爱上单片机（第4版）最新章节_杜洋著

第2节

新建面包板

认识面包板

我是“80后”的孩子，在我10岁的时候，爸爸给我买了一台小霸王学习机，我第一次学习打字。13岁的时候，我才在一家工厂的微机室里第一次看到电脑，回到家里就在小伙伴面前吹嘘说自己看到了电脑，他们无不用羡慕和忌妒的眼神看着我口水飞溅。现在的我更羡慕“90后”和“00后”的孩子，他们一生下来就有几台高清摄影机对着他们拍呀拍，童年游戏也不再是丢沙包和弹玻璃球，而是PSP、MP4、QQ、E-mail、Hi-Fi、iPhone等，洋气得很，而我还停留在古板和保守的世界里。古代的人们是向上看，继承祖先的传统的；现代的人们是向下看，从比自己年轻的人身上学习的。所以本书中的大部分内容没有继承传统单片机的入门学习方法，而是独立研究、创新，开拓了一套新途径。随着网络的发展，阅读慢慢从文字阅读时代到读图时代，再由读图时代发展到今天的视频时代。纸质书中不能直接插入视频，所以本书使用了大量图片，尽力让读者读图学习单片机。建议大家先看一遍书中图片，在心中留个大体的印象，之后再回过头来细品我轻松幽默的文字。经“临床”实验证明，这种方法可以大大提高效率。

“面包总会有的，牛奶也会有的。”当我们一无所有、一无所知的时候，总是希望从基础开始，一点一点地进步。这是理性的单片机初学者。怎么让单片机实验变得更简单、更容易，成了我在写作之前考虑最多的问题。按照传统的思路就是买一块现成的单片机开发板来学习，否则就自己动手焊接一块开发板出来。买开发板需要一定的经济投入，对于一些穷学生或是葛朗台一般的人物来说，就相当于把用铁丝拴在肋骨上的钱一张一张往下拽，那是相当心疼呀。更关键的是，买现成的开发板是会造成对单片机硬件原理缺少深刻理解的，因为硬件已经由开发板公司做好，虽然他们善意地给出了电路原理图，可是并不会介绍为什么要这样设计电路、这样设计有什么好处。你对单片机硬件的了解也只能停留在现有电路的惯性思维上。当然了，凭你的聪明才智终有一天是会指点江山的，只是会多走一些弯路、多花一些时间。我很赞成初学者DIY一块开发板，上面根据学习的需要焊上单片机、电源电路、小彩灯、小按钮什么的，不断学习、实验，然后慢慢再增加一些东西上去。虽然这样说会招来一些开发板厂商的冷漠目光，但我还是希望有条件的初学者尽量这样做。可是自己焊接开发板又引出一个新问题，就是焊接的周期。一个焊接好手，用洞洞板（万能实验板）焊接一个开发板至少也要几个小时，再加上调试、修改和解决一些莫名其妙的问题，等一切调试正常之后，黄花菜和你的热情之心一起凉了。我希望有兴趣的朋友可以在10分钟内就快速地制作并看到实验效果，然后乐意玩的留下，不乐意玩的可以去通风阴凉处。思来想去之后，我确定用面包板。用面包板学习数模电路的我见过，用它来学习单片机的以前我还没有得见，但这并不是长久之计，我们不能用面包板完成本书中介绍的所有实例的制作，只是希望借此来达到我上面所说的快速入门的目的。面包板还可以用来快速将你脑袋里的电路构想实现出来，在尝试新的电路设计时可以尽情发挥其长处。

什么是面包板？它不是食物，也不是制作面包时用的模具，而是用来插接电路的实验板。正因为长得像布满洞洞的面包，故得名面包板。依我的性格，就应该叫它蜂窝板。它就相当于一个家用的电源插座，把电脑、电视机、冰箱、洗衣机等电器的电源插头插在上面，组成了我们的家用电器电路。而面包板就是把电子元器件当成家用电器，把元器件的引脚插在它上面，组成各种不同的电路。面包板正面布满孔洞，它们中的每一个孔洞都不是独立的，而是按一定的规则连接在一起的。市场上常见的面包板是对称的双排结构，以我购买的进口面包板为例，按行列划分，共有63行（1～63）和10列（a～j），两侧有电源连接口。每一行的前5列（a、b、c、d、e）为一组，它们之间是连接在一起的，后5列（f、g、h、i、j）为一组，它们之间也是连接在一起的。两侧的电源连接口是列向全部连接在一起的，但还有一些面包板的电源连接口是列向分几段连接在一起的，购买的时候要问问店老板，或者回到家里问问万用表。

面包板外观

面包板内部结构

面包板内部电路连接关系

精简化电路

我的一位参谋朋友听说我要用极少的元器件在面包板上做单片机实验的时候，坐到了反方的答辩席上。首先他觉得用面包板搭建的电路会有不稳定的情况，一不小心碰到，就会接触不良。正方观点认为，这个并不是使用面包板所带来的问题，而要看面包板的质量。市场上卖面包板的地方都会有多种款式和价位的产品，有7元的、25元的。虽然大家都喜欢价廉物美，但便宜货质量不好，建议买高质量的产品。再说了，面包板的这种插接方式和家用的电源插座类似，电源插座也分三六九等，不会有人因为低档的插座接触不良就说所有插座都接触不良，然后把插头和电线直接焊在一起吧？

大参谋问：“你说要用极少的元器件来搭建最小系统，那会是多少呢？复位电路总要有吧？”

我说：“没有，因为我用的是STC12C2052单片机，它内部集成了复位电路，就不需要外部复位电路了。”

大参谋又问：“那晶体振荡器电路总得有吧，不然没有时钟基准，单片机怎么工作呀！”

我说：“没有，因为STC12C2052内部集成了时钟电路，虽然精度不高，但还是可以省去外部晶体振荡器电路的，如果有高精度时钟的要求，再使用外部晶体。”

大参谋又问：“那5V稳压电源电路总应该有吧？”

我说：“这个真没有！因为我使用3节普通碱性电池（5号或7号）来提供4.5V的电源电压给单片机，所以不需要利用市电供电的降压、稳压电路，也不需要考虑设计电源滤波电路。”

完成实验所需的元器件

剩下的只有1块单片机、1个电池盒、1只LED、1块面包板，还有1个充满激情、热血沸腾的你。实验变得如此简单，就连数字电路入门也不能与之媲美。正因为元器件极少，所以制作简单、快速，你可以在10分钟之内完成制作并看到实验效果，甚至还有时间去一趟厕所，欣赏一下小便池上方的油画。顺便说一下，学习单片机是必须要有1台电脑的，这一点没有任何商量的余地。你可以有了电脑再来学习单片机，也可以为了学习单片机而购买1台电脑。

我忘了是哪部抗日题材的电影里有一句经典台词：“别看你今天闹得欢，小心将来拉清单。”当时我还真不知道这话的意思，但写到这里的时候，我终于明白了，玩了这么长时间单片机，今天终于轮到我拉清单了——元器件采购的清单。清单里面我列出了大概的市场价格，以防你被黑。可以直接拿清单到电子市场购买，附近没有电子市场的朋友也可以在网上邮购，你一定会千方百计弄到的，对此我充满信心。其实满打满算，玩单片机也要不了几个钱，一般的元器件也就几块钱，几块钱能买什么？买不了房子，买不了田，买几个元器件能用好几年。必要的时候可以和老板砍砍价，你砍得多省得多，回去能买辆自行车。

元器件清单

STC12C2052单片机实物图与引脚定义

这就是我们的主角——STC12C2052，它的工作电压是3.5～5.5V，分工业级（I）和商业级（C）的产品，我们仅是实验，用哪一种都可以。从引脚定义图来看，第20脚是电源正极（VCC），第10脚是电源地端（GND）。第19脚是单片机的一个I/O接口，名为P1.7。如果是对口相声，当我讲到这里时，旁边捧哏的一定会把我拦住，让我解释一下什么是I/O接口，然后下面的观众一起“嘘……”。I/O接口嘛，可以顾名思义，就是IN/OUT，写成中文就是输入/输出接口，这是单片机最基本的接口了，可以说是单片机就有I/O接口。那输入、输出的是什么东西呢？不是别的，正是电平。如果你还要问电平是什么东西，我除了恨你才疏学浅之外，还会佩服你有一种打破砂锅问到底的精神。电平是一个相对的概念，如果你光看专家的解释，保证你头晕三日。

简单地说，1个电路里有1个公共地端（GND），如果还有1个5V的电源（VCC），则5V是高电平，公共地端是低电平。如果还有1个-5V，那么-5V和前两者比就是低电平。电平和身高一样，你自己一个人没有高矮的概念，你要是和姚明比，你就是低电平，他是高电平；你要是和武大郎比，你就是高电平，他是低电平。1个单片机电路里有公共地端和5V的电源端（如果用3节电池供电就是4.5V，但通常习惯上用5V电源供电，用电池供电只是我想出来的妙计），所以说5V是高电平，公共地端是低电平。另外要注意电平不单指电压，就好像说健康不单指身体一样，我们只是以电压为例来说明。

“I/O接口可以输入、输出电平又是怎么回事呢？”捧哏的又问。我们先来看输入，输入的意思就是输入给单片机，让它知道我们输入的是高电平还是低电平，这样我们就可以控制它了。给它下载一个程序，让它在检测到我们输入高电平的时候做什么事儿，检测到低电平的时候做什么事儿，它就会被我们玩弄于股掌之间。反过来输出也是一样，单片机可以自己输出高电平或是低电平。我们就可以写一个程序，让它在I/O接口上输出高、低电平去控制一些东西，或者我们读出它的高、低电平状态来观察它在干什么。

一个单片机上有好多个I/O接口，我们现在用的这款STC12C2052上就有15个I/O接口，还有32个、64个和更多的，以后我们会慢慢了解的。我们可以通过写一个程序，让单片机的某几个I/O接口作为输入，来接收我们的命令；再把另几个I/O接口作为输出，来控制我们要控制的东西。

比如我们在1个I/O接口上连接1个小开关，就假设这个I/O接口是P3.4吧（第8脚），开关的另一端接到5V电源（VCC）上。在另一个I/O接口上接1个LED，假设是P1.7吧（第19脚），LED另一端接在公共地端（GND）。写一个小程序告诉单片机，当我们接通开关（P3.4与VCC短接）时则接在P1.7上的LED点亮（P1.7输出了高电平）。程序运行时，单片机就会不断地检查P3.4接口的电平状态，当P3.4接口输入为高电平（开关接通）时，单片机就会以迅雷不及掩耳之速度输出高电平给P1.7接口，让LED点亮。这就是单片机I/O接口的功能之所在。讲到此处，台下观众热烈鼓掌。

电池盒

我购买的电池盒是容纳3节7号电池的，体积小巧，自带开关，才2元1个，很实惠。你也可以用5号电池、5V的电源变压器、USB充电器或是其他电源，只要保证给单片机电路供电的是3.5～5.5V的直流电源就行。电池盒最好选择自带开关的，如果买不到就要在不用的时候把电池取出来。不然万一导线短路了，保险公司的人就有事情做了。电池盒正、负导线出厂时就已经镀了一层锡，可以直接插接在面包板上。注意红线是正极，黑线是负极，拿不准的话就去问问万用表。