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標題: 做一款適合做工程項目的51單片機開發板 [打印本頁]
作者: hhh402    時間: 2021-3-11 12:36
標題: 做一款適合做工程項目的51單片機開發板
本帖最后由 hhh402 于 2021-3-14 11:54 編輯

  學習了很多年51單片機從89C52一直到STC8系列，也做過好幾塊電路板，也用過現成的開發板，發現有很多問題。
市場上的單片機開發板IO口絕大部分都是直接引出，沒有保護電路，與傳感器或其他設備的連接都需要另外的轉換電路板，比較麻煩，也顯得很混亂。所有只能夠用來學習用，不適合用來做項目。為了解決這些問題就想設計一款開發板，加入必要的輸入輸出模塊適合直接用來做項目的。目前加入的模塊有：
輸入模塊：
1、8路通用輸入接口。可以直接3-36V電壓輸入，可以直接連接工業傳感器。
2、1路萬用表接口，可以檢測10Uv-200V電壓，0-10A電流，10mΩ-10MΩ電阻。精度超過3位半萬用表。
3、1路PT100鉑電阻接口。（-50-300℃）精確到0.1℃。
4、2路NTC熱敏電阻接口。(-30--110℃)其中1路板載，1路外接。
5、1路板載光敏電阻。
輸出模塊有：
1、2路10A繼電器。可以直接控制220V電器
2、1路PWM輸出（12V-3A）。可以直接控制12V電機、風扇、LED燈等。
3、2路4-20mA電流輸出。負載電阻<500Ω，可以直接控制變頻器、電動比例閥、氣動比例閥、PLC等。
4、2路0-10V電壓輸出。
顯示按鍵模塊有：
1、1.77寸真彩色液晶屏，160x128像素。
2、4位電容觸摸按鍵。具有抗干擾功能。
輸出接口模塊：
1、串口轉USB接口。連接電腦，下載程序或傳輸數據。
2、1路485接口。
3、1路WIFI接口。
上面3路接口相互獨立可以同時使用。
4、1路2.4G無線接口。
其他模塊：
1、高精度時鐘模塊。使用5ppm進口晶振。
2、2M外部flash存儲。
3、高精度12位ADC模塊。通過特殊的電路以及軟件可以得到16位ADC數據。
4、完整p7口，P0.4、P1.2、P2.6一共11個IO口。

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單片機控制負電源電路.JPG

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4-20MA.JPG

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4-20ma1.JPG

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3引線Pt100溫控電路.JPG

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電容觸摸按鍵.JPG

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單片機開發板-反.JPG

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單片機開發板-正標注.JPG

仿真.zip

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作者: jdf    時間: 2021-3-11 21:09
能共享下電路圖和可打板文件嗎
作者: skywu_520    時間: 2021-3-11 22:09
不錯，用STC8H吧
作者: 太空將軍    時間: 2021-3-12 08:50
倒是可以搞一個集成了開發常用工具的板子，這個用來做項目的話，對于單片機這種價格敏感型行業，不合適。因為我公司一年幾千、幾萬片，比如我公司板子，1毛錢都在計算
作者: hhh402    時間: 2021-3-12 09:37
本帖最后由 hhh402 于 2021-3-12 10:25 編輯

用的是STC8A8K32S4A12,64腳的，STC8H多一個USB沒用，STC8A8K32S4A12的ADC電壓引腳全部都是獨立的，ADC更穩定。
作者: hhh402    時間: 2021-3-12 09:56
太空將軍 發表于 2021-3-12 08:50
倒是可以搞一個集成了開發常用工具的板子，這個用來做項目的話，對于單片機這種價格敏感型行業，不合適。因 ...

不是針對你這種情況的，主要是針對用量不大但是程序比較復雜需要不斷修改程序的情況，比如說工控、智能家居，只是知道最終要控制某個東西，但是其中用到什么傳感器，用什么輸出是不確定的要看運行效果來修改，這就需要一適應性比較強的開發板了。
作者: hhh402    時間: 2021-3-12 10:12
jdf 發表于 2021-3-11 21:09
能共享下電路圖和可打板文件嗎

共享全部文件作用不大，太復雜了，我的庫文件還沒有編寫完現在已經超過1W語句了，很難看懂。我要做的是第一：給所有模塊編寫可以直接調用的子函數，第二：編寫程序架構（類似操作系統）把所有模塊集中到一個主函數中，讓所有模塊同時共存需要哪個模塊直接調用就好。這不同于現在的開發板，現在的開發板的程序單個運行沒有問題，多幾個集合在一起是無法運行的。
作者: jovew    時間: 2021-3-12 10:43
可以共享一下原理圖和pcb嗎？
作者: hhh402    時間: 2021-3-12 11:09
      用庫函數：定時器設置函數舉個例子，STC是有官方庫函數的，它的定時器設置函數用的是結構體變量來設置的，定義如下：設置時所有7個變量都要用到而且順序還有要求，比直接寫寄存器還要復雜，基本上沒人用。
     我用的是用字符串來設置的，用到什么寫什么，用不到的不用管而且沒有順序要求隨意。
    _TIM(u8  tim_n,u8 *s); //定時器設置函數，tim_n是定時器0-4；*s是設置模式字符串。
*s中：有run=運行時鐘，沒有run=停止時鐘；有out=輸出時鐘，沒有out=不輸出時鐘；有irq=開中斷，沒有irq=關中斷.
           ms毫秒，us微妙，hz頻率赫茲,b波特率。
舉例：
定時器1設置為：1ms定時，開中斷，運行時鐘：_TIM(1,"1ms,irq,run");或_TIM(1,"1msirqrun");         
定時器2設置為：500us定時，開中斷，運行時鐘：_TIM(2,"500us,irq,run");或_TIM(2,"500usirqrun");
定時器4設置為：100khz(頻率),輸出時鐘（P0.7IO口輸出100khz方波）：_TIM(4,"100000hz,out,run");
定時器2設置為：9600波特率:_TIM(2,"9600b,run");        115200波特率: _TIM(2,"115200b,run");
_TIM(0," ");是：定時器0：關中斷，不輸出時鐘，停止時鐘。就是關閉定時器0.
_TIM(0,"10msrun");是：定時器0：關中斷，不輸出時鐘，初值設置為10ms，運行時鐘。
_TIM(0,"10ms");是：定時器0：關中斷，不輸出時鐘，初值設置為10ms，停止時鐘（只刷初值，不運行）。
_TIM(1,"runirq");是：定時器1：開中斷，不輸出時鐘，運行時鐘（不刷初值）。
注：run、out、irq、xxxms之間的順序是隨意的，而且它們之間可以加或不加分隔符：,; (逗號、分號、空格)
"10msrunoutirq"、"runout10msirq"、"irq10msoutrun"、"out10msrunirq" 這4個意思是一樣。
"10ms,run,out,irq"、"10ms;run;out,irq,"、"10ms,runout;irq"、"10ms,run outirq"這4個(8個)意思是一樣。分隔符也可以部分加。混合加。
  設置的時間范圍1us-32ms，頻率32hz-2Mhz，超過范圍會忽略。
作者: hhh402    時間: 2021-3-12 12:35
這個開發板主要用途：
1、在設計初期選型的時候用，比如要設計一個溫度控制器，探頭有很多種選擇，熱敏電阻、Pt100、熱電偶等等，用哪一個比較合適？還有輸出用繼電器還是晶體管？抗干擾能力如何？難道每個都做一塊板來試試嗎？這個開發板都支持，直接試就可以。
2、為現有設備增加智能化功能，比如說有一套恒壓供水系統，正常情況下只能恒定在某一個壓力如果想改變壓力必須要人工去調節，如何才能夠做到供水高峰期壓力大一點，低峰期壓力小一點呢，我們把開發板串聯到壓力傳感器與變頻器中間，壓力傳感器的電壓輸出接開發板電壓輸入，開發板電壓輸出接變頻器電壓輸入。如果開發板接收到多大電壓就輸出多大電壓那么這個系統控制的壓力就和原來一樣，如果開發板把接收到的電壓再加上一點電壓P0再輸出到變頻器會出現什么情況呢？變頻器還是維持原來的壓力不變，但是實際輸出壓力降低了，降低的壓力是與P0相對應的，通過開發板我們就可以得到不同的壓力，也就是把原來只能控制一種壓力的恒壓供水系統變成了智能化的恒壓供水系統。
3、適合不熟悉51單片機的工程師編寫復雜的程序，只需要具備基礎C語言編程能力，不需要深入了解單片機，不需要寄存器操作，通過專業庫函數就可以完成復雜的編程。具有模板程序，只需要修改核心算法和顯示內容就能夠完成編程，甚至不需要詳細了解KEIL軟件。
作者: hhh402    時間: 2021-3-12 12:38
這個板是我自己做到，具體的原理圖還沒有畫，上面的圖片就是PCB板截圖。
作者: jiahz2019    時間: 2021-3-12 15:22
樓主很利害喲
作者: myemcu    時間: 2021-3-12 15:24
hhh402 發表于 2021-3-12 12:38
這個板是我自己做到，具體的原理圖還沒有畫，上面的圖片就是PCB板截圖。

你是先畫的PCB，然后再畫原理圖么？
作者: hhh402    時間: 2021-3-12 15:40
本帖最后由 hhh402 于 2021-3-12 15:55 編輯

我直接畫PCB,用Multisim仿真調整原件和電路，那種原件效果好就用那種。原理圖不需要。穩壓電路、PT100溫度電路，4-20ma輸出電路，電壓放大電路，負電源電路，運算放大器的選擇都經過Multisim仿真的，選效果比較好的，運放選儀表級的，模擬電路紋波都是微伏級別的，輸入輸出電壓、電流都有校準，精度要達到0.5%，用料比普通開發板好很多。
作者: hhh402    時間: 2021-3-13 19:20
觸摸按鍵仿真圖

電容觸摸按鍵.JPG (342.7 KB, 下載次數: 122)

電容觸摸按鍵.JPG
作者: hhh402    時間: 2021-3-13 20:10
3引線Pt100溫控電路仿真圖

3引線Pt100溫控電路.JPG (428 KB, 下載次數: 121)

3引線Pt100溫控電路.JPG
作者: hhh402    時間: 2021-3-14 00:41
STC單片機輸出4-20mA電路，單片機輸出3.3v、20khz、17%PWM，電路就輸出4.04mA,誤差<1uA.
單片機輸出3.3v、20khz、85%PWM，電路就輸出20.2mA,誤差<1uA.通過單片機輸出17-85%PWM就可以控制
輸出4-20mA電流，誤差<1uA。

4-20ma1.JPG (383.23 KB, 下載次數: 108)

4-20ma1.JPG

4-20MA.JPG (382.97 KB, 下載次數: 107)

4-20MA.JPG
作者: Angle145    時間: 2021-3-14 00:52
樓主有心了，贊一個
作者: hhh402    時間: 2021-3-14 01:16
單片機控制負電源電路，給運放提供負電壓，單片機輸出100khz方波經過反相器放大給電容充放電得到負電源。

單片機控制負電源電路.JPG (370.59 KB, 下載次數: 115)

單片機控制負電源電路.JPG
作者: 51hei團團    時間: 2021-3-15 15:15
這個確實不錯,在要求不高的場合可以代替plc,而且功能更多,有時間我也制作一個
作者: hhh402    時間: 2021-3-15 15:20
NTC熱敏電阻測溫電路

NTC熱敏電阻測溫電路.JPG (355.18 KB, 下載次數: 118)

NTC熱敏電阻測溫電路.JPG
作者: hhh402    時間: 2021-3-15 18:14
51hei團團 發表于 2021-3-15 15:15
這個確實不錯,在要求不高的場合可以代替plc,而且功能更多,有時間我也制作一個

做PLC也是這個開發板的功能之一，有8個輸入，可以直接接入3-36v電壓，包括工業級的傳感器直接連接，輸出2路10A繼電器，一路12v，3APWM輸出。還有1路0-100v，12位模擬量輸入（有5檔：1、1/10、1/100、x10、x100），最小檔0-25mv，可以直接接熱電偶等低電壓傳感器。2路4-20ma輸出可以接變頻器、比例閥等。
作者: hhh402    時間: 2021-3-28 12:33
有什么建議，大家討論一下
作者: 張天師    時間: 2021-3-28 13:40
弱弱的問一下，RS485的A/B端沒加偏置電阻，可以工作嗎？
作者: hhh402    時間: 2021-3-29 10:33
張天師 發表于 2021-3-28 13:40
弱弱的問一下，RS485的A/B端沒加偏置電阻，可以工作嗎？

有1K電阻，從原理上講不加也可以，這個電阻的作用主要是抗干擾，避免感應電壓的影響，另外標準485模塊是加有120歐電阻的，這些電阻都是并聯關系，如果很多485模塊連接的話，比如10個那并聯的總電阻為12歐姆，需要很大電流才能夠驅動。這種情況下應該把電阻換成1K才合適。



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