如何利用单片机设计一款产品-单片机芯片

如何利用单片机设计一款产品-单片机芯片

现在的电子设备几乎离不开单片机，学了这么久的单片机。那如何利用单片机来设计一款产品呢？今天来和大家探讨一下。

一、制定需求

首先要清楚你要做一个什么样的产品，这个产品包含哪些功能，要采集哪些信号？要控制哪些设备？要走哪些通讯协议？通讯协议走什么接口？是不是要显示界面？是不是要声光提示？是不是要低功耗？清楚了这些需求以后就可以选型了。

比如说我要做一个单片机密码锁，要求：

1. 有4位数码管显示；

2. 控制一个继电器；

3. 控制一个蜂鸣器；

4. 控制五个LED灯；

5. 两个按键输入；

二、芯片选型

根据你的需求来确定所选芯片型号。如第一部分的功能需求，这5个需求都只需要用到单片机的IO口，没有用到片上资源，所以只要IO口够用就可以了。

1. 4位数码管：为了方便大家学习，这里选用74HC595来驱动(74HC595驱动数码管点这里)，该芯片与单片机相连只需要3个IO口；

2. 控制一个继电器；这个地方主要考虑线圈电压，单片机是5V供电，所以选用5V的继电器(单片机控制继电器方法点这里)，占用1个IO口；

3. 控制蜂鸣器：选用有源蜂鸣器，即只要給电蜂鸣器就发声(单片机驱动蜂鸣器点这里)，占用1个IO口；

4. 控制5个LED灯：采用灌电流(什么是灌电流方式点这里)的方式，占用5个IO口；

5. 两个按键输入：采用上拉电阻(什么是上下拉电阻点这里)，按下低电平实现，占用2个IO口；
总共用了3+1+1+5+2=12个IO口；为了方便初学者，那我们就选用STC的51单片机来完成这个设计吧，所选型号为STC89C51，封装形式为DIP40，相信大家在大学里学单片机的时候老师都是用这一款教的吧。

三、硬件原理设计

芯片选型完毕之后，又有了设计思路，那就赶快把电路图画出来吧。画电路图用什么软件呢？这样的EDA工具很多，像Protel99se、DXP、Altium Designer 等，这些都是软件都是一家出的，还有Cadence、PowerPcb等。本人用的是AD09。原理图设计的内容是什么呢？设计的内容包括单片机的最小系统(什么是最小系统点这里)、还有扩展出来的功能。

四、硬件PCB设计

当原理图画完，并且检查没有错误后，就开始画PCB吧，什么是PCB？PCB就是电路板，什么是电路板，就像下图这样的：

这是焊接之前的电路板，PCB文件设计好后，发给厂家去打样制版，做回来的就是这样的电路板。上图中的电路板用的都是直插元件。什么是直插元件，什么是贴片元件？这就设计到元器件的封装问题了(什么是电子元器件的封装点这里)。

五、样板焊接

什么是样板焊接？就是把电子元器件焊接在pcb板上。如果封装简单、样板数量少那完全可以自己动手焊接了，顺便也锻炼一下自己的焊接水平，对于一个搞电的人而言，一般都是从焊电路板过来的。如果搞电但不会焊接，别人会笑话你的。

六、调试程序

程序该怎么写？用什么工具写？不同的单片机有不同的编程环境，比如PIC单片机使用MPLAB编程环境，MSP430单片机使用IAR Embedded Workbench编程环境，DSP使用CCS编程环境。这里重点介绍的编程环境是Keil，Keil是目前所有编程环境中最好用的，也是支持芯片最多的，可以说Keil是目前最主流的编程环境，本人使用的是Keil的编程环境，Keil的C51版本和MDK版本都在用。

七、程序烧录

程序烧录的意思就是把写好的程序下载到单片机里，这样单片机才会按照用户编写的程序来执行命名、实现功能。程序要怎么样才能烧写到单片机中去呢？每种单片机都有各自的程序烧录接口(单片机程序的下载方式点这里)。

以上7个步骤完成之后，这个产品的电气部分就算完成了，但这却不是终点。为什么？因为一款产品贯穿着很多设计环节，比如说结构设计环节、电气设计环节、样机测试环节等。所以在电气开发的过程之中要和做结构的人多配合、多探讨，还要和产品经理多探讨，反复修改需求，这样才能做出一款漂亮、实用、受欢迎的产品。

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