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(zhuān)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(xiě)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(lèi)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(lèi)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(lèi)專(zhuān)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(zhuān)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(chēng)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(huà)針和直尺在銅箔面畫(huà)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(huà)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(huà)出的一根根底線刻去?？痰冻捎勉~箔板專(zhuān)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?？叹€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(lèi)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