电子系统设计实验日志（7.5~7.10）
7.5
今天是小学期的第一天，在早上徐老师对工程训练的概念和安排对我们做了讲解，还是能体会到许多的乐趣。因为只有在实践中往往会暴露出自己更多的问题，同时也为以后找工作或者读研有了心理准备。这次的时间安排主要有单片机的焊接，交叉检查案例情况，以及最后的自己根据单片机的相关原理设计出一个项目（还是挺有挑战性 （：）。
上午主要是研究了一下课程，听了网课，认识了一些单片机的元件（如下图）：
焊接部位如图所示电路板上红色方框所圈中的地方就是要焊接的所有元器件的安装位置，以及最终的效果图。
在这里我简要记录一下，焊台型号：ATTEN936，其中的电焊台的电源开关位于右边（相对于正视图）
合适的温度在300~350℃，我们采用的材料是使用锡来进行焊接。
然后，就开始焊接了，按照视频中的顺序，我们依次对按键，晶体1，电池座（包含电池组装，无引脚），无源蜂鸣器，数码管（两个，总24个引脚），红光发射，红光接受，摩尔器件，热敏电阻，光敏电阻，振动传感器，晶体2，扩展接口进行焊接。
依次对应于：
| K1 | K2 | K3 | RST | CY1 | BAT | BZ | LED1 | LED2 | IR_T | IR_R | Hall | Rt | Rop | SV | CY2 | 485 | EXT | SM |
先焊接电池座是因为，如果先焊接无源蜂鸣器可能遮挡焊接电池座的节点。
数码管焊接时需要注意小数点是位于下方的，我们需要将两个LED显示先插入印刷版，然后再进行焊接，同样是为了防止遮挡节点。
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下午，就是凌老师带我们参观了STC-B的流水线生产流程，机器首先做的工作是在印刷板上做一些小工作做，为了实现锡在板子上的均匀分布，通过锡粉+油的方式涂在一个板子上，这个板子比较特殊显示了所要涂抹的"漏洞"。在机器中进行高温处理，接着进入安装元器件环节，这一环节中，机器通过发光扫描纸条，纸条上对应了所要安装的元器件，依次来实现一个元器件安装位置的定位。当然，实际生产中让扫描器完成这一工作还是比较困难的，因为我觉得它的实现涉及到了多步的转化操作，包括把信息传送给计算机，接着计算机返回一个信息，机器就去选择相应的元器件进行一个安装(放置)(包括机器如何放置使用什么原理，都是比较有趣的问题)，再然后，就是人工地安装机器未安装的部分，降温处理，最后就得到了一个较为完整的单片机STC-B。（可以与 宝马(BMW)流水线过程类比）
对于这次小学期，可能会是我们最后一门与底层连接如此紧密的课程了，b站知名UP主 稚晖曾说过：”这个问题其实还不是很准确，题主首先要知道**“玩硬件”**是个什么概念，硬件是个太宽泛的定义，实际上任何技术都是多少和硬件相关的（哪怕是纯算法工程师，也要考虑硬件架构才能设计出最优算法）“，再加上老师所说的硬件入门堪较高（也是区分非计算机专业的重要因素），因此，硬件也是学习过程中一个很重要的一个环节。
7.6
今天，同样地，先上了网课学习了红外接受和红外发射，霍尔元件的安装，同样的红外发射，外观是白色的，有两个引脚，一长一短，长的引脚是正的接线柱，短的就是负接线柱。对应于板子的IR-T，安装时需要将上半部弯曲90°放置。相应地，红外接收对应于板子的IR-R，有三个引脚有凸向外侧的要与板子上的方向一致，两外要注意的需要紧贴板子安装。最后是霍尔元件，霍尔元件也是有3个引脚，需要注意： 霍尔传感器安装是有方向的，按其黑色梯型窄边方向与STC学习板上HALL位置处窄边的方向一致的插入，不要插到最底，高度与红外发射管同高或略低一点的高度即可。
学习了keil的安装，以及如何创建一个C环境。
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下午，学习了如何安装热敏电阻，光敏电阻，同样地光敏和热敏电阻都没有正负极，光敏要留2-4mm。安装振动传感器首先要掰弯90°紧贴于板子，固定，然后再进行焊接，并且有方向，粗的那一段在左侧。32768MHz晶体属于晶体2，共有七个步骤，要注意的是首现需要加热板子并送锡，然后再安装晶体2，掰弯，焊接晶体2与铁片的紧贴部位，固定，反转板子再焊接晶体2的两个引脚。
最后，是焊接电路板的底座。所需要的材料有底板（1 ）块，一字起子（0 ）把，螺丝（ 8）个，六角铜柱（ 4）个，十字起子（1 ）把。
STC15F2K60S2系列单片机
7.7
上午，学习了keil的使用，debug和流水灯及数码管同时显示。
主要是听了刘老师的讲座，知道了STC-ISP的作用，可以生成代码并且安装***.hex至单片机，和一些需要注意的事项。STC-B检测和记录表都需要填写并且在截止日期前提交，我们可以通过学习相关的串口引脚号编写相应的程序，进而编写出相应的程序，（这里主要是跟据频率和延时周期设定）与此同时，我们可以通过研究相应的示例代码，可以修改参数，并且编写出自己的项目，做到这一点相对容易。而要做到编写出自己的项目的程序就不是一件容易的事，因为要想实现自己的项目不仅需要硬件方面的联系而且还需要清晰理解底层原理图，进而编写出相应的程序。
下午，早早地来到了实验室，为了抢先一步就和几个同学开始了单片机的焊接。刚开始焊接时不知道如何让刀片贴近焊口以至于刚开始焊接的结果不太饱满。然后，焊接晶体一的时候觉得自己焊接就可以接着导致晶体1焊接后，不是完全的贴合板子，不得不说还是学到了很多东西。
7.8
对案例进行了学习：
流水灯：把程序下载到单片机后发现LED灯从右往左依次点亮。
八位数码管扫描：数码管上同时显示，因为频率比较快达到这一效果。
三按键测试案例：
若KEY1被按下，则LED灯L0发光，否则，LO不发光。
若KEY2被按下，则LED灯L1发光，否则，L1不发光。
若KEY3被按下，则LED灯L2发光，否则，L2不发光。
控制步进电机按照预定速度旋转。
程序运行效果说明：
用ISP下载hex文件之后，将步进电机对应口连接到电路板的SM接口处（5V对应红线，其余按照顺序接入即可），观察发现步进电机按照一定速度逆时针旋转，同时发现SM接口处左侧的led灯以一定频率闪烁（PS:在没有步进电机的情况下，可以通过查看led的闪烁来判断步进电机是否处于工作状态下）。
振动传感器：当轻敲振动传感器时，发光二极管L0-L7依次点亮。当振动传感器没有振动时，发光二极管L7-L0全灭。
霍尔开关器件：当磁铁向霍尔开关器件靠近时，发光二极管L0灭。当磁铁向霍尔开关器件远离时，发光二极管L0亮。
无源蜂鸣器： 通过按下按键1来控制无源蜂鸣器的发声。
程序运行效果说明：蜂鸣器初始状态是没有发声；按下按键1，则蜂鸣器开始发声。再次按下按键1，蜂鸣器停止发声。
导航按键测试：
温度与光照测量：
（1）用STCISP默认设置，打开工程中的HEX并下载
（2）下载后观察现象为：左边3个数码管显示温度031（当时的室温，根据测量地不同值显示不同），右边3个数码管显示光照001（是在夜间测试的，不同时间段、不同地方也不一样）
（3）辅助操作：将开发板置于不同温度环境下，显示对应温度值；将开发板置于强光、背光、黑暗处光照值变化明显。
（4）注意，最右侧的数码管上面的Rt是热敏电阻，Rop是光敏电阻。
串口通信
（1）按照“工程建立及下载到开发板整个流程指导.doc”文件将当前目录的Hex文件下载到开发版；
（2） 默认最左边数码管显示00；
（3）程序下载完后默认是留在“程序文件”界面，我们点击“串口助手”选项，对串口、波特率、校验位、停止位进行设置，因为本实验是8位波特率可变的串口通信，所以无需设置校验位、停止位，本实验采用的波特率是9600；
（5） 点击“打开串口”按钮，打开串口；
（6） 设置完后选择“文本模式”或者“HEX模式”，进行数据的发送与接收。
（7）在发送缓存区输入“05”，点击“发送数据”按钮，完成上位机向单片机发送数据，在单片机数码管上显示数字“05”；
（8）通过key2或者key3调整数值（数码管会显示出来）如“0c”，按下key1，完成单片机向上位机发送数据；此时在接收缓冲区显示“0c”。
红外测试：
案例中，红外接收头IR_R用于接收红外发光二极管IR_T发出的红外信号，从而达到一个通信的目的。但在自然环境中并非只有红外发光二极管能发出红外线，自然光、日光灯灯光等光线中都含有红外线，故红外接收头需要对红外信号进行区分，把无关信号过滤。
因此，红外接收头被设计为只能接受一定频率范围内的红外线脉冲。例如，当红外发光二极管每隔13us发出一次红外线脉冲，发光时间也为13us，即发出了一个38kHz的红外脉冲信号，而这个信号的频率恰好在接收头的接收范围内，接收头就会接收此红外信号并把这个38kHz的红外信号方波转换成电信号。而自然环境中的红外干扰信号不在接收头的接收频率内，接收头不会接收。
在我们的日常生活中，红外收发十分常用。电视机和空调的遥控的使用就是一个常见的事例。遥控器和电器上的接收器也是按类似的原理进行信号收发的，目的就是为了排除环境中的红外线的干扰。
“非易失存储器” ：
位数码管默认显示0。按下key3，要写入数据的地址加1。按下key2要写入的数据加1。按下key1，向存储器写入数据并读取数据，并显示在数码管上。数码管左边2位（第一、第二位）是写入的地址,数码管中间两位（第四、第五位）是写入的数据，数码管右边两位（第七、第八位）是显示从非易失存储器读取的数据。
实时时钟测试
（1） 下载hex文件至实验板，此时数码管实现时间的显示；
（2） 记住此时的时间，拔掉USB供电接口，间隔数秒，接上USB供电接口，可以发现在断电期间，时钟时间依然在正常走动。
FM收音机
（1） 用STC ISP，打开工程中的HEX并下载。
（2） 下载后，初始电台频率为97.5，经实验，该频率电台可以播放。
（3） 调节导航按键的左右键可以手动调节频率，加或者减。
（4） Key2调节音量增加，key1调节音量减少。
（5） 1,2号数码管显示音量，6,7,8号数码管显示电台频率。
第二案例：
红外通信1
为了使红外发送电路知道在什么时候发送什么样的数据，我们只需要查看串行接口P3.7上发送的数据是什么，让红外发光二极管按照P3.7发送的数据做出相应的发光行为，接收一方便能从连接在P3.6引脚上的红外接收头接收到数据，然后对数据进行解调，从而达到了通信的目的。
7.9
今天主要是学习了第三案例和第四案例，时间上环是比较紧凑的。下面列举出几个比较主要的案例：
按键消抖
方法1：使用延时
如果按键较多，常用软件方法去抖，即检测出键闭合后执行一个延时程序，5ms～10ms的延时，让前沿抖动消失后再一次检测键的状态，如果仍保持闭合状态电平，则确认为真正有键按下。当检测到按键释放后，也要给5ms～10ms的延时，待后沿抖动消失后才能转入该键的处理程序。
方法2：检测多次
? 可以设定一个检测周期，如果在一个检测周期内，按键被检测为被按下达到了一定次数，则确认为真正被按下。
振动声光报警器
（1） 用STC ISP默认设置， 加载hex文件并下载至实验板；
（2） 振动实验板，报警器的蜂鸣器开始发声和流水灯灯光开始闪烁；
（3） 按下按键key1，报警器停止报警，解除警报；
光照报警器
（1）用STC ISP默认设置，打开工程中的HEX并下载
（2）下载后观察现象为：当模式为警报下20时，通过用遮光板或者手指改变光敏电阻的光照强度，低于下限警报值时，蜂鸣器发声。按下Key1，当模式改为警报上限100时，通过用手电筒或闪光灯改变光敏电阻的光照强度，高于上限警报值时，蜂鸣器发声。
工作原理：
通过AD采集光敏电阻的值，检测AD求其平均值，这样可以达到稳定性。根据实际需要，设定警报上限和下限值，比较检测值与警报值，如果超过警报值，beep取反，产生方波，蜂鸣器发声。
便携式温度采集器
（1）用STC ISP打开并下载HEX文件；
（2）默认下载后数码最左边两位显示0，中间三位显示0，最右边三位显示实时温度数据；（3）数码管左边2位显示存储温度数据的地址,数码管中间三位显示写入非易失存储器的
基于红外多机通信系统
红外发送接收功能主要依靠2个部分来实现，一是红外收发电路，二是串行接口。本案例是基于红外通信案例进行的拓展，共发送四字节：
（1）第一个字节是发送标志，只有接受到发送标志才确认通信开始；
（2）第二个字节是接收方编号。只有接收方接收到的编号与自身编号一致时，才继续接收过程，否则终止接收过程；
（3）第三个字节是发送方编号；
（4）第四个字节是LED灯数据。
原理图：
485多机通信
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将两块带485模块的板子通过485外接引脚连接起来；注意不要交叉连接（数据传输错误）
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按照“工程建立及下载到开发板整个流程指导.doc”文件将当前目录的Hex文件下载到两块开发版上，两块开发板默认第1，4，8位显示0，第2，3位显示-；485模块的D/R对应二极管均点亮；
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通过key3控制设定位、key2调本机编号与目标机编号（数码管会显示出来）如“5”，按下key1，完成一块单片机向其他单片机发送数据（两块单片机的目标机与本机编号匹配）。
RFID
1、 将RFID读卡器照着下面图片与STC开发板连接好(注意将STC开发板断电了之后再与读卡器连接)
2、 通过ISP软件，将RFID-test文件下的RFID.hex文件下载到开发板中
3、 点击
文件，打开上位机，界面如下：
4、 首先点击检测串口，会显示检测到的串口；接着将波特率设为9600；数据位选择8位；校验位为无校验位；停止位选择一位。如下图所示：
5、 串口设置完成之后，点击打开串口，就可以执行下面的操作
6、 首先把校园卡放到读卡器上：
7、 选择基本操作，在基本操作里面，我们可以读卡号、读卡里某个地址的数据、还可以往卡里的某个地址里面写数据【每次操作涉及到的寄存器配置都会显示到右边的“寄存器变换值”的边框里面，这些对寄存器的配置其实是下面的STC开发板操作的，我们只是将STC板的操作显示到了上位机上，呈现给大家看】：
7.10
今天在做红外通信的时候发现IR-T上的红外发射管出现了点问题，然后就到老师那里去修理。很快就修好了。
接着主要是完成之前几个不太好完成的案例：
基于Andriod的数据采集系统
按照案例测试的相关说明下链接好电路和下载好程序后，单片机会实时地对光照和温度进行测量，并通过数码管对测量值进行（左三为温度，右三为光照）。此外，观察手机安装的基于Andriod开发的上位机，不仅可以看到温度和光照的具体数值，同时还能看到动态的变化曲线图。注意到，上位机与数码管的数值是一致的，并基本保持同步。
但是由于这个软件的安卓版本过低，所以，是研究没有进行成功，这一点还需要和老师和同学商量。
先说明一下测试的方法：
(1)通过STC-ISP将下位机程序下载到单片机
(2)用杜邦线搭建蓝牙模块的电路
(3)手机下载并安装上位机程序中的apk文件
。安装完成后开启手机蓝牙，打开应用后点击“开始扫描”即可扫描到蓝牙设备，选中该蓝牙设备，即可查看到温度和光照的相关数据。
基于485总线的评分系统
这个实验主要是要理解操作还是比较容易完成的
包含按键控制原理和数码管显示原理。
1.通过杜邦线将51单片机与RS232/RS485转换器连接，再通过USB转RS232/RS485串口通讯线与PC机连接，下载hex文件，并给单片机上电；
2.如果直接用某一台单片机做主机，该单片机需要下载上位机程序中的接点软件而不是下位机软件；
3.下位机下载后的初始现象为：最左边两个数码管显示00表示从机编号，最右边3个数码管显示000表示评分；
4.按下导航按键中心按钮进入设置模式，将从机编号和评分设置完成后再按一次中心键退出设置模式，再按下KEY1,KEY2，标志设置完成；
5.通过控制上位机进行从机检测获取下位机编号，并获取其评分，数据显示上位机的主控制器上，最后结束评分，单片机LED灯熄灭。
需要注意一点：就是需要一个单片机做下位，一个作上位，同时就是需要将两个电路板连接在一个电脑上，
可以这样操作试试：
- 将上位机下位机两块板子的hex下好
- 电脑上打开 评分软件，选择 上位机 的串口，打开串口
- 设置下位机的 序号和分数，之后按下k1 k2 锁定，此时下位机两个led灯显示
- 电脑上评分软件中，点击从机检测，之后会检测出从机
- 电脑上评分软件中，点击 单机评分，之后会有分数读取出来。
通过填写案例和测试两个表格，就完成了要求中的两个作业。
总结
? 对于这次实验，在测试过程中不仅需要熟悉各个功能，还需要熟练整个操作，比如说：多功能电子钟，要知道key3设置的是年月日，key2是控制时分秒的设置，key1是控制显示，导航的四个上下左右键分别代表不同的功能。倒车雷达，电子秤，电子转角都需要配套外接设备。红外通信和485通信需要连接两个单片机，同时485通信需要注意两个单片机下载完成程序后需要连接到一个电脑上。其余的案例大多只需要会按键操作就可以实现其相应的功能，显得相对容易。但是对于源文件项目的源代码的查看并理解还是一项具有挑战性的工作，截至写完日之前即将开始对代码，串口号，原理延时的研究。