn)：
一、走線走曲線，一方面是好看，另一方面邊緣平滑，不僅干擾低，而且是在以后的使用中不會(huì)刮、碰到有鋒利的角，增加線路穩(wěn)定性。
二、走線與焊盤的連接處通通進(jìn)行“補(bǔ)淚滴”處理，是為了防止鉆孔精確度造成的誤差損失和讓焊接更牢固。 
通過(guò)DRC檢查后，將線路圖用噴墨打印機(jī)打印到菲林膠片上，同時(shí)導(dǎo)出鉆孔位圖。又進(jìn)入下一階段啦！準(zhǔn)備覆銅板進(jìn)行PCB制作。
打印出來(lái)的菲林膠片，打印質(zhì)量調(diào)到最高，對(duì)比度最大。一定要黑，高端大氣上檔次的黑！如果有地方不夠黑，用黑色油性筆修補(bǔ)。
刷上UV自干型感光油墨，自然晾干三四個(gè)小時(shí)就可以進(jìn)行下一步了。
一定要確保油墨完全干了，不粘了，再將膠片放在板上。否則等下一曝光，紫外線燈的溫度會(huì)讓油墨和膠片粘在一起，等下你把油墨都給拔了就完了。對(duì)齊平行邊線，然后用一塊透明玻璃壓住。
用黑燈泡發(fā)出紫外線燈光照射電路板曝光。曝光時(shí)間6分鐘，我每次都是用這個(gè)時(shí)間，感覺(jué)效果不錯(cuò)，沒(méi)有過(guò)度曝光，也沒(méi)有沒(méi)曝光完全。自己的經(jīng)驗(yàn)啦。跟你之前刷的油墨厚度有關(guān)，兩者互相配合才行。
然后丟進(jìn)顯影液顯影。顯影液濃度不能貪快而調(diào)高，否則會(huì)抑制油墨的脫落，這種抑制你怎么掃也掃不掉，但當(dāng)你稍微加一點(diǎn)水進(jìn)去后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，嘩啦瞬間全部脫完了，連線路部分都不剩，光碌碌的……
放進(jìn)三氯化鐵溶液腐蝕掉多余的銅。抱歉，我真的沒(méi)有找到有什么環(huán)保點(diǎn)的試劑，網(wǎng)上流傳有一種藍(lán)色環(huán)保蝕刻劑，但效果不如三氯化鐵來(lái)得好，而且需要持續(xù)震蕩。
噔噔噔！蝕刻、脫模完成。
接下來(lái)，這個(gè)作品，我有個(gè)特別的地方，那就是自己做貼圖，做外觀。
怎么做呢？ 不可能有什么現(xiàn)成的符合我的主題的貼圖吧。
這種方法是我首次應(yīng)用啊，直接用感光油墨來(lái)印刷圖案。
其實(shí)電路板印制圖案一般用其他更加穩(wěn)固的油墨，比如文字UV油墨等…但我沒(méi)有買，直接用抗蝕刻的感光油墨來(lái)做了。
電腦通過(guò)PS，畫好之后，同樣打印到菲林膠片上。黑色部分建議做得大一點(diǎn)，你等一下涂油墨的時(shí)候如果不小心涂得太廣了，導(dǎo)致那部分沒(méi)有被遮擋到，曝光之后，那部分油墨就沒(méi)辦法弄掉了，會(huì)很難看。除非你愿意一舉丟進(jìn)脫模劑里，然后重新來(lái)過(guò)。
在電路板的正面，即沒(méi)有銅的那一面涂上感光油墨，還是吸附得上的。
同樣，進(jìn)行曝光，顯影，馬上得到了效果。為了更加牢固，顯影之后，再放回紫外燈下重復(fù)曝光一次，時(shí)間十幾分鐘。同時(shí)，為了防止平時(shí)玩著玩著刮掉，我最后在上面粘了一層透明膠帶，也算是貼膜了吧，哈哈！
接下來(lái)進(jìn)行鉆孔。
由鉆孔的位圖生成CNC雕刻機(jī)的刀路圖，生成G代碼，導(dǎo)入CNC。
電路板放平后，精度好的話，你只需要找一個(gè)定位點(diǎn)就夠了。
接下來(lái)，就是CNC的Show Time !~~~
我泡杯茶，聽音樂(lè)，看報(bào)紙去了哈哈哈�。�
鉆孔完成�？�！還是很準(zhǔn)滴！
接下來(lái)用萬(wàn)用表進(jìn)行飛針檢查，確認(rèn)沒(méi)有短路的地方，就可以焊接了。這個(gè)檢查，要是在工廠里，試想一下，一塊板被固定在墻上，然后成百上千的針如暴風(fēng)驟雨般刺向電路板的每一個(gè)焊盤……啊啊啊啊�。∥曳路鹇牭搅穗娐钒宓膽K叫，那叫一個(gè)慘不忍睹吶��！
首先焊接芯片，我用的是先破壞后修復(fù)的焊接方法。使勁堆錫，讓每個(gè)引腳充分浸透焊錫，然后蘸松香，焊錫輕輕松松就可以被烙鐵頭帶走。前提是你的烙鐵要有很強(qiáng)的吸焊能力，這種能力源自于第一次使用時(shí)的錫化和后期的保養(yǎng)，還有熟練的操作技能，否則你要不就用一些銅線輔助帶錫，要不就不要玩這招了……
我還沒(méi)堆滿錫就拍了的照片，大家不要以為這樣就可以了。
然后，吸走焊錫后，引腳與焊盤緊密相連，同時(shí)又不會(huì)與相鄰引腳粘連。注意用放大鏡仔細(xì)查看是否真的有粘連。
其實(shí)，放大鏡對(duì)我來(lái)說(shuō)真的好難看，看得我眼都暈了。那是九十年代那些老電工師傅用的裝備了，現(xiàn)在我們21世紀(jì)來(lái)點(diǎn)高科技的，用什么呢？
嘻嘻�。。∈謾C(jī)！現(xiàn)在的智能手機(jī)，好的攝像頭，其微距拍攝能力不是蓋的，拍得比放大鏡還清晰。同時(shí)，還有閃光燈功能，讓閃光燈在背后照射，不管多小的錫球，總能產(chǎn)生一個(gè)違和的點(diǎn)，你不可能看不到。
焊接程序調(diào)試線，從此，這根線一直跟隨著裝置的成長(zhǎng)……直到那一天的到來(lái)。
還有一個(gè)LED燈，紅外發(fā)射燈，接收頭。
電源開關(guān)部分真是失策，焊接的時(shí)候一不小心發(fā)現(xiàn)沒(méi)有這種推拉式的開關(guān)了，可是線路封裝、鉆孔已經(jīng)定型，欽州沒(méi)有這種開關(guān)賣，我只好臨時(shí)改一下，用一些自鎖開關(guān)代替了。
分別對(duì)兩塊電路板寫入程序，用數(shù)字示波表輔助調(diào)試紅外通訊的協(xié)議。測(cè)量下降沿的實(shí)際時(shí)間與理論值的誤差，等。幫助更快地解決通訊問(wèn)題。
這里單片機(jī)是沒(méi)有片上調(diào)試功能的，調(diào)試程序沒(méi)有那么方便。當(dāng)然你可以借助一些信號(hào)，比如那盞紅色LED燈，本來(lái)是要做顯示的，你可以在程序中判斷執(zhí)行到哪里了，哪里有沒(méi)有被執(zhí)行，執(zhí)行了就順便插一句代碼讓它點(diǎn)亮�；蛘咄鵓C機(jī)送回一些數(shù)據(jù)。這樣你就知道程序的問(wèn)題所在了。當(dāng)然什么單步調(diào)試之類的在這里真算是是奢侈品，別想啦，因地制宜，隨機(jī)應(yīng)變了。
這就是兩個(gè)裝置之間互相發(fā)送的信號(hào)的數(shù)據(jù)段的波形，有經(jīng)驗(yàn)的朋友應(yīng)該可以讀出是0x42吧。對(duì)我來(lái)說(shuō)，42是初中生活里一個(gè)充滿意義的數(shù)字，高中里則是14 。但為什么這里不用14而用42？隨便隨便了，通訊協(xié)議的東西，你可以自己定義。真想找個(gè)理由的話，那便是：人總是在現(xiàn)在懷念過(guò)去。
紅外數(shù)據(jù)收發(fā)測(cè)試成功！最遠(yuǎn)達(dá)到2.4米。由于雙方遵守紅外編碼協(xié)議，載波了的信號(hào)，具有很強(qiáng)的抗干擾性能。同時(shí)，達(dá)到這個(gè)距離也是載波的功勞，38KHz脈沖波給LED帶來(lái)的峰值電流很大，可以瞬間發(fā)射出很亮的紅外燈光，使之傳播更遠(yuǎn)。
當(dāng)然這距離還可以更遠(yuǎn)。像電視機(jī)、空調(diào)遙控器那些，不來(lái)個(gè)三四米以上你是沒(méi)法用的。
至此，這四根調(diào)試線的使命也就到了盡頭，標(biāo)志著芯片程序調(diào)試完成，從電路板上脫離。唯一留下的，就是芯片里的程序和即將帶給大家的歡樂(lè)，還有那四個(gè)孤零零的焊點(diǎn)。
最后，把所有元器件焊接完畢。作品做成了！兄弟之心。
程序源代碼：
討厭的QQ空間，一發(fā)上來(lái)，那些原有的代碼縮進(jìn)沒(méi)了。
/* 2014年5月11日00:05:20
單片機(jī)型號(hào): STC12LE5608AD
程序編寫：楊宇慶
晶振：12M
*/
#include "STC.h"
#include <intrins.h>
sbit LED=P3^5;
sbit IRS=P3^7;
sbit IRR=P3^2;//also P1^3
//P01、P02被固定為GND。為方便電路板布線。
bit F_SendWave=0;//是否亮起紅外LED燈，若不亮起，發(fā)射過(guò)程相當(dāng)于等待N個(gè)脈沖
unsigned int WaveTimes=0;//脈沖計(jì)數(shù)
unsigned int IRtime[16]={0};//數(shù)據(jù)段里每次脈沖相隔的時(shí)間
bit IRrecvOK=0;
void Timer0Init(void);
void Send_low(void);
void Send_high(void);
void Send_data_0(void);
void Send_data_1(void);
void SendDat(unsigned char dat);
void Recive();
void Delay50ms()//@12.000MHz
{
unsigned char i, j, k;
_nop_();
_nop_();
i = 3;
j = 72;
k = 161;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
void Delay500ms()//@12.000MHz
{
unsigned char i, j, k;
_nop_();
_nop_();
i = 23;
j = 205;
k = 120;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
void UartInit(void)//9600bps@12.000MHz
{
PCON &= 0x7F;//波特率不倍速
SCON = 0x50;//8位數(shù)據(jù),可變波特率
AUXR |= 0x40;//定時(shí)器1時(shí)鐘為Fosc,即1T
AUXR &= 0xFE;//串口1選擇定時(shí)器1為波特率發(fā)生器
TMOD &= 0x0F;//清除定時(shí)器1模式位
TMOD |= 0x20;//設(shè)定定時(shí)器1為8位自動(dòng)重裝方式
TL1 = 0xD9;//設(shè)定定時(shí)初值
TH1 = 0xD9;//設(shè)定定時(shí)器重裝值
ET1 = 0;//禁止定時(shí)器1中斷
TR1 = 1;//啟動(dòng)定時(shí)器1
ES=1;
EA=1;
}
void UartSendChar(unsigned char dat)
{
SBUF = dat;
while(!TI);
TI = 0;
}
void Timer0Init(void)//13微秒@12.000MHz
{
AUXR |= 0x80;//定時(shí)器時(shí)鐘1T模式
TMOD &= 0xF0;//設(shè)置定時(shí)器模式
TMOD |= 0x01;//設(shè)置定時(shí)器模式
TL0 = 0x64;//設(shè)置定時(shí)初值
TH0 = 0xFF;//設(shè)置定時(shí)初值
TF0 = 0;//清除TF0標(biāo)志
TR0 = 1;//定時(shí)器0開始計(jì)時(shí)
ET0=1;
EA=1;
}
void tm0_isr() interrupt 1
{
if (F_SendWave)//中斷兩次，完成高低的跳變才算發(fā)射了一個(gè)脈沖，所以定時(shí)器周期是13us，這樣才是26us的脈沖即38KHz
{
IRS=!IRS;
}
else
IRS=0;
WaveTimes++;
TL0 = 0x64;//設(shè)置定時(shí)初值
TH0 = 0xFF;//設(shè)置定時(shí)初值
}
void Send_high(void)
{
WaveTimes=0;
F_SendWave=1;
while(WaveTimes<40);
}//電平跳變一次算為一個(gè)脈沖
void Send_low(void)
//發(fā)送寬度0.52ms的低電平延時(shí)，40個(gè)脈沖。脈沖寬度0.52ms
{
WaveTimes=0;
F_SendWave=0;
while(WaveTimes<40);
}
void Send_data_1(void)//發(fā)送編碼1
{//120
Send_low();//40
Send_low();//40
Send_high();
}
void Send_data_0(void) //發(fā)送編碼0
{
Send_low();//40
Send_high();
}
void SendDat(unsigned char dat)
{
unsigned char i=0;
unsigned char Sdat1=~dat;
TL0 = 0x64;//設(shè)置定時(shí)初值
TH0 = 0xFF;//設(shè)置定時(shí)初值
Send_high();
Send_high();
Send_high();
Send_high();
Send_high();
Send_high();
Send_low();//40
Send_high();//引導(dǎo)的終止信號(hào)，下降沿到來(lái)開始計(jì)時(shí)
//240個(gè)脈沖3.12ms+80個(gè)脈沖，非標(biāo)準(zhǔn)9ms
for (i=0;i<8;i++)//發(fā)送數(shù)據(jù)碼
{
if (dat&0x01==0x01)
Send_data_1();
else
Send_data_0();
dat>>=1;
}
//地址碼、地址反碼、數(shù)據(jù)反碼部分不發(fā)送。
Send_low();
Send_low();
Send_low();
Send_low();
Send_low();
Send_low();
//結(jié)尾
}
void Recive()
{
F_SendWave=0;
TL0 = 0x64;//設(shè)置定時(shí)初值
TH0 = 0xFF;//設(shè)置定時(shí)初值
IT0 = 1; //指定外部中斷0下降沿觸發(fā)，INT0 (P3.2)
EX0 = 1; //使能外部中斷
}
void Ex0_isr(void) interrupt 0
{
static unsigned char i=0;
//紅外一體接收頭保持高電平。接收到38KHz的紅外光時(shí)，會(huì)拉下低電平，直到500ms左右超時(shí)或者紅外光消失。
if (WaveTimes>240)//理論值260
{
i=0;
WaveTimes=0;
//LED=!LED;
//LED=1;
//SBUF=WaveTimes;
}
else
{
IRtime[ i]=WaveTimes;
WaveTimes=0;
i++;
if (i==8)
{
IRrecvOK=1;
EX0=0;
i=0;
}
}
}
unsigned char IRproc()
{
unsigned char i=0;
unsigned char dat1=0;
if (IRrecvOK)
{
//LED=!LED;
for (i=0;i<8;i++)//接收數(shù)據(jù)碼
{
dat1>>=1;
if (IRtime[ i]>100 && IRtime[ i]<150)//理論值80~120
{
dat1|=0x80;
//LED=!LED;
}
}
IRrecvOK=0;
}
return dat1;
/*數(shù)據(jù)反碼驗(yàn)證，由于不發(fā)送，所以此處驗(yàn)證取消。
//if (((dat1&0xFF00)>>8)==(~(dat1&0x00FF)))
if (dat1&0x00FF == ~0x42)
return 0x42;
else
return 0;
*/
}
void LEDfast()
{
unsigned char i=0;
for (i=0;i<10;i++)
{
LED=!LED;
Delay50ms();
}
}
void LEDslow()
{
unsigned char i=0;
LED=!LED;
Delay500ms();
}
void main()
{
unsigned int r1=0;
Timer0Init();
//UartInit();
//SBUF=0x88;
//LED=0;
while(1)
{
SendDat(0x42);
Delay50ms();//此處延時(shí)50ms，
//發(fā)射出去的光的能量已經(jīng)耗盡得差不多了，然后再開始接收，不會(huì)接收到自己發(fā)出的信號(hào)
//同時(shí)，此處的延時(shí)會(huì)導(dǎo)致傳輸距離縮短。
//如若沒(méi)有延時(shí)，需要兩塊電路板燒寫不同的程序，即發(fā)射不同的信號(hào)，互相識(shí)別對(duì)方的。
Recive();
Delay50ms();
if(IRproc()==0x42)
{
LEDfast();
//SBUF=0xF5;
}
else
{
LEDslow();
}
}
}
總結(jié)：
在本次制作中，流程還可以優(yōu)化一下。應(yīng)該先鉆孔，后做圖案。因?yàn)殂@孔時(shí)的震動(dòng)很容易把圖案給抹掉。
在調(diào)試程序的時(shí)候，對(duì)于這種數(shù)字電路的信號(hào)，邏輯分析儀比示波器來(lái)得更直接，更方便。而且價(jià)格也很便宜，還能解析各種總線。示波器主要用來(lái)檢測(cè)模擬電路中的波形，有沒(méi)有毛刺，是否平緩等。
之所以不采用標(biāo)準(zhǔn)紅外通訊協(xié)議，是因?yàn)椴捎盟鼤?huì)容易對(duì)周圍具有紅外遙控功能的電器設(shè)備產(chǎn)生干擾。我在這協(xié)議的基礎(chǔ)上進(jìn)行了部分修改。另外，基于虛擬語(yǔ)氣，這顆心能利用這種紅外線，心靈感應(yīng)地控制身邊的電器那是再好不過(guò)的了。
剛才也說(shuō)了，傳輸距離還可以更長(zhǎng)。但是，追求再高超的技術(shù) ，也得要考慮實(shí)際需要啊。本作品的實(shí)際功能是要表達(dá)兄弟之間見(jiàn)面的激動(dòng)之情和心中永不消退的默契。距離要適中，如果老遠(yuǎn)就能感應(yīng)到兄弟的存在，你會(huì)不會(huì)為找不到對(duì)方，而擔(dān)心發(fā)愁呢？心知就在身邊卻仍無(wú)法遇見(jiàn)。
紅外通訊技術(shù)在以前，可是蓬勃發(fā)展的一項(xiàng)技術(shù)，不亞于現(xiàn)在的NFC 。其成本極低，不需要實(shí)線連接，但傳輸速率較慢，丟包率不理想。這項(xiàng)技術(shù)漸漸被人們遺棄，由原來(lái)的雙工到現(xiàn)在只用在遙控器上的“你發(fā)我收”——單發(fā)單收。其實(shí)，一項(xiàng)技術(shù)有一半是不應(yīng)該因?yàn)槠淙秉c(diǎn)而放棄，人們還應(yīng)該更多地尊重它的優(yōu)點(diǎn)，在未來(lái)合適的地方說(shuō)不定它還能派上用場(chǎng)。
比如，這項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)在可以用在智能家居里，主機(jī)對(duì)各個(gè)開關(guān)，傳感器的控制上。墻壁開關(guān)等都是在很長(zhǎng)一段時(shí)間里不會(huì)移動(dòng)的物體，使用紅外通訊技術(shù)比使用WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)所帶來(lái)的電磁輻射小很多，很多。維修成本也很低。過(guò)多的依賴WiFi網(wǎng)絡(luò)會(huì)使得信號(hào)變得擁擠。
尾巴：
一個(gè)城市的落后，給人們帶來(lái)的不便真是不小。昂貴的價(jià)錢，甚至連貨都沒(méi)有，越來(lái)越發(fā)展的科技技術(shù)和停滯不前的物質(zhì)供給的矛盾，不得不迫使人們產(chǎn)生了網(wǎng)購(gòu)的想法，也因此促進(jìn)了電子商務(wù)和物流業(yè)的繁榮。但若是要想被網(wǎng)購(gòu)，這基礎(chǔ)還是要打牢呀！
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