项目学习

4.1 基础知识

4.1.1 认识轻触开关

轻触开关由嵌件、基座、弹片、按钮、盖板等部分组成，图4-2所示是各种类型的轻触开关。轻触开关有接触电阻小、能够实现精确的操作、规格多样化等方面的优势，在电子设备及白色家电等方面得到广泛的应用。

轻触开关分成两大类：利用金属簧片作为开关接触片的称为轻触开关，接触电阻小，手感好，有清脆的“咔嗒”声；利用导电橡胶作为接触通路的开关习惯称为导电橡胶开关，开关手感好，但接触电阻大。轻触开关的结构是靠按键向下移动，使接触簧片或导电橡胶块接触焊片，形成通路。

4.1.2 认识STC15W408AS芯片

单片机又称微处理器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上，相当于一个微型的计算机。概括来说就是一块芯片就成了一台计算机。它体积小、价格便宜，为学习、应用和开发提供了便利条件。

STC15W系列芯片是兼容80C51内核的单片机，是高速/宽电压/低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统80C51，但速度快8～12倍。内部集成高精度R/C时钟（±0.3%），工作频率可以在5～35MHz宽范围设置，可彻底省掉外部晶振和外部电路。

STC15W408AS芯片有SOP28、TSSOP28、SOP20、DIP20、SOP16、DIP16等不同的封装，不同封装的芯片内核相同，引脚有区别。图4-3所示是16脚双列直插式STC15W408AS单片机芯片的外形图，图4-4所示是该芯片的引脚图。

4.1.3 认识多彩LED

多彩LED发光基于三基色原理。图4-5所示是红（R）、绿（G）、蓝（B）三基色原理图，由这三种颜色经过不同组合可以得到其他颜色。例如红光和绿光同时点亮时，红绿两种光混合成黄色。图4-6所示是多彩LED的外形，其内置了三种颜色的LED，它一共有4个引脚，其中1个是公共引脚，其他3个引脚分别是红、绿、蓝三色发光二极管的引脚。根据公共引脚的选取，多彩LED又分为共阳极和共阴极，共阳极是将三个发光二极管的阳极连在一起作为公共端引出，而共阴极则是将三个发光二极管的阴极连在一起作为公共端引出。

4.2 原理分析

图4-7所示是电子大风车的完整原理图。

4.2.1 单片机电路

图4-8是电子大风车中的单片机电路，STC15W408单片机不需要外部晶振，也不需要复位电路，因此单片机仅需要两个供电电源端VCC和GND（分别是其第6和第8脚）。J1是四引脚端子，用于连接编程器，其第2和第3脚接单片机的RXD和TXD。

4.2.2 按键电路

图4-9所示是按键电路，按键的一端接地，另一端分别接单片机的P3.3、P3.6和P3.7引脚，图中使用的是标号方式，可对照图4-8一起查看。

4.2.3 LED显示电路

图4-10所示是显示电路，用了8组共24个LED，每3个LED并联，然后通过限流电阻接至VCC端。由于这里简化了LED连接方式，因此同组的3个LED必须颜色相同，而且最好是同批次产品，否则会出现亮度不一致的情况。D25是多彩发光管，其中有3个不同灯芯且发光颜色不同，因此用了3个限流电阻接入单片机引脚。

4.3 关联知识

4.3.1 认识电子大风车面板

图4-11所示是电子大风车外壳面板的机械设计图。

1）图中心的 ϕ 5mm孔用于放置多彩LED。

2）3× ϕ 4.2mm的3个孔用于透过3个轻触按钮。

3）24× ϕ 3mm用于放置24个LED。

4）每组3个发光二极管不是直线排列，而是旋转了15°，参考图中45°、15°、15°三个，在 ϕ 18、 ϕ 30和 ϕ 42这三个同心上画出3个小圆。画出一组后，其他各组都可以由该组的3个圆围绕中心点旋转45°获得。

5）尺寸8用来描述3个圆的圆心与面板中线之间的距离。

4.3.2 认识圆孔支柱垫圈

圆孔支柱垫圈用尼龙（一种塑料）制成，因此也常被称为尼龙柱。不过尼龙柱的品种很多，这种垫圈仅是其中的一种，它类似于能够指定高度的垫片。图4-12所示是垫圈实物图，而图4-13所示则是其对应的规格型号，由图可见这种垫圈的品种很丰富，一定范围内各种高度都可以买到。