刀刻法制作单片机最小控制系统/ 串口程序下载印制电路板

2020-04-02吴存凤

科学技术创新 2020年4期

吴存凤

（江苏省海安中等专业学校，江苏海安226600）

单片机即单片微型计算机，它是在一块半导体基片上集成中央处理器（CPU）、存储器（包括数字存储器RAM 和程序存储器ROM）、定时/计数器、中断控制系统及输入/输出（I/O）系统等，同时外接一些元器件组成基本的控制电路，通过执行写入ROM中的应用程序控制所连接的外部设备，实现所需的控制功能。单片机具有可靠性高、体积小、价格低、易于产品化等特点，在自动化仪器仪表、实时工业控制、智能终端、导航系统、家用电器等领域获得了广泛的应用。单片机的种类很多，应用较为广泛的是MCS-51 系列，如深圳宏晶科技有限公司生产的STC89C52RC 型单片机。MCS-51 系列单片机在种类很多的单片机中结构典型、应用广泛，后来发展的单片机产品尽管在存储器形式、片内存储容量、计数器个数上与之有所区别，但它们的内核和寄存器是相同的，有着共同的基本结构。

职业院校机械、电气、电子信息类专业学生学习单片机控制技术，有利于提高他们的继续学习和终身学习，并且调动他们的学习兴趣。

备有一块单片机最小模式/程序下载电路试验板，是学习单片机技术的一个前提条件，是广大单片机爱好者的迫切需求。图1 所示为STC89C52 单片机最小控制系统/串口程序下载电路图，图2a 是它的PCB 图(镜像)，b 是3D 效果图。其PCB 的制作，从PCB 图可见，由于电路元器件引脚多而密，铜箔引线弯曲且粗细、间距不一，通常由专业生产厂家完成，业余条件下的自制鲜有人尝试。但笔者从设想再通过具体实践，终于摸索出了一种业余简易自制单片机最小控制系统/串口程序下载印制电路板的方法——刀刻法，现介绍给大家分享。

图1 单片机最小控制系统/串口程序下载电路图

图2 单片机最小控制系统/串口程序下载电路

刀刻法制作并安装单片机最小控制系统/串口程序下载电路试验板元器件清单见文后附表。

制作时先用一块与单面覆铜板(75×100mm)等大的万能板，将其与铜箔板长宽一致地叠合整齐（覆铜板的铜箔面朝外），借助万能板孔的辅助定位作用，在两板四角对称地各打一个Φ3mm 左右的孔，并用螺栓螺母将两板紧固。然后参照图2b 所示3D 效果图，在辅助定位的万能板上一一摆放元器件正确的相关位置打孔，其打孔钻头粗细的选择应依据元器件引脚而定，打出的孔径不能过大，一般以元器件刚好插入为宜。电路中除九针弯脚座DB9 4 个一排的引脚的孔及船形开关KCD1 的中间引脚的孔需重新定位外，所有元器件的引脚插孔位置均从万能板上现成标准的孔位套用。图3 所示为刀刻法制作单片机最小控制系统/串口程序下载印制电路板辅助定位套用打孔完成的万能板图。

用细砂纸去除覆铜板上毛刺，接下来便是刀刻单片机最小控制系统/串口程序下载电路板的铜箔以形成电路连接。参照图2a 所示的PCB 图，先用画针和直尺在铜箔面画出各元器件引脚隔离及它们间相连接的底线，这些线条基本上采取的都是横平竖直的直线形式。打底线这一步很重要，它是在PCB 图的基础上重新设计。与PCB 图相比，它把所有的铜箔都纳入导电，即去掉了PCB 图中的空白部分，组成新的电路连线，以符合刀刻法制板的需要。

图3 刀刻法辅助定位套用打孔完成万能板图

图4 刀刻单片机控制印制电路板铜箔面图

这一步决不能搞错，底线的画定应保证在每一处独立的铜箔上相连接的所有元器件引脚端与PCB 图上的完全一致。在此基础上利用锋利的刻刀和直尺将铜箔上所画出的一根根底线刻去。刻刀除采用铜箔板专用刻刀外，用报废的手锯条也好。将废锯条折断后经砂轮机打磨出刀尖，一般3 次即可割透铜箔注意应在断锯条上部包缠布条，以免割破手指。为了确保刀刻每根底线的准确无误不出位，可在每根待刻直线的两端点用钢针各按压出一个凹陷点，让刀尖用力依靠直尺划行时先后落入这两个凹陷点即成。刀刻每根线时应调换从线的两个相反方向进行划刻，一般要划动数次，直到把整条线刻透为止。刻线时要注意使每个横、竖线及转角线之间的刻透连接、贯通，刀刻过程中可用万用表电阻档随时检测铜箔上应连通或铜箔之间应断开的情况，反复刻划，直到满足要求为止。图4 为刀刻完成后的单片机最小控制系统/串口程序下载印制电路板铜箔面图。

经刀刻完成后的铜箔应再用纱纸去除毛刺并将其打光，去掉表面氧化层，然后在铜箔上涂覆一层松香酒精溶液，以利于焊接。图5 所示是用这种刀刻法制作并安装完成的单片机最小控制系统/串口程序下载电路。

试验板图，图a 为其元件面，b 为其焊接面。