利用紅外接收管的“光電導(dǎo)”特性，將扇葉旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)光遮擋產(chǎn)生的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可處理的脈沖信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)扇葉的測(cè)速。

以51單片機(jī)為基礎(chǔ)，通過紅外對(duì)管測(cè)量扇葉的旋轉(zhuǎn)速度，用4位數(shù)碼管顯示，超過規(guī)定轉(zhuǎn)速時(shí)，蜂鳴器警告。

在設(shè)計(jì)光電轉(zhuǎn)換電路時(shí)我們想象用紅外發(fā)光二極管和紅外接收管固定于旋轉(zhuǎn)物體定軸上，在轉(zhuǎn)軸上安裝一遮光板，板做成8葉扇形，當(dāng)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)光二極管、扇孔、光敏三極管在一條直線上，即有紅外光通過，其他時(shí)間則由于擋板作用，沒有光通過，紅外接收管接收紅外光轉(zhuǎn)化為一個(gè)脈沖，產(chǎn)生一個(gè)脈沖說明轉(zhuǎn)八分之一圈。這樣只需要測(cè)量一秒內(nèi)光敏三極管輸出脈沖個(gè)數(shù)，就知道轉(zhuǎn)速了，其中我們還利用施密特觸發(fā)器將光敏三極管產(chǎn)生的脈沖轉(zhuǎn)化為了方波。在設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)電路時(shí)，我們使用555定時(shí)器作為施密特觸發(fā)器。并用51單片機(jī)作為信號(hào)處理。顯示電路就是利用七段式數(shù)碼顯示器將數(shù)據(jù)顯示出來。

隨著測(cè)控技術(shù)的高速發(fā)展，電機(jī)的測(cè)速已經(jīng)成為安全生產(chǎn)必不可少的一部分，本次課程設(shè)計(jì)一方面是為了鞏固自己所學(xué)的知識(shí)，一方面是了深入了解生產(chǎn)生活:

1)進(jìn)一步熟練掌握單片機(jī)編程的方法和思想。

2)掌握555定時(shí)器接成斯密特觸發(fā)器的方法。

3)學(xué)會(huì)利用紅外對(duì)管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)。

4)進(jìn)一步掌握獨(dú)立式鍵盤的編程控制并認(rèn)識(shí)獨(dú)立式鍵盤在實(shí)際中的運(yùn)用。

5)增強(qiáng)對(duì)單片機(jī)的興趣及動(dòng)手能力， 并在此過程中學(xué)會(huì)對(duì)程序的逐步調(diào)試。

紅外測(cè)速儀可以將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，即可以將電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中對(duì)光線遮擋的頻率轉(zhuǎn)換為同等頻率的脈沖信號(hào)，通過單片機(jī)內(nèi)部信號(hào)處理，通過四位八段數(shù)碼管顯示轉(zhuǎn)速。另外處于安全的考慮，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過某一規(guī)定值時(shí)，蜂鳴器響以警告，按鍵2可以控制是否打開此功能。

1）測(cè)速方案：

采用紅外對(duì)管

紅外對(duì)管由紅外發(fā)光管和紅外接收管兩部分組成：

紅外線發(fā)射管在LED封裝行業(yè)中主要有三個(gè)常用的波段，如下850NM、875NM、940NM。根據(jù)波長(zhǎng)的特性運(yùn)用的產(chǎn)品也有很大的差異，850NM波長(zhǎng)的主要用于紅外線監(jiān)控設(shè)備，875NM主要用于醫(yī)療設(shè)備，940NM波段的主要用于紅外線控制設(shè)備

紅外線接收管功能與光敏接收管相似只是不受可見光的干擾，感光面積大，靈敏度高，屬于光敏二極管，一般只對(duì)紅外線有反應(yīng)。

2）顯示方案：

一個(gè)良好的顯示模塊對(duì)一個(gè)系統(tǒng)來說非常重要，所有操作結(jié)果和計(jì)時(shí)結(jié)果，都要通過顯示模塊來顯示出來，同時(shí)顯示模塊提供了良好的人機(jī)交互平臺(tái)。常用的顯示模式有LED 、8段數(shù)碼管顯示 、點(diǎn)陣顯示和液晶顯示。

方案1：液晶顯示屏

液晶顯示屏（LED）具有輕薄短小，低耗電量，無輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及形象穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，但由于液晶其成本偏高，在使用時(shí)，不能有靜電干擾，否則易燒壞其液晶的顯示芯片。

方案2：LED數(shù)碼管

led數(shù)碼管（LEDSegmentDisplays）是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等，led數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌�類型的�?shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖2是共陰和共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。led數(shù)碼管廣泛用于儀表，時(shí)鐘，車站，家電等場(chǎng)合。選用時(shí)要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長(zhǎng)等。

由于紅外管接收光信號(hào)后產(chǎn)生的脈沖波形并不穩(wěn)定，需要整形成邊沿陡峭的電壓波形方便單片機(jī)處理。

方案一：555定時(shí)器

555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。

方案二：74系列芯片

74系列芯片包括有74LS18雙四輸入與非門（施密特觸發(fā)）、74LS19六反相器（施密特觸發(fā)）、74132、74LS132、74S132、74F132、74HC132四2輸入與非施密特觸發(fā)器觸發(fā)器74221、74LS22174 HC221、74 C221雙單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器（有施密特觸發(fā)器）

方案三：LM393

LM393為雙電壓比較器集成電路，成本低，性能可靠，并可方便的接成正向輸入遲滯比較器電路提高抗干擾能力

綜合考慮到各方面因素，此課程設(shè)計(jì)采用紅外對(duì)管測(cè)速，LED數(shù)碼管顯示，NE555為整形芯片

總體框架圖如圖1

圖1 總體框架圖

由總體框架圖可知：整個(gè)設(shè)計(jì)以51單片機(jī)為主體，有兩個(gè)輸入，分別為紅外接收部分輸入，按鍵輸入部分輸入；兩個(gè)輸出，數(shù)碼管輸出，蜂鳴器輸出。

此設(shè)計(jì)以51單片機(jī)為數(shù)據(jù)處理的中心，紅外對(duì)管完成數(shù)據(jù)的采集，按鍵為輸入部分，四位八段數(shù)碼管和蜂鳴器為輸出部分。工作時(shí)，首先由紅外對(duì)管采集數(shù)據(jù)，經(jīng)555定時(shí)器整形后送往單片機(jī)外部中斷P3^2進(jìn)行處理，然后由四位八段數(shù)碼管進(jìn)行顯示，數(shù)碼管位選P1^4~P1^7口控制，段選由P0口8位控制，另外按鍵和蜂鳴器由P1^5~P1^7控制。

STC89C51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳（引腳圖如圖1-1所示），4kBytesFlash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDTC）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。

此外，STC89C51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。STC89C51單片機(jī)引腳圖如圖2

圖2 單片機(jī)引腳圖

本系統(tǒng)采用單片機(jī)STC89C51為控制核心，系統(tǒng)主要包括播放模塊、按鍵控制模塊、紅外對(duì)管和555芯片模塊。下面對(duì)各模塊的設(shè)計(jì)逐一進(jìn)行論證比較。

單片機(jī)復(fù)位時(shí)只要保持RST引腳接2us的高電平即可。在單片機(jī)啟動(dòng)0.1S后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這是時(shí)候10K電阻兩端的電壓接近于0V，RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，開關(guān)導(dǎo)通，這個(gè)時(shí)候電容兩端形成了一個(gè)回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個(gè)過程中，電容開始釋放之前充的電量。隨著時(shí)間的推移，電容的電壓在0.1S內(nèi)，從5V釋放到變?yōu)榱?.5V，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個(gè)時(shí)候10K電阻兩端的電壓為3.5V，甚至更大，所以RST引腳又接收到高電平。單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。

外接晶振引腳XTAL1和TXAL2接外部晶振和微調(diào)電容的一端。振蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。晶振電路結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率。晶振提高頻率越高，單片機(jī)運(yùn)行速度越快。單片機(jī)一切指令的執(zhí)行都是建立在晶振提供的時(shí)鐘頻率上。

另外此系統(tǒng)還設(shè)置了自鎖開關(guān)用來控制整個(gè)電路。

模塊原理圖如圖3

圖3 電源模塊和晶振模塊圖

1）數(shù)碼管的分類

數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（即多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。

2）四位八段共陰數(shù)碼管及上拉電阻

51系列的單片機(jī)如果是普通,沒有強(qiáng)輸出的的話,很難驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管,在實(shí)際應(yīng)用中,一般是需要添加三極管驅(qū)動(dòng)的。

數(shù)碼管的電流計(jì)算:每個(gè)段的電流乘以8,就當(dāng)你用的是紅色管,這樣電流可以設(shè)計(jì)在5~10mA,這樣的話,當(dāng)顯示數(shù)字8帶點(diǎn)時(shí),電流就是40~80mA,單片機(jī)是很難直接輸出這么大的電流的,所以需要加驅(qū)動(dòng).用共陽數(shù)碼管,P0口做輸出就無需加上拉電阻了。

此報(bào)告中，數(shù)碼管的段選為P0口，正常工作時(shí)電流約為5~10mA,所以在P0口接1k的排阻以提供5mA左右的電路使數(shù)碼管正常工作。

數(shù)碼管及上拉電阻圖如圖4

圖4 數(shù)碼管及上拉電阻圖

有源蜂鳴器與無源蜂鳴器的區(qū)別：

1）內(nèi)部區(qū)別：需要注意的是這里的“源”不是指電源，而是指震蕩源。 也就是說，有源蜂鳴器內(nèi)部帶震蕩源，所以只要一通電就會(huì)叫。而無源內(nèi)部不帶震蕩源，所以如果用直流信號(hào)無法令其鳴叫。有源蜂鳴器往往比無源的貴，就是因?yàn)槔锩娑鄠�(gè)震蕩電路。

2）外觀區(qū)別：兩者的高度略有區(qū)別，有源蜂鳴器，高度為9mm，而無源蜂鳴器的高度為8mm。如將兩種蜂鳴器的引腳都朝上放置時(shí)，可以看出有綠色電路板的一種是無源蜂鳴器，沒有電路板而用黑膠封閉的一種是有源蜂鳴器。

3）辨別方式：除了從外觀上來看，進(jìn)一步判斷有源蜂鳴器和無源蜂鳴器，還可以用萬用表電阻檔Rxl檔測(cè)試:用黑表筆接蜂鳴器 "-"引腳，紅表筆在另一引腳上來回碰觸，如果觸發(fā)出咔、咔聲的且電阻只有8Ω(或16Ω)的是無源蜂鳴器;如果能發(fā)出持續(xù)聲音的，且電阻在幾百歐以上的，是有源蜂鳴器。

有源蜂鳴器直接接上額定電源(新的蜂鳴器在標(biāo)簽上都有注明)就可連續(xù)發(fā)聲;而無源蜂鳴器則和電磁揚(yáng)聲器一樣，需要接在音頻輸出電路中才能發(fā)聲。

無源蜂鳴器的優(yōu)點(diǎn)是：

1）便宜；

2）聲音頻率可控 ，可以做出“多來米發(fā)索拉西”的效果；

3）在一些特例中，可以和LED復(fù)用一個(gè)控制口有源蜂鳴器的優(yōu)點(diǎn)是程序控制方便。

由于客觀條件與經(jīng)濟(jì)能力有限，本系統(tǒng)采用無緣蜂鳴器，使用s9012三極管驅(qū)動(dòng)，蜂鳴器原理圖如圖5:

圖5 蜂鳴器原理圖

常用的按鍵有三種：機(jī)械觸點(diǎn)式按鍵、導(dǎo)電橡膠式和柔性按鍵（又稱觸摸式鍵盤）。

機(jī)械觸點(diǎn)式按鍵是利用機(jī)械彈性使鍵復(fù)位，手感明顯，連線清晰，工藝簡(jiǎn)單，適合單件制造。但是觸點(diǎn)處易侵入灰塵而導(dǎo)致接觸不良，體積相對(duì)較大。導(dǎo)電橡膠按鍵是利用橡膠的彈性來復(fù)位，通過壓制的方法把面板上所有的按鍵制成一塊，體積小，裝配方便，適合批量生產(chǎn)。但是時(shí)間長(zhǎng)了，橡膠老化而使彈力下降，同時(shí)易侵入灰塵。

柔性按鍵是近年來迅速發(fā)展的一種新型按鍵，可以分為凸球型和平面型兩種。柔性按鍵最大特點(diǎn)是防塵、防潮、耐蝕，外形美觀，裝嵌方便。而且外形和面板的布局、色彩、鍵距可按照整機(jī)的要求來設(shè)計(jì)。

鍵盤編程中主要考慮去抖動(dòng)的問題：當(dāng)測(cè)試表明有鍵被按下之后，緊接著就進(jìn)行去抖動(dòng)處理。因?yàn)殒I是機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性及電壓突跳等原因，在觸點(diǎn)閉合或斷開的瞬間會(huì)出現(xiàn)電壓抖動(dòng)。為保證鍵識(shí)別的準(zhǔn)確，在電壓信號(hào)抖動(dòng)的情況下不能進(jìn)行行狀態(tài)輸入。為此需進(jìn)行去抖動(dòng)處理。去抖動(dòng)有硬件和軟件兩種方法。硬件方法就是加去抖動(dòng)電路，從根本上避免抖動(dòng)的產(chǎn)生。軟件消抖，在第一次檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一段延時(shí)程序之后，再檢測(cè)此按鍵，如果第二次檢測(cè)結(jié)果仍為按下狀態(tài)，CPU便確認(rèn)此按鍵己按下，消除了抖動(dòng)。

但是由于客觀條件與經(jīng)濟(jì)能力有限，本系統(tǒng)采用機(jī)械觸點(diǎn)式按鍵。共四個(gè)，分別為復(fù)位鍵，切換鍵，功能鍵。

按鍵部分原理圖如圖6：

圖6 按鍵原理圖

紅外對(duì)管說明

紅外對(duì)管是紅外線發(fā)射管與光敏接收管，或者紅外線接收管，或者紅外線接收頭配合在一起使用時(shí)候的總稱。紅外線接收管紅外線接收管功能與光敏接收管相似只是不受可見光的干擾，感光面積大，靈敏度高，屬于光敏二極管，一般只對(duì)紅外線有反應(yīng)。

紅外接收管在紅外光線照射的情況下，正向向電阻發(fā)生比較大的變化，利用此特性，將紅外接收管與一合適電阻串聯(lián)，光照與無光照時(shí)即可輸出不同電壓。

如圖8連接測(cè)試電路，調(diào)節(jié)R5和R4的阻值，當(dāng)接收管接收到紅外光時(shí)，接收管兩端電壓約為１Ｖ，當(dāng)紅外光線被遮擋時(shí)，接收管兩端電壓約為4V，然后使用555接成斯密特觸發(fā)器輸出即可

圖7為紅外接收原理圖

圖7紅外接收

555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。

它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)放電管T及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC/3和2VCC/3。

555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，則電壓比較器C1的反相輸入端的電壓為 2VCC/3，C2 的同相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC/3，則比較器 C2的輸出為0，可使 RS觸發(fā)器置1，使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于2VCC/3，同時(shí)TR端的電壓大于VCC/3，則C1的輸出為0，C2的輸出為1，可將 RS觸發(fā)器置0，使輸出為0電平。

它的各個(gè)引腳功能如下：

1. 1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。

2. 2腳：低觸發(fā)端。

   3.3腳：輸出端Vo。

   4. 4腳：是直接清零端。當(dāng)此端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TR、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。

5. 5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚�(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。

6. 6腳：TH高觸發(fā)端。

7. 7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。

8. 8腳：外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5 ~ 16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3 ~ 18V。一般用5V。

555芯片接口如下圖，本電路是將555做施密特觸發(fā)器，對(duì)霍爾傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行整形，然后在輸出給單片機(jī)的外部中斷口進(jìn)行計(jì)數(shù)，可以有效減少計(jì)數(shù)干擾。

圖8 NE555原理圖

3.8硬件部分原理圖

通過這次課程設(shè)計(jì)，驗(yàn)證了以前很多的不確定性，如：那種我們使用的比較小的線能否承載我們想要的電流、三極管基極工作電流以及集電極工作電流的計(jì)算、器件擺放對(duì)整個(gè)萬用板焊接時(shí)的方便程度、以及模型線和段線的選擇、焊接時(shí)的一些小細(xì)節(jié)。

而對(duì)于各種元器件來說，更為深刻的體會(huì)到其數(shù)據(jù)手冊(cè)的實(shí)用性，但還是要考慮其數(shù)據(jù)手冊(cè)盡量使用英文版的，中文版的數(shù)據(jù)手冊(cè)往往在翻譯的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)紕漏。

再設(shè)計(jì)硬件整過中，要充分考慮到你的走線對(duì)你的焊接時(shí)的影響，同時(shí)也要考慮到后期對(duì)器件的電氣檢查時(shí)的方便程度，這樣有利于后期維護(hù)及保障器件的可靠性。

根據(jù)自己動(dòng)手的實(shí)際情況，總結(jié)出自己本次設(shè)計(jì)中硬件焊接方面的不足之處，經(jīng)過自己的理解，總結(jié)出了一些關(guān)于實(shí)物焊接的注意事項(xiàng)：

• 烙鐵的使用
  

掌握好電烙鐵的溫度和焊接時(shí)間，選擇恰當(dāng)?shù)睦予F頭和焊點(diǎn)的接觸位置，才可能得到良 好的焊點(diǎn)。正確的手工焊接操作過程可以分成五個(gè)步驟：

步驟一：準(zhǔn)備施焊：左手拿焊絲，右手握烙鐵，進(jìn)入備焊狀態(tài)。要求烙鐵頭保持干凈，無焊渣等氧化物，并在表面鍍有一層焊錫。

步驟二：加熱焊件：靠在兩焊件的連接處，加熱整個(gè)焊件全體，時(shí)間大約為1～2秒鐘。對(duì)于在印制板上焊接元器件來說，要注意使烙鐵頭同時(shí)接觸兩個(gè)被焊接物。

步驟三：送入焊絲焊件的焊接面被加熱到一定溫度時(shí)，焊錫絲從烙鐵對(duì)面接觸焊件。注意：不要把焊錫絲送到烙鐵頭上！

步驟四：移開焊絲當(dāng)焊絲熔化一定量后，立即向左上45°方向移開焊絲。

步驟五：移開烙鐵焊錫浸潤焊盤和焊件的施焊部位以后，向右上45°方向移開烙鐵，結(jié)束焊接。從第三步開始到第五步結(jié)束，時(shí)間大約也是1～2秒。

• 焊接方法
  

1.保持烙鐵頭的清潔。

2.靠增加接觸面積來加快傳熱，加熱要靠焊錫橋。

3.烙鐵撤離有講究，烙鐵的撤離要及時(shí)，而且撤離時(shí)的角度和方向與焊點(diǎn)的形成有關(guān) 。盡量使焊錫呈現(xiàn)出三角錐型，防止出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象。

4.在焊錫凝固之前不能。

5.焊錫用量要適中，過多的焊錫不僅浪費(fèi)材料，而且恩容易造成虛焊，在調(diào)試班子的過程中出現(xiàn)很多類似接觸不良問題而引起的調(diào)試過程不便。

6..不要使用烙鐵頭作為運(yùn)送焊錫的工具。

• 焊點(diǎn)外觀
  

1.形狀為近似圓錐而表面稍微凹陷，呈漫坡狀，以焊接導(dǎo)線為中心，對(duì)稱成裙形展開。虛焊點(diǎn)的表面往往向外凸出，可以鑒別出來。

2.焊點(diǎn)上，焊料的連接面呈凹形自然過渡，焊錫和焊件的交界處平滑，接觸角盡可能小

3.表面平滑，有金屬光澤。

4.無裂紋、針孔、夾渣。

4）萬能板焊接技巧

在我們焊接板子的過程中，由于焊接基本功的不扎實(shí)，容易短路或斷路。除了布局不夠合理和焊錫不良等因素外，缺乏技巧是造成這些問題的重要原因之一。掌握一些技巧可以使電路反映到實(shí)物硬件的復(fù)雜程度大大降低，減少飛線的數(shù)量，讓電路更加穩(wěn)定。下面就自己焊接的感受談?wù)凱CB的焊接技巧。

1.初步確定電源、地線的布局：電源貫穿電路始終，合理的電源布局對(duì)簡(jiǎn)化電路起到十分關(guān)鍵的作用。某些PCB布置有貫穿整塊板子的銅箔，應(yīng)將其用作電源線和地線；如果無此類銅箔，你也需要對(duì)電源線、地線的布局有個(gè)初步的規(guī)劃。

2.善于利用元器件的引腳：PCB的焊接需要大量的跨接、跳線等，不要急于剪斷元器件多余的引腳，有時(shí)候直接跨接到周圍待連接的元器件引腳上會(huì)事半功倍。另外，本著節(jié)約材料的目的，可以把剪斷的元器件引腳收集起來作為跳線用材料。

3.善于設(shè)置跳線：特別要強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)，巧妙的設(shè)置跳線不僅可以簡(jiǎn)化連線，而且要美觀得多。

4.善于利用元器件自身的結(jié)構(gòu)：筆者焊接的矩陣鍵盤。這是一個(gè)利用了元器件自身結(jié)構(gòu)的典型例子：圖中的輕觸式按鍵有4只腳，其中兩兩相通，我們便可以利用這一特點(diǎn)來簡(jiǎn)化連線，電氣相通的兩只腳充當(dāng)了跳線。

5.善于利用排針：排針有許多靈活的用法。比如兩塊板子相連，就可以用排針和排座，排針既起到了兩塊板子間的機(jī)械連接作用又起到電氣連接的作用。這一點(diǎn)借鑒了電腦的板卡連接方法。

3.10焊接實(shí)物圖

本次設(shè)計(jì)使用keil 軟件進(jìn)行程序的編輯與編譯。Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。KeiluVision2是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，使用接近于傳統(tǒng)C語言的語法來開發(fā)，與匯編相比，C語言易學(xué)易用,而且大大的提高了工作效率和項(xiàng)目開發(fā)周期,他還能嵌入?yún)R編，您可以在關(guān)鍵的位置嵌入，使程序達(dá)到接近于匯編的工作效率。KEILC51標(biāo)準(zhǔn)C編譯器為8051微控制器的軟件開發(fā)提供了C語言環(huán)境,同時(shí)保留了匯編代碼高效,快速的特點(diǎn)。C51編譯器的功能不斷增強(qiáng)，使你可以更加貼近CPU本身，及其它的衍生產(chǎn)品。C51已被完全集成到uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中，這個(gè)集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。uVision2 IDE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。

圖9 程序流程圖

主函數(shù)：

•    打開定時(shí)器中斷和外部中斷。
•    進(jìn)入主循環(huán)。
•    檢測(cè)按鍵。
•    檢測(cè)轉(zhuǎn)速超額：若每秒轉(zhuǎn)速超過額定值，蜂鳴器響。
  

外部中斷：

1 )  檢測(cè)到P3^2口低電平，計(jì)數(shù)值加一。

定時(shí)器部分:

1)  定時(shí)器設(shè)置定時(shí)2ms，中斷調(diào)用顯示函數(shù)，即每2ms調(diào)用顯示函數(shù)一次，用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描的方法，使數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。

2)  定時(shí)器計(jì)時(shí)中斷500次即每隔1s時(shí)讀取外部中斷的計(jì)數(shù)值

• 軟硬件仿真
  

Proteus是由Labcenter Electronics開發(fā)的功能強(qiáng)大的單片機(jī)仿真軟件，現(xiàn)在最新版本6.9 SP5，其演示版本可在其官方網(wǎng)站下載。

Proteus與其他的仿真軟件相比較，在下面的優(yōu)點(diǎn)

1）能仿真模擬電路、數(shù)字電路、數(shù)模混合電路；

2）能繪制原理圖、PCB圖；

3）幾乎包括實(shí)際中所有使用的儀器 ；

4）其最大的亮點(diǎn)在于能夠?qū)�單片機(jī)進(jìn)行實(shí)物級(jí)的仿真。從程序的編寫，編譯到調(diào)試，目標(biāo)版的仿真一應(yīng)俱全。支持匯編語言和C語言的編程。還可配合Keil C實(shí)現(xiàn)程序的聯(lián)合調(diào)試，將Proteus中繪制的原理圖作為實(shí)際中的目標(biāo)板，而用Keil C集成環(huán)境實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)板的控制，與實(shí)際中通過硬件仿真器對(duì)目標(biāo)板的調(diào)試幾乎完全相同，并且支持多顯示器的調(diào)試，即Proteus運(yùn)行在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，而Keil C運(yùn)行在另一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，通過網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的調(diào)試。

硬件調(diào)試是針對(duì)單片機(jī)部分進(jìn)行的調(diào)試。在上電之前，先確保電路中不存在斷路或短路情況，這一工作是整個(gè)調(diào)試工作的第一步，也是非常重要的一個(gè)步驟。在這部分調(diào)試中主要使用的工具是萬用表，用來完成檢測(cè)電路中是否存在斷路或者短路情況的任務(wù)。注意焊點(diǎn)之間，確保焊點(diǎn)沒有短接在一起，同時(shí)注意焊點(diǎn)的美觀，確保沒有開路以及短路的現(xiàn)象出現(xiàn)。

在確保硬件電路正常且無異常情況（短路或斷路）的情況下方可上電調(diào)試，上電調(diào)試的口的是檢測(cè)單片機(jī)控制部分、數(shù)碼管點(diǎn)亮部分、和音頻轉(zhuǎn)換電路硬件調(diào)試。

1）數(shù)碼管LED電路調(diào)試：接通電源，按下六腳開關(guān)可以看到數(shù)碼管顯示數(shù)字。

2）按鍵調(diào)試：接通電源，按下按鍵一，數(shù)碼管量程切換。

3）紅外對(duì)管調(diào)試：接通電源，用紙片從紅外對(duì)管中間劃過，可看到數(shù)碼管有顯示。

調(diào)試主要方法和技巧：通常一個(gè)調(diào)試程序應(yīng)該具有至少四種性能：跟蹤、斷點(diǎn)、查看變量、更改數(shù)值。整個(gè)程序是一個(gè)主程序調(diào)用各個(gè)子程序?qū)崿F(xiàn)功能的過程，要使主程序和整個(gè)程序都能平穩(wěn)運(yùn)行，各個(gè)模塊的子程序的正確與平穩(wěn)運(yùn)行必不可少，所以在軟件調(diào)試的最初階段就是把各個(gè)子程序進(jìn)行分別調(diào)試。

1）數(shù)碼管調(diào)試：數(shù)碼管調(diào)試部分主要是讓數(shù)碼管可以實(shí)現(xiàn)三種不同的量程，調(diào)試效果圖如圖10：

圖10 三種不同量程的數(shù)碼管顯示效果

2）輸入部分調(diào)試：由于proteus仿真中無法實(shí)現(xiàn)模擬紅外對(duì)管的實(shí)際效果，所以以正弦波代替紅外輸出的電壓波形，用555整形，原理圖和整形效果如圖11

圖11 555接成斯密特觸發(fā)器和整形效果

1）單片機(jī)分別接VCC和GND使單片機(jī)處于供電狀態(tài)；

2）接上TXD和RXD將程序?qū)�入單片機(jī)中；

3）按下六角開關(guān)，可到指示燈亮后，數(shù)碼管顯示000.0；

4）電機(jī)裝擋板置于紅外對(duì)管中間，工作時(shí)數(shù)碼管即可顯示當(dāng)前平均1s的轉(zhuǎn)速。

進(jìn)行了一個(gè)多月的設(shè)計(jì)在不知不覺中結(jié)束，當(dāng)遇到一個(gè)細(xì)節(jié)部分的設(shè)計(jì)障礙時(shí)，那是絞盡腦汁，煞費(fèi)苦心，通過我們團(tuán)隊(duì)查閱資料以及同學(xué)的交流討論，老師的引導(dǎo)點(diǎn)化，一個(gè)個(gè)難點(diǎn)最終一一擊破。

通過這次的設(shè)計(jì)，使我們對(duì)紅外線測(cè)速儀的基本原理有了一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也使我掌握了設(shè)計(jì)的基本思想和方法。即根據(jù)設(shè)計(jì)目的和用途先進(jìn)行原理的轉(zhuǎn)換，再確定電路方案，根據(jù)原理圖選擇所需要的器件，最終連線仿真測(cè)試，測(cè)試中再不斷完善電路和方案。同時(shí)我們也感到了我們數(shù)電知識(shí)的匱乏和思路的局限性，要設(shè)計(jì)好一個(gè)方案，必須縱觀全局，知難而進(jìn)，銳意進(jìn)取。總之這次設(shè)計(jì)讓我受益匪淺，不僅用實(shí)踐鞏固了所學(xué)的知識(shí)，而且學(xué)到了解決實(shí)際問題的方法，積累了經(jīng)驗(yàn)。我們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)實(shí)踐中會(huì)更加認(rèn)真仔細(xì)，當(dāng)然，這次設(shè)計(jì)的完成還要感謝老師的指導(dǎo)和幫助。

本說明僅以某一個(gè)例子對(duì)板子焊接方法進(jìn)行說明，并不針對(duì)所購買的特定模塊，方法是一致的，希望靈活掌握與運(yùn)用。拿到套件資料的時(shí)候會(huì)有以下兩個(gè)圖：

圖1 焊接正面圖

圖2 焊接背面圖(鏡像圖)

拿到套件時(shí)切忌直接焊接，請(qǐng)把器件清單仔細(xì)閱讀，同時(shí)仔細(xì)閱讀“焊接正面圖”和“焊接背面圖”的相關(guān)說明，并對(duì)器件的特性進(jìn)行了解，比如極性、公共端、方向等。

在上述工作的基礎(chǔ)上建議根據(jù)“焊接正面圖”中器件的分布，用MARK筆將所有器件的管腳在洞洞板上標(biāo)注出來(無焊盤的那面)，MARK筆粗頭在板子上對(duì)應(yīng)的孔上點(diǎn)一下就可以了，具體如下：

圖3 器件管腳分布圖

標(biāo)注出器件管腳分布之后，并仔細(xì)與“焊接正面圖”進(jìn)行對(duì)照，確保無誤，尤其需要注意的是模板可能和實(shí)際洞洞板尺寸有差異。在保證無誤情況下，將原件焊接到洞洞板上，焊接過程中重點(diǎn)注意有方向性的器件焊接，確保焊接無誤。焊接完的板子如下圖所示。

注意：

數(shù)碼管版本：晶振和單片機(jī)IC座略有點(diǎn)打架，先焊單片機(jī)IC座，再焊晶振，焊的時(shí)候?qū)⒕д窈钢辆д竦酌媾cIC座塑料殼平齊高度，再往右邊略掰一下，不擋單片機(jī)即可；

液晶版本：發(fā)光二極管和IC座略有點(diǎn)打架，先焊發(fā)光二極管，發(fā)光二極管要插到底，再焊單片機(jī)IC座和邊上的復(fù)位按鍵。

圖4 焊完器件的洞洞板

焊接完器件之后，參考圖2，用MARK筆(那種筆頭較尖的，寫光盤的)，照?qǐng)D所示，將所有導(dǎo)線在洞洞板上繪出；飛線暫時(shí)放一邊，不要繪制；同時(shí)某些細(xì)小的連接不方便繪制，可以暫時(shí)放一邊，把主要的線路繪制完成即可。如下圖所示：

圖5 繪制線路圖

然后根據(jù)板上所繪制的線路，利用去皮的導(dǎo)線或者焊錫，貼著洞洞板，沿線路將各個(gè)焊盤連接(建議長(zhǎng)線用去皮導(dǎo)線連，短線用焊錫連，這樣快捷省錫)，中間適當(dāng)在幾個(gè)點(diǎn)上點(diǎn)下錫，起固定作用。然后補(bǔ)齊各個(gè)細(xì)小的連線。最后將焊好的板子和圖2進(jìn)行對(duì)照，確保線路無問題，并仔細(xì)檢查板上有無“短路和斷路”，尤其是有時(shí)候某個(gè)焊盤上焊錫有一絲絲和周圍焊盤連通的情況，需要特別注意，這種現(xiàn)象很容易被忽視。最后，處理飛線，用帶皮導(dǎo)線將紅色線標(biāo)注有焊盤的地方連接上，注意飛線外皮不要?jiǎng)兲�多，以致與周圍焊盤短路。

完成上述工作之后，仔細(xì)核對(duì)線路和短路的問題，最后上電測(cè)試。