如何利用單片機設計一款產品-單片機芯片

現在的電子設備幾乎離不開單片機，學了這么久的單片機。那如何利用單片機來設計一款產品呢？今天來和大家探討一下。

一、制定需求

首先要清楚你要做一個什么樣的產品，這個產品包含哪些功能，要采集哪些信號？要控制哪些設備？要走哪些通訊協議？通訊協議走什么接口？是不是要顯示界面？是不是要聲光提示？是不是要低功耗？清楚了這些需求以后就可以選型了。

比如說我要做一個單片機密碼鎖，要求：

1. 有4位數碼管顯示；

2. 控制一個繼電器；

3. 控制一個蜂鳴器；

4. 控制五個LED燈；

5. 兩個按鍵輸入；

二、芯片選型

根據你的需求來確定所選芯片型號。如第一部分的功能需求，這5個需求都只需要用到單片機的IO口，沒有用到片上資源，所以只要IO口夠用就可以了。

1. 4位數碼管：為了方便大家學習，這里選用74HC595來驅動(74HC595驅動數碼管點這里)，該芯片與單片機相連只需要3個IO口；

2. 控制一個繼電器；這個地方主要考慮線圈電壓，單片機是5V供電，所以選用5V的繼電器(單片機控制繼電器方法點這里)，占用1個IO口；

3. 控制蜂鳴器：選用有源蜂鳴器，即只要給電蜂鳴器就發聲(單片機驅動蜂鳴器點這里)，占用1個IO口；

4. 控制5個LED燈：采用灌電流(什么是灌電流方式點這里)的方式，占用5個IO口；

5. 兩個按鍵輸入：采用上拉電阻(什么是上下拉電阻點這里)，按下低電平實現，占用2個IO口；
總共用了3+1+1+5+2=12個IO口；為了方便初學者，那我們就選用STC的51單片機來完成這個設計吧，所選型號為STC89C51，封裝形式為DIP40，相信大家在大學里學單片機的時候老師都是用這一款教的吧。

三、硬件原理設計

芯片選型完畢之后，又有了設計思路，那就趕快把電路圖畫出來吧。畫電路圖用什么軟件呢？這樣的EDA工具很多，像Protel99se、DXP、Altium Designer 等，這些都是軟件都是一家出的，還有Cadence、PowerPcb等。本人用的是AD09。原理圖設計的內容是什么呢？設計的內容包括單片機的最小系統(什么是最小系統點這里)、還有擴展出來的功能。

四、硬件PCB設計

當原理圖畫完，并且檢查沒有錯誤后，就開始畫PCB吧，什么是PCB？PCB就是電路板，什么是電路板，就像下圖這樣的：

這是焊接之前的電路板，PCB文件設計好后，發給廠家去打樣制版，做回來的就是這樣的電路板。上圖中的電路板用的都是直插元件。什么是直插元件，什么是貼片元件？這就設計到元器件的封裝問題了(什么是電子元器件的封裝點這里)。

五、樣板焊接

什么是樣板焊接？就是把電子元器件焊接在pcb板上。如果封裝簡單、樣板數量少那完全可以自己動手焊接了，順便也鍛煉一下自己的焊接水平，對于一個搞電的人而言，一般都是從焊電路板過來的。如果搞電但不會焊接，別人會笑話你的。

六、調試程序

程序該怎么寫？用什么工具寫？不同的單片機有不同的編程環境，比如PIC單片機使用MPLAB編程環境，MSP430單片機使用IAR Embedded Workbench編程環境，DSP使用CCS編程環境。這里重點介紹的編程環境是Keil，Keil是目前所有編程環境中最好用的，也是支持芯片最多的，可以說Keil是目前最主流的編程環境，本人使用的是Keil的編程環境，Keil的C51版本和MDK版本都在用。

七、程序燒錄

程序燒錄的意思就是把寫好的程序下載到單片機里，這樣單片機才會按照用戶編寫的程序來執行命名、實現功能。程序要怎么樣才能燒寫到單片機中去呢？每種單片機都有各自的程序燒錄接口(單片機程序的下載方式點這里)。

以上7個步驟完成之后，這個產品的電氣部分就算完成了，但這卻不是終點。為什么？因為一款產品貫穿著很多設計環節，比如說結構設計環節、電氣設計環節、樣機測試環節等。所以在電氣開發的過程之中要和做結構的人多配合、多探討，還要和產品經理多探討，反復修改需求，這樣才能做出一款漂亮、實用、受歡迎的產品。

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