三個月學(xué)會51單片機(jī)和PCB制板軟件，最終做出“產(chǎn)品級”時鐘電路板

ID:91402 · 發(fā)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(yī)院手術(shù)室控制面板里的時鐘壞了，時間靜止，按按鍵調(diào)節(jié)也沒有反應(yīng)。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(qū)動大尺寸數(shù)碼管，TPIC6B595N有鎖存數(shù)據(jù)功能。51內(nèi)核單片機(jī)采用動態(tài)掃描數(shù)碼管方式顯示時間。

根據(jù)故障現(xiàn)象分析如下：

1. 單片機(jī)有程序跑飛或死機(jī)的可能。單片機(jī)出問題，按按鍵也會沒反應(yīng)，數(shù)碼管顯示數(shù)字也會靜止。

2. 數(shù)碼管顯示時間靜止，可能是驅(qū)動數(shù)碼管顯示芯片損壞所致。并且按按鍵數(shù)碼管沒反應(yīng)這個現(xiàn)象可以佐證數(shù)碼管驅(qū)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)問題。我開始懷疑晶振有問題，更換單片機(jī)和時鐘芯片的晶振后，故障依然存在，順帶換掉負(fù)載電容，還是沒有效果。接下來只能更換驅(qū)動數(shù)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(jì)是單片機(jī)程序有問題。只能找廠家買個新的板子了。

ID:91402 · 發(fā)表于 2016-2-16 10:15

請大家不要插樓哈，不斷更新中

ID:91402 · 發(fā)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(yōu)惠，真是獅子大開口��！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?yàn)槲腋揪蜎]學(xué)過如何畫PCB板，那時候我還認(rèn)為這個東西非常高深，不是一般的人能玩的轉(zhuǎn)的。而且我平時做的小東西都是用MSP430F149這款單片機(jī)，個人感覺這款單片機(jī)不適合用來做大尺寸時鐘。另外我同事在大學(xué)時接觸過51單片機(jī)，但是工作幾年他也把單片機(jī)忘的差不多了。

其實(shí)我們主要的目的是正好利用這個機(jī)會學(xué)點(diǎn)東西，自己不逼自己一把，你永遠(yuǎn)不知道自己有多優(yōu)秀！基于很多方面考慮，我半年前就想著學(xué)學(xué)51單片機(jī)，雖然有很多搞單片機(jī)的大牛吐槽51單片機(jī)，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(xué)習(xí)板，開始自學(xué)51單片機(jī)。

因?yàn)閷W(xué)過MSP430類型的單片機(jī)，有了點(diǎn)基礎(chǔ)，所以51還是很好上手的。接下來，我先動手焊接了大尺寸數(shù)碼管顯示部分（下圖）和其它外圍芯片

ID:64089 · 發(fā)表于 2016-2-19 09:16

然后就沒有然后了？？？繼續(xù)啊，好像還沒有直播完。

ID:91402 · 發(fā)表于 2016-2-19 11:25

nsj21n 發(fā)表于 2016-2-19 09:16
然后就沒有然后了？？？繼續(xù)啊，好像還沒有直播完。

有“然后”，哈哈，馬上更新

ID:91402 · 發(fā)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(diào)試。

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

因?yàn)槲易龀鰜淼倪@個時鐘電路板要給手術(shù)室使用，所以絕對不能讓出現(xiàn)上面的狀況，我一直懷著“做產(chǎn)品”的心態(tài)來設(shè)計(jì)時鐘電路板，既然是產(chǎn)品，那么它的基本功能和穩(wěn)定性，特別是穩(wěn)定性是我必須要保證的！

還有一點(diǎn)要補(bǔ)充一下，就是硬件電路設(shè)計(jì)，這個也是很耗時間的。因?yàn)槲矣玫氖撬膫€1.8寸和兩個1.2寸的大尺寸數(shù)碼管，所以必須加驅(qū)動芯片來驅(qū)動數(shù)碼管，這也就是我為什么會設(shè)計(jì)兩款時鐘電路板，下面會提到的。

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

經(jīng)過三個多月的折騰，終于調(diào)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?guī)臀疑a(chǎn)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(yán)實(shí)

、

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(yùn)行正常�。�！心中特別高興。

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

緊接著我又重新設(shè)計(jì)硬件電路和程序，做了一款新的時鐘電路板。很幸運(yùn)，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(fā)表于 2016-2-20 08:16

新款時鐘電路板安裝到手術(shù)室里使用已經(jīng)有將近四個月了，至今依然穩(wěn)定運(yùn)行，中間沒有出現(xiàn)過問題。

新款板子比上面的那款復(fù)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(diào)節(jié)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(jù)測試，時鐘每天會快1-4秒，具體要看負(fù)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(fā)的工程師們真心是不容易，曾經(jīng)有好多次調(diào)程序調(diào)到想吐。有一段時間，因?yàn)樽臅r間太長，導(dǎo)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(xué)一些實(shí)用的東西，我們最好要有著做一個“產(chǎn)品”的態(tài)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(fā)表于 2016-2-20 11:24

學(xué)習(xí)了！��！

ID:99538 · 發(fā)表于 2016-2-23 22:30

很厲害的，為啥你到醫(yī)院去了

ID:91402 · 發(fā)表于 2016-2-24 08:17

smilefff 發(fā)表于 2016-2-23 22:30
很厲害的，為啥你到醫(yī)院去了

我是醫(yī)學(xué)院校里生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)畢業(yè)的，我們專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生一般都去醫(yī)院設(shè)備科工作

ID:91402 · 發(fā)表于 2016-2-24 08:18

JY腳印發(fā)表于 2016-2-20 11:24
學(xué)習(xí)了�。。�

互相學(xué)習(xí)

ID:107249 · 發(fā)表于 2016-3-4 14:42

支持一下，我也是搞設(shè)備維護(hù)多年，最近想改進(jìn)一款視頻分配板，準(zhǔn)備學(xué)習(xí)制板。
你的學(xué)習(xí)視頻哪里來的？

ID:102058 · 發(fā)表于 2016-3-8 14:58

capacitance_1 發(fā)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(yōu)惠，真是獅子大開口��！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(fā)表于 2016-3-9 08:23

yixiaobu95 發(fā)表于 2016-3-4 14:42
支持一下，我也是搞設(shè)備維護(hù)多年，最近想改進(jìn)一款視頻分配板，準(zhǔn)備學(xué)習(xí)制板。
你的學(xué)習(xí)視頻哪里來的？

留個郵箱我發(fā)給你吧

ID:91402 · 發(fā)表于 2016-3-9 08:26

wxddjc 發(fā)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(shè)備上比較適合。

ID:103308 · 發(fā)表于 2016-3-11 22:49

贊一個

ID:102720 · 發(fā)表于 2016-3-13 23:42

學(xué)習(xí)視頻可以發(fā)我一下嗎 450939336@qq.com

ID:105313 · 發(fā)表于 2016-3-19 09:23

吹牛不要本錢

ID:91402 · 發(fā)表于 2016-3-19 11:38

guobd 發(fā)表于 2016-3-19 09:23
吹牛不要本錢

哈哈！大神面前獻(xiàn)丑了

ID:106804 · 發(fā)表于 2016-3-27 19:24

capacitance_1 發(fā)表于 2016-2-24 08:17
我是醫(yī)學(xué)院校里生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)畢業(yè)的，我們專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生一般都去醫(yī)院設(shè)備科工作

為小伙子的求知精神點(diǎn)贊

ID:91402 · 發(fā)表于 2016-3-28 08:08

fshjie 發(fā)表于 2016-3-27 19:24
為小伙子的求知精神點(diǎn)贊

感謝感謝

ID:115111 · 發(fā)表于 2016-5-6 05:51

guobd 發(fā)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(xiàn)在有很多所謂的“產(chǎn)品”其實(shí)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(xì)的制作經(jīng)歷給大家學(xué)習(xí)，本質(zhì)上已經(jīng)超出一款產(chǎn)品的意義了.怒贊一個.

ID:64040 · 發(fā)表于 2016-5-6 20:52

支持開源！

ID:33931 · 發(fā)表于 2016-5-6 21:54

真厲害

ID:118480 · 發(fā)表于 2016-5-8 20:24

建議樓主用51單片機(jī)加個時鐘模塊！精度會提高的！DS12C887

ID:119368 · 發(fā)表于 2016-5-8 21:38

感覺好優(yōu)秀呀

ID:127936 · 發(fā)表于 2016-7-1 06:41

收藏一下！

ID:106597 · 發(fā)表于 2016-7-25 16:22

求學(xué)習(xí)資料，謝謝啦！973077352@qq.com

ID:57149 · 發(fā)表于 2016-7-26 11:09

三個月定，真快，真刻苦，學(xué)習(xí)了！

ID:134803 · 發(fā)表于 2016-7-30 10:26

真棒��！

ID:91402 · 發(fā)表于 2016-7-31 14:07

小文01 發(fā)表于 2016-7-30 10:26
真棒！！

互相學(xué)習(xí)。

ID:126318 · 發(fā)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(shí)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(fā)表于 2016-8-1 08:16

ELUVOLES 發(fā)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(shí)這板子最多100大洋差 ...

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

ID:142952 · 發(fā)表于 2016-10-16 17:18

51羊片機(jī)和PCB制作軟件視頻資料有嗎？如有怎樣獲取，謝謝。

ID:142952 · 發(fā)表于 2016-10-16 17:21

學(xué)完51單片機(jī)，我們可以自己做工控PLC主板嗎？

ID:142952 · 發(fā)表于 2016-10-16 17:24

學(xué)習(xí)51單片機(jī)視頻資料怎么獲取��？

ID:142952 · 發(fā)表于 2016-10-16 17:31

哪位大神給我發(fā)個51單片機(jī)學(xué)習(xí)視頻資料。

ID:135713 · 發(fā)表于 2016-10-17 09:15

感謝分享！

ID:141595 · 發(fā)表于 2016-10-18 12:11

為什么不用時鐘模塊呢

ID:153199 · 發(fā)表于 2016-12-16 15:58

懷疑還是硬件問題

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三個月學(xué)會51單片機(jī)和PCB制板軟件，最終做出“產(chǎn)品級”時鐘電路板

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