1、1 61板简介1.1 SPCE061A单片机性能 1.1.1 16 位nSP微处理器 工作电压：VDD为 2.63.6V（cpu）, VDDH为 VDD5.5V（I/O）； CPU时钟：0.32MHz49.152MHz ； 内置 2K字 SRAM； 内置 32K FLASH； 可编程音频处理； 晶体振荡器; 系统处于备用状态下（时钟处于停止状态），耗电小于 2A3.6V； 2 个 16 位可编程定时器/计数器（可自动预置初始计数值）； 2 个 10 位 DAC（数-模转换）输出通道； 32 位通用可编程输入/输出端口； 14 个中断源可来自定时器 A / B，时基，2 个外部时钟源输入，键唤醒
2、； 具备触键唤醒的功能； 使用凌阳音频编码 SACM_S240 方式（2.4K位/秒），能容纳 210 秒的语音数据； 锁相环 PLL 振荡器提供系统时钟信号； 32768Hz 实时时钟； 7 通道 10 位电压模-数转换器（ADC）和单通道声音模-数转换器； 声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器和自动增益控制（AGC）功能； 具备串行设备接口； 具有低电压复位（LVR）功能和低电压监测（LVD）功能； 内置在线仿真电路 ICE（In- Circuit Emulator）接口。 具有保密能力 具有 WatchDog 功能1.2 SPCE061A的结构概览1.3 芯片的引脚排列和说明SPCE
3、061A共有 84 个引脚，封装形式为 PLCC84，在 84 个引脚中有空脚 15 个，其余管脚功能说明如表 5 所示。1.4 61板整体框图1.5 61板框图功能介绍1.5.1 电源：61 板采用 3 节5 号电池进行供电，由 J10 接入，如原理图所示。其中的前后两组电容用来去耦滤波，使其供给芯片的电源更加干净平滑。为了获得标准的 3.3V 电压，在板子上加入 SPY0029 三端稳压器。两个二极管，是为防止误将电源接反造成不必要损失而设置的，在操作过程中千万不要将电源接反，因为反向电压超过一定的值，二极管将会被损坏，达不到保护的目的。后面的零电阻及其电源、地分成不同的几路是为减少电磁干
4、扰设置的。1.5.2 程序下载区：ICE 基本运作方式是通过控制 clock 及通过 ICE 喂入指令方式， 来控制 CPU 的运行及缓存器资料和内存资料的存取，因此必须透过控制缓存器值的设定来控制目前 CPU 的动作. 每个相连接的不同 ICE 模块都拥有自己独特的 3-bit ID， 当 PC 在传送 control 信号时都会先传送该 3-bit ID，只有 ICE 本身的 ID 和 control 信号的 ID 相同时才会执行该命令或回传资料。61 板上的 74HC244 主要在我们选用下载线的时候起作用，主要奇缓存的作用和完成 SDA 是作数据回送还是数据下传的选择。1.5.3 音频
5、输入部分:如下图所示电路， MICP 和 MICN 将随着 MIC 产生的波形变化，并在两个端口处形成两路反相的波形，再经过两级运放放大，把放大的语音信号交给 ADC 转换为数字量，这个时候我们就可以通过单片机编程对这些数据进行处理，比如说语音数据压缩、语音识别样本处理。1.5.4 音频输出部分:SPY0030 是凌阳公司开发的专门用于语音信号放大的芯片，它的增益如下所示Gain=2*5000/（5000+R1） 1.5.5 按键部分:按键是通过通断控制来实现它的功能，61 板上的按键在没按下时，它的 1、3 脚是断开的，当按下时这两个脚是连通的。若此时我们在 1 脚接一个高电平，把第三脚连到
6、一个 I/O 口上，这就形成了一个人机操作界面，通过编程对 I/O 扫描，单片机就能识别到我们的按键命令。2 焊接61板2.1 焊接器材2.1.1 尖嘴钳 （1）主要用途 主要用来夹持零件、导线、及零件脚弯折 内部有一剪口，用来剪断 1mm以下细小的电线 配合斜口钳做拨线用 （2）注意事项 错误！未找到索引项。注意不可以当做扳手，否则会损环钳子 不可用来敲打 在焊接的时候夹持元件可以防止元件因过热而损伤 2.1.2 斜口钳 常用来剪断导线、零件脚的基本工具 配合尖嘴钳做拨线用 （2）注意事项 斜口钳剪断时，应将线头朝向下，以防止断线时伤及眼睛或其他同学不可用来剪断铁丝或其他金属的物体，以免损伤
7、器件口，超过 1.6mm的电线不可用斜口钳剪断 2.1.3 平头钳用来剪断较粗的导线或金属线配合尖嘴钳做拨线用 用来弯折、弯曲导线或一般的金属线 用来夹持较重物体 不可拿它当扳手使用 2.1.4 电烙铁 （1）分类圆锥形：适合焊接热敏感元件 斜角形：适于焊接端子点，因有尖端表面，所以热更易于传导锥斜面形：通常用在一般焊接和修理上 2.1.5 吸锡器 检修时，将零件上的焊锡吸走，以便利于更换元件 使用是应将吸锡口靠近焊锡点，但要必免与烙铁直接接触 使用一段时间后，就要清理吸锡器中锡渣 2.1.6 螺丝起子 （1）主要用途 :松紧螺丝必须的工具 一般根据用途分为：一字起子，十字起子 （2）注意事项
8、:选择起子时应根据螺丝的大小选用，起子刀口厚薄与宽度均需配金属把子的起子不可以使用在带电的电路上，以免触电,使用起子应于螺丝帽成 90 度手柄越大转矩越大 镊子镊子的分类也是很多的，在各种实际应用场合主要是以下两种：尖头镊子和弯头镊子。镊子的使用主要是夹持小的元器件，辅助焊接，弯曲电阻、电容、导线的作用。平时不要把镊子对准人的眼睛或其他部位。2.2 焊接原理2.2.1 焊料与焊剂的选择 焊料：一般常用焊锡作焊料。它具有较好的流动性和附着性。在一定是温度、湿度及振动冲击条件下有足够的机械强度。而且具有耐腐性，使用方便的优点。焊剂：作用是除去油污，防止焊件受热氧化，增强焊锡的流动性。常用的焊剂是松
9、香。但在使用时要注意最好配成松香水。如果电烙铁直接沾松香焊接，虽然焊接的烟量少，附着力强，但沾到焊点上的松香少，不能充分发挥助焊剂的作用。而且电烙铁头经常接触松香也易使松香焦糊变质。所以最好将松香溶于酒精中。以 3：1 的比例配成松香水点在焊接处。千万注意：绝对不能用酸性焊油。因为它对焊点有腐蚀性，会引起电烙铁漏电，发霉。注意：焊剂用完后用三氯甲烷/酒精擦板子，便于焊接元器件。2.2.2 电烙铁与电烙铁头的选择 常用的电烙铁有外热式、内热式和速热式三种。一般功率不能过大，选用 2050W 即可。若选用的功率过大，不易掌握火候，很容易使元件过热而损坏。烙铁头经常加工成各种形状以适应焊接的要求。为
10、了保证一定的温度，烙铁头要有一定的体积。一般焊接较大的元件时，烙铁头与焊接物接触面积要大.焊接密度较大的小焊点时，为了避免伤及周围元件和焊点，应采用锥形的烙铁头。2.2.3 焊点质量 焊点的质量直接关系到整块电路板能否正常工作， 也是每个操作人员要学会并掌握的基本功。质量好的焊点称标准焊点，如图 2.4（a）所示，在交界处，焊锡、铜箔、元件三者较好地融合在一起。虚焊点，如图 2.4（b）所示，在交界处，从表面看焊锡把引线给包住了,但焊点内部并未完全融合，焊点内部有气隙或油污等。产生虚焊点的主要原因是元件脚、印制电路板铜箔表面不清洁，或者电烙铁头温度偏低，元件脚、印制电路板铜箔与烙铁头接触表面太
11、小导致受热太慢，温度不够，也有焊锡用量不当引起的。要避免出现虚焊，重点是搞好清洁处理。焊接时使电烙铁头与焊接元件及铜箔接触面积要尽可能大些。掌握好焊接时间，一般一个焊点约用 23 秒。焊后焊点应饱满、光亮、无裂痕、无毛刺且焊剂尚未完全挥发干。若时间长，易损坏焊接部件及元件。铜箔、元件三者较好地融合在一起。若时间短，又不能使焊接达到标准要求，焊点上的焊锡要适当，以饱满引线为宜，呈圆锥形。焊锡过多是浪费，而且容易出现焊点互相桥连现象。2.3 焊接注意事项2.3.1 61裸板检测 目的：检测 61 板裸板电源部分是否短路方法：利用万用表检测61板上 U3 的第一脚和第三脚之间是否短路，无短路说明61
12、板电源部分是正常。2.3.2 检测元器件、并做器件整形 1用万用检测 12 个电解电容、16个独石 104、3 个独石224是否短路，短路的器件需更换（有条件的可采用电容表逐个测试）。2利用万用表检测 4 个按键，按下后看 1、3 脚是否接通，是则说明按键正常。3先将单排插针掰开，分别为 10PIN 4 个、3PIN 3 个和2PIN 2 个、1PIN 1个。4将所有检测过的电阻、电容、二极管按电路板间距把引脚折弯，以便插到电路板上。绝对不能在元件引脚跟部反复折弯， 因为这样引起的元件内部接触不良造成的故障是很难维修的。5查看芯片座所有引脚是否偏移原位，若有偏移整形后插在塑料泡沫板上待用。2.
13、3.3 元件分类 1、小个子元器件（20 个） ：SPY0029（1 个） 、电阻（18 个） 、晶振（1 个） 、二极管（3 个） 。2、中间个子元器件（45 个） ：瓷片电容（5 个） 、独石电容（19 个） 、按键（4 个） 、发光二极管（2 个） 、电解电容（12 个） 、芯片座（3 个） 。3、大个子元器件（13 个） ：排针（9 个） 、接座（3 个） 、电位器（1 个） 。2.4 焊接 61 板的 18 个步骤2.4.1 焊接步骤流程图Step 1:焊接 SPY0029（数量 1 个） 元件 U3（SPY0029）-先将焊盘上的焊点上少量焊锡，再将元件相应引脚镀少量锡，用镊子夹住
14、元件放置在焊盘上，迅速将该引脚焊好，如图 4.11所示。注意拿镊子的手要稳，不能抖。焊接速度要快，加热时间要短。然后将其他引脚焊好。Step 2:焊接电阻（数量 18 个）Step 3:焊接二极管（数量 3 个）请注意方向，有白色短线的那一端为负极，按照排序分别焊接 1、2、3 二极管，以免遗漏；Step 4: 焊接晶振 （数量 1 个） Step 5: 焊接独石电容 （数量 19 个） Step 6: 焊接瓷片电容（数量 5 个）Step 7: 焊接电解电容 （数量 2 个） 焊接电解电容焊接电解电容（已卧倒的）请注意焊接方向，有白色线的一端为负极与 PCB板上的白线相对应；如图 4.17
15、所示，方框中的就是电源部分，我们先把 1、2 电容焊接好，这时候我们不着急往后焊，先来一个小小的测试，因为这到这一步电源部分已经可以开始工作了，这时查由于没受后面的电路的影响，比较好查；Step 8: 检查电源部分是否错误 先用万用表查 J10 两管脚，若短路则查清短路原因，可能是因为二极管坏掉或者电源部分电容有问题，请排除错误再往下执行。Step 9: 检查 PCB 板上的 SPY0029 三个管脚是否短路 用万用表查 SPY0029 的三个管脚之间是否短路；可能是因为第二个二极管坏掉或者 SPY0029没焊好，请排除错误再往下执行。Step 10: 焊接剩余电解电容（数量 10 个）Ste
16、p 11: 焊接按键和电位器（数量 各 1 个）Step 12: 焊接发光二极管 （数量 1 个）Step 13: 焊接电源座（数量 1 个）Step 14: 焊接单排插针（数量 9 个）Step 15: 5 针座焊接（数量 2 个）Step 16: 焊接麦克风 （数量 1 个） 第一步：获得两节剪断的裸露导线或是被剪断焊接元件多余的引脚，长度大于 1cm；第二步：镊子把两节导线分别折成图 4.27 的“L”形，短边的长度小于 5mm，分别给“L”的短脚抹上一点焊锡，便于焊接；第三步：利用烙铁分别把制作好的“L”形导线焊接到上图做的位置，目的就是给麦克风做两个引脚；第四步：对应正、负极把引脚插
17、入61板的正、负极焊接完成。Step 17: 焊接 U2、U4 芯片座Step 18: 管脚修整3 调试61板3.1 测试记录和分析 在做测试的时候一定要先检测电源部分（因为电源部分相当重要,若没焊好可造成很大破坏性）,再按以下的顺序测试并一步步做好检测记录，出现问题的时候请勿心急,慌乱中可能会制造更多的问题,而是要认真检测电路，并按实验步骤完成检查，这样有利于培养自己的动手能力和分析问题的能力。整体测试流程图如下：3.1.1 电源部分 如果在焊接中按照步骤焊接了,并且其中的两个测试都通过了,那么这里的检测可轻而易举的通过。电源部分在板子的左上角。以下就采用万用表分别测试以下 12 个点的电压
18、，注意数字万用表的使用方式（黑色的表笔接电源“-”端，红色的表笔接电源“+”端） ，此时请勿将芯片插入座中，以免电源部分有问题造成芯片烧坏。测试 61 板电源和地是否有短路；条件：断开电源并拔掉电池盒，将 J5 的 2、3 脚用跳线帽短接；步骤：用万用表测量 J10 的两脚的电阻是否为零；现象 1：电阻为零；结论：焊接过程中可能造成短路了；解决办法：进行电源部分的排查；现象 2：电阻大于 300 欧姆；正常，进入 Step 2。测试 61 板电源部分器件是否工作正常；将三节 5 号电池装入电池盒中，接到 J10 处，将电池盒开关拨到 ON处；将电池盒开关拨到 ON处； 发光二极管 D1 没点亮
19、，立即将电源断开，进入步骤 4 的测试；电源部分器件有问题进入 Step 4；发光二极管 D1 点亮；正常，进入 Step 3。测试 61 板上各器件电源供电是否正常；用跳线冒把 S5 的 1、2 脚短接（选择了 PROBE 端） ；测试 U1 的第 7 脚电压-3.3v 左右；测试 U4 的第 20 脚电压-3.3v 左右；测试 J4 的第 1 脚电压-3.3v 左右；测试 U2 的第 7、8 脚电压-4.5v 左右；测试 J6、J7、J8、J9 的+端电压-4.5v 左右（同上）；电压不正常；在供电的某个传输方向上出现了问题；对照原理一步步排查；电压正常；正常，进行键盘部分测试。测试 61
20、 板电源部分哪个器件坏掉；断开电源；用万用表检查发光二极管是否坏掉，或者方向弄错；测量 J10 的两端是否短路，如果是，先检查 D3 是否击穿；如果 J10 没有短路，再测 SPY0029 的 3 脚与地是否短路，如果是，检测 D4 是否击穿（要先从板子将负极拖开测试） ，否则就是 SPY0029 坏掉了； 发光二极管不亮；发光二极管坏掉；更换发光二极管不亮；D3 或 D4 反向导通；D3 或 D4 被击穿；更换 D3 或 D4；现象 3：3 脚与地是短路；焊接出错;清除短路；现象 4：接上电源，SPY0029 无 3.3V输出；SPY0029 坏掉；更换 SPY0029 并重新测试。3.1.
21、2 键盘部分 测试键盘输入是否正确 U1、U2、U4 芯片座中不安放元件；给 61 板通电，万用表选择电压档，利用万用表的负端（黑色表笔）接板子上的地（标示“-”的地方） ，万用表笔的正端（红色表笔）分别检测接 IOA0、IOA1、IOA2;把万用表笔的正端（红色表笔）放在 IOA0 上时，按下 K1 键，读取万用表上的电压值并记录，之后用同样的方法分别检测 K2、K3 电压值;电压为零;不正常；更换按键，重新测试键盘部分;电压为高电平;正常，进入晶振部分测试。3.1.3 晶振部分 测试晶振工作是否正常；U1、U2、U4 芯片座中安放好元件；给 61 板通电；利用万用表的负端（黑色表笔）接板子
22、上的地点（表示“-”的地方） ，万用表笔的正端（红色表笔）分别检测接 OSCO、OSCI并记录；并用示波器查看波形;不可看到波形；更换晶振，若还不行更换 SPCE061A；可以看到 32768HZ 的正弦波形；正常，进行余下步骤。3.1.4 单片机 I/O 部分 查看是否有漏焊或虚焊；U1、U2、U4 芯片座中安放好元件（请确保芯片的正确插入）,不接喇叭,；给 61 板通电，用下载器将程序 1 下载到 61 板上，若程序无法下载，先跳至数字部分 74HC244 的检查步骤。利用万用表的负端（黑色表笔）接板子上的地点（表示“-”的地方） ，万用表笔的正端（红色表笔）分别检测接各 I/O并记录；电
23、压正确（IOA口全为低,IOB 口全为高）； ；正常，进入音频输入部分的测试；电压不正确；排查漏焊或虚焊。3.1.5 音频输入部分 查看音频输入部分是否正常；接上喇叭；用排线分别将 IOA口的低 8 位和 IOB 口的低 8 位相连，IOA口的高 8 位和 IOB 口的高 8 位相连，然后按下 RESET 复位键 S1。把 J2的左边两脚短接，听到“I/O测试成功”后，按键 3， （这个时候要是听见喇叭有很大的噪音，则是正常的现象，因为喇叭和麦克风离的近，解决的办法就是改变变位器的阻值，用一字螺丝刀顺时钟调节，直到噪音减少，要是还是不可以，就把喇叭取下，继续往下测试既可） ，采用示波器查看波形
24、，测试点在板子的背面均已标示。无波形 音频输入部分有问题；按照原理图和各区元件排序表中给出的器件顺序查找音频输入部分的问题；有不规则波形出现；正常，进入音频输出部分测试。3.1.6 音频输出部分 查看音频输出部分是否正常；接音频输入部分的条件，继续测试 ；采用示波器查看波形，测试点在板子的背面均已标示；无波形；音频输出部分不正常；按照原理图和各区元件排序表中给出的器件顺序查找音频输出部分的问题；正常，进入 74HC244 部分测试；3.1.7 数字部分 74HC244 查看 74HC244 外围电路是否连接正确；断开电源，数字万用表选择鸣叫功能；S5 用跳线帽把 1、2 脚短接，测试点在板子的
25、背面均已标示；应该接通的地方没有接通；连接有问题；按照原理图和各区元件排序表中给出的器件顺序查找连接问题；各部分测试正确；正常，进入 D/A部分测试。3.1.8 D/A 部分 测试 D/A 用排线分别将 IOA口的低 8位和 IOB 口的低 8 位相连，IOA口的高 8 位和 IOB 口的高 8位相连，然后按下 RESET 复位键 S4；把 J2的左边两脚短接，听到“I/O测试成功”后，按键 3，采用示波器查看 J2的 DAC1 上波形，对着 MIC 大声说话;无振幅随声音变化而变化的波形;D/A部分有问题;更换芯片 SPCE061A；有振幅随声音变化而变化的波形;正常，进入 A/D部分测试。3.1.9 A/D 部分 测试 A/D；听到“I/O测试成功”后，按键 2；听到“A/D测试不成功” ；A/D部分有问题；听到“A/D测试成功” ；正常，进入 PWM 输出部分测试。3.1.10 PWM 输出部分 测试 PWM 用下载器将程序 2 下载到 61 板上 （1）按键 KEY1 后利用示波器观测 IOB8 的占空比（1/16）波形；（2）按键 KEY2 后利用示波器观测 IOB8 的占空比（5/16）波形
