刀刻法制作單片機(jī)最小控制系統(tǒng)/ 串口程序下載印制電路板

吳存鳳

（江蘇省海安中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 海安226600）

單片機(jī)即單片微型計(jì)算機(jī)，它是在一塊半導(dǎo)體基片上集成中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（包括數(shù)字存儲(chǔ)器RAM 和程序存儲(chǔ)器ROM）、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷控制系統(tǒng)及輸入/輸出（I/O）系統(tǒng)等，同時(shí)外接一些元器件組成基本的控制電路，通過(guò)執(zhí)行寫入ROM中的應(yīng)用程序控制所連接的外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)所需的控制功能。單片機(jī)具有可靠性高、體積小、價(jià)格低、易于產(chǎn)品化等特點(diǎn)，在自動(dòng)化儀器儀表、實(shí)時(shí)工業(yè)控制、智能終端、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)的種類很多，應(yīng)用較為廣泛的是MCS-51 系列，如深圳宏晶科技有限公司生產(chǎn)的STC89C52RC 型單片機(jī)。MCS-51 系列單片機(jī)在種類很多的單片機(jī)中結(jié)構(gòu)典型、應(yīng)用廣泛，后來(lái)發(fā)展的單片機(jī)產(chǎn)品盡管在存儲(chǔ)器形式、片內(nèi)存儲(chǔ)容量、計(jì)數(shù)器個(gè)數(shù)上與之有所區(qū)別，但它們的內(nèi)核和寄存器是相同的，有著共同的基本結(jié)構(gòu)。

職業(yè)院校機(jī)械、電氣、電子信息類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)控制技術(shù)，有利于提高他們的繼續(xù)學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)，并且調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)興趣。

備有一塊單片機(jī)最小模式/程序下載電路試驗(yàn)板，是學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)的一個(gè)前提條件，是廣大單片機(jī)愛(ài)好者的迫切需求。圖1 所示為STC89C52 單片機(jī)最小控制系統(tǒng)/串口程序下載電路圖，圖2a 是它的PCB 圖(鏡像)，b 是3D 效果圖。其PCB 的制作，從PCB 圖可見(jiàn)，由于電路元器件引腳多而密，銅箔引線彎曲且粗細(xì)、間距不一，通常由專業(yè)生產(chǎn)廠家完成，業(yè)余條件下的自制鮮有人嘗試。但筆者從設(shè)想再通過(guò)具體實(shí)踐，終于摸索出了一種業(yè)余簡(jiǎn)易自制單片機(jī)最小控制系統(tǒng)/串口程序下載印制電路板的方法——刀刻法，現(xiàn)介紹給大家分享。

圖1 單片機(jī)最小控制系統(tǒng)/串口程序下載電路圖

圖2 單片機(jī)最小控制系統(tǒng)/串口程序下載電路

刀刻法制作并安裝單片機(jī)最小控制系統(tǒng)/串口程序下載電路試驗(yàn)板元器件清單見(jiàn)文后附表。

制作時(shí)先用一塊與單面覆銅板(75×100mm)等大的萬(wàn)能板，將其與銅箔板長(zhǎng)寬一致地疊合整齊（覆銅板的銅箔面朝外），借助萬(wàn)能板孔的輔助定位作用，在兩板四角對(duì)稱地各打一個(gè)Φ3mm 左右的孔，并用螺栓螺母將兩板緊固。然后參照?qǐng)D2b 所示3D 效果圖，在輔助定位的萬(wàn)能板上一一擺放元器件正確的相關(guān)位置打孔，其打孔鉆頭粗細(xì)的選擇應(yīng)依據(jù)元器件引腳而定，打出的孔徑不能過(guò)大，一般以元器件剛好插入為宜。電路中除九針彎腳座DB9 4 個(gè)一排的引腳的孔及船形開(kāi)關(guān)KCD1 的中間引腳的孔需重新定位外，所有元器件的引腳插孔位置均從萬(wàn)能板上現(xiàn)成標(biāo)準(zhǔn)的孔位套用。圖3 所示為刀刻法制作單片機(jī)最小控制系統(tǒng)/串口程序下載印制電路板輔助定位套用打孔完成的萬(wàn)能板圖。

用細(xì)砂紙去除覆銅板上毛刺，接下來(lái)便是刀刻單片機(jī)最小控制系統(tǒng)/串口程序下載電路板的銅箔以形成電路連接。參照?qǐng)D2a 所示的PCB 圖，先用畫針和直尺在銅箔面畫出各元器件引腳隔離及它們間相連接的底線，這些線條基本上采取的都是橫平豎直的直線形式。打底線這一步很重要，它是在PCB 圖的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)。與PCB 圖相比，它把所有的銅箔都納入導(dǎo)電，即去掉了PCB 圖中的空白部分，組成新的電路連線，以符合刀刻法制板的需要。

圖3 刀刻法輔助定位套用打孔完成萬(wàn)能板圖

圖4 刀刻單片機(jī)控制印制電路板銅箔面圖

這一步?jīng)Q不能搞錯(cuò)，底線的畫定應(yīng)保證在每一處獨(dú)立的銅箔上相連接的所有元器件引腳端與PCB 圖上的完全一致。在此基礎(chǔ)上利用鋒利的刻刀和直尺將銅箔上所畫出的一根根底線刻去。刻刀除采用銅箔板專用刻刀外，用報(bào)廢的手鋸條也好。將廢鋸條折斷后經(jīng)砂輪機(jī)打磨出刀尖，一般3 次即可割透銅箔注意應(yīng)在斷鋸條上部包纏布條，以免割破手指。為了確保刀刻每根底線的準(zhǔn)確無(wú)誤不出位，可在每根待刻直線的兩端點(diǎn)用鋼針各按壓出一個(gè)凹陷點(diǎn)，讓刀尖用力依靠直尺劃行時(shí)先后落入這兩個(gè)凹陷點(diǎn)即成。刀刻每根線時(shí)應(yīng)調(diào)換從線的兩個(gè)相反方向進(jìn)行劃刻，一般要?jiǎng)潉?dòng)數(shù)次，直到把整條線刻透為止。刻線時(shí)要注意使每個(gè)橫、豎線及轉(zhuǎn)角線之間的刻透連接、貫通，刀刻過(guò)程中可用萬(wàn)用表電阻檔隨時(shí)檢測(cè)銅箔上應(yīng)連通或銅箔之間應(yīng)斷開(kāi)的情況，反復(fù)刻劃，直到滿足要求為止。圖4 為刀刻完成后的單片機(jī)最小控制系統(tǒng)/串口程序下載印制電路板銅箔面圖。

經(jīng)刀刻完成后的銅箔應(yīng)再用紗紙去除毛刺并將其打光，去掉表面氧化層，然后在銅箔上涂覆一層松香酒精溶液，以利于焊接。圖5 所示是用這種刀刻法制作并安裝完成的單片機(jī)最小控制系統(tǒng)/串口程序下載電路。

試驗(yàn)板圖，圖a 為其元件面，b 為其焊接面。

圖5 刀刻法制作并安裝的單片機(jī)最小控制系統(tǒng)/串口程序下載電路試驗(yàn)板

必須指出，刀刻法制作單片機(jī)最小控制系統(tǒng)/串口程序下載印制電路板需耗費(fèi)一定的時(shí)間、精力，從經(jīng)濟(jì)的角度看，它所節(jié)約的費(fèi)用也并不多，但是卻簡(jiǎn)單易行，所用輔助材料少，效果好。更重要的是，單片機(jī)愛(ài)好者通過(guò)這種刀刻制作，既鍛煉了動(dòng)手能力，也啟發(fā)了動(dòng)腦思考，從而對(duì)這類帶一定創(chuàng)意的操作實(shí)踐活動(dòng)樂(lè)在其中。

表1 單片機(jī)最小控制系統(tǒng)/串口程序下載電路試驗(yàn)板元器件清單