设计文创产品的步骤，单片机设计产品的六大步骤说明

很多朋友对设计文创产品的步骤，单片机设计产品的六大步骤说明不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

很多同学学习单片机已经很久了。学完51就学AVR，学完AVR就学STM32。买了一个又一个开发板，在开发板上做实验。我当时觉得自己还是很牛逼的，但是我真的让你自己设计一个电子产品。很多童鞋都是瞎子，很多都学完了单片机。毕搭建了一个单片机设计，最后来找我们帮忙。那你为什么学单片机？

以上是题外话。今天主要和大家讨论如何利用单片机设计一款产品。咱们花这么多钱学单片机也不是白学的，毕竟玩电子游戏还是烧钱的。以下是我总结的设计电子产品的主要步骤。一、要求

在制造产品之前。我们首先要知道这个产品是干什么用的。有哪些功能？然后要考虑供电问题，这涉及到供电电路的设计和功耗的考虑。考虑需要收集哪些外部信号。控制什么设备？如采集温度、控制继电器等。我们还要考虑显示部分的信息量来决定采用什么显示方式，是用LED还是数码管还是LCD还是tft彩屏。

再考虑一下提醒部分。需要做声光提醒吗？需要考虑什么通信协议？这些确定之后，我们就可以做芯片选型和初步方案了。

比如这里我们做一个电子钟作为例子。(现在TB上的红色led时钟价格已经远远超出成本价，没有源码可以买，失去了diy的乐趣。)我们做这个开源的DIY电子钟。要求如下1、一个时钟可以显示年、月、日、时、分、秒、温度；2、可以调整时间，带闹钟功能和按键音；3、亮度可随环境光线自动调节；

现在看来这些功能都在Tb上了。设计资料和打样板是要在教程结束后免费给你的，所以我们会考虑在设计的第二部分把成本降到最低。请原谅我。二、选择和原理设计

有了需求，我们就可以根据需求选择需要的部件，设计出整个产品。我在这里设计的是一个电子时间。首先要有时钟源，可以由单片机定时器产生，也可以由专用时钟芯片产生。定时器的缺点是断电后需要重新调整时间，所以省略这种方法。我们使用时钟芯片DS3231、 PCF8563和DS1302。最便宜的是DS1302，芯片小，电路简单，占用3 IO。

DS3231和PCF8563芯片大，占用PCB空间大(PCB空间就是钱)，但是资源丰富。(网上说计时准确，戴孝没测试过，所以不敢乱说。

你亲自测试过的，能写出来的文章发到戴孝，个人微信：dianzi126，QQ:2463515595，戴孝通过微信官方账号推送给你。你以后写的这篇文章的阅读量，可能是我们发板的一个依据。)DS1302芯片可以自动生成年、月、日、分、秒的时间数据，时钟源实际上是由一个32.768K的晶体振荡器提供的。我们后面会详细介绍这款芯片。

时钟源是可用的，所以只有显示出来我们才能看到，对吧？这是我们需要设计的显示部分，如上所述，数码管，LCD，TFT彩屏。时钟大多显示0到9的数字，显示的信息量并不大。同样，我们选择数码管也是出于经济原因。

温度采集采用模拟方式。现在流行用DS18B20单总线数字芯片和DHT11芯片做温度，DHT11还可以检测湿度，但是这两个数字芯片的价格都在5-9元，放上这么一个DIY的数字钟有点浪费。所以我们这里用热敏电阻通过简单的电阻分压来测量温度数据，所以我们选择的单片机需要配ADC，这样下去。

接下来是闹钟功能后的按键音提示。我们用蜂鸣器来完成这两个功能。显示的亮度水平只能通过使用光敏电阻检测环境照明来实现。

最后，我们的主角(单片机)出现了。它是整个设计的核心。后续程序设计完成后，需要下载到单片机。它会根据我们的编程方法来控制刚才提到的芯片和外设，实现我们想要的功能。这样的小设计，我们一般用8位51单片机就可以完成，这里我们用STC15系列单片机。

有了这些，整个设计的能量(动力供应)从何而来？我们选用的元器件都是DC 5V电源，所以电源可以直接用5V DC供电，比如USB接口。在电路设计上，可以考虑功耗的问题，在辅助元器件的选择上做些文章。

现在我们来梳理一下这个设计需要什么：时钟芯片DS1302、数码管，热敏电阻，光敏电阻，蜂鸣器，单片机。但是单靠这些芯片是无法完成我们需要的功能的，一些辅助元件(电阻、电容等。)都是需要的。接下来就是把这些芯片和辅助元件按照一定的规则组合起来(电路设计)。三、电路设计和验证

此部分这里我们不做详细的介绍，后续会分模块的详细介绍。再此简要介绍设计步骤。

电路设计需要专门的设计软件，我们常用的是Protel 99SE。本软件可以设计电路图和PCB板图，可以自动把电路图转到PCB图纸中，功能强大。99SE这个版本是比较老的了，但小代用下来感觉是比较稳定，兼容性比较好的一个版本，设计我们这样的小板足够了。设计好电路，再转换到PCB图纸中排兵布阵（元件摆放），手动布线，最终完成整个板子后就可以把PCB图纸发给厂家打样了。

现在各大厂家都有活动，打样板子都不算贵了，电子爱好者，学生党都能自己做板子了。一般打样时间为3-4天，快递3-4天，这样下来就是差不多一周的时间，这段时间我们也不会闲着，可以先把程序框架搭好为后续的程序设计做准备。

四、样板测试

等了一周，心痒痒啊。收到板子后大家肯定都是激动的，那就开始测试吧。开箱先检查板子外观、丝印等直观的有没有问题（一般都没问题的，除非小作坊的板）；然后测试电源VCC和GND直接有没有连接，也就是测他们之间的电阻，理论上是无穷大。这些都没问题后就准备元件焊接吧，焊接时一般的顺序是：先矮后高。

怎么说，就是元件在板子上的高度，现在从最矮的开始焊接，再焊接中等高度的，最后焊接最高的元件，注意，芯片一般采用底座焊接，芯片插底座上。注意：焊接完成后的板子在上电之前还得测量电源VCC和GND直接电阻，看是否有短路的情况，有短路问题需要排除问题后再上电。

五、程序设计及测试

程序设计说白了就是编程，编程需要编程软件，大家都叫“开发环境”，是不是听着就高大上了，其实就是一个软件加上编译器，不同的单片机的开发环境是不一样的，这里我们用的51单片机的开发环境是keil 4。Keil 加上STM32的编辑器也可以做STM32的开发环境，相信大家都用过了。

我们所有的程序都在keil 中编写，完了编译得到机器语言的16进制文件，最后下载到单片机里去，这样，给我们焊接好的板子上电就可以看到我们要的效果了。但是一般我们写的程序不可能一次就能通过，需要我们反复的调试，编译，下载，上电测试，最终实现我们想要的功能为止。

六、组装

到这里一个产品离成功不远了，现在看到的还是我们的电路板，看着不美观，一个产品我们还需要给他设计一个外壳。这个外壳需要和PCB板的大小，形状合适。所以，在我们PCB板的时候就需要考虑到外壳的形状，安装孔等问题。对于我们电子爱好者来说，能看到电路板也许会感觉更帅些，所以小代再次就不考虑外壳的问题了。

到这里，用单片机设计一个产品的流程就完了，这里小代自己总结了6步，但是这六步之间不是独立的，需要互相关联，比如刚才说的PCB板的形状设计和外壳的挑选，比如数码管电路设计与板子大小的选择，比如布线难度和数码管的选择问题，比如按键的个数和程序设计的问题等等。

以上知识分享希望能够帮助到大家！