创意电子设计与制作

刘 宁 一位电子技术和DIY的痴狂者，2000毕业于武汉理工大学机电工程学院，长期以来一直从事消费类电子产品开发工作以及嵌入或系统应用和创新思想研究工作，在学习和工作之余设计制作了大量DIY作品，曾多次参加电子设计制作、嵌入式系统应用以及发明创造方面的比赛并获奖。17岁时取得个人第一项国家专利。

第一章 想 -- 思想与认识

1.1 设计制作随想

1.1.1 创新并不神秘

1.1.2 动手不可缺少

1.1.3 兴趣是源动力

1.1.4 态度决定结果

1. 认真

2. 严谨

3. 踏实

1.1.5 习惯左右行为

1. 独立思考

2. 勤于记录

1.1.6 要求等于水准

1. 做得出、做得好和做得精

2. 完美和速度

3. 专业和业余

1.1.7 学习贯穿始终

1. "模"、"数"不分家

2. "软"、"硬"不分家

3. "机"、"电"不分家

4. "广"、"专"不矛盾

1.2 初识电子制作

1.2.1 电子制作的概念

1.2.2 电子制作的特点

1.2.3 电子制作的流程

1. 选题

2. 功能设计

3. 构思

4. 硬件设计

5. PCB设计与制作

6. 电路制作

7. 软件设计

8. 调试

9. 组装

第二章 做 -- 方法与流程

2.1 器件选择与存放

2.1.1 概述

2.1.2 器件的选择

2.1.3 器件的来源

1. 购买

2. 拆机

3. 申请样品

2.1.4 器件的存放

1. 一般器件的存放

2. 易损器件的存放

3. 重型器件的存放

4. 多规格器件的存放

2.1.5 小结

2.2 工具配备与使用

2.2.1 概述

2.2.2 工具的配备

1. 增力类工具

(1). 螺丝刀 (2). 扳手 (3). 锤子

2. 夹持类工具

(1). 镊子 (2). 尖嘴钳、圆嘴钳和扁嘴钳 (3). 鲤鱼钳

(4). 压线钳 (5). 钳台 (6). G字夹 (7). 钻夹头

(8). 焊接台

3. 切削类工具

(1). 刀 (2). 剪刀 (3). 钢丝钳 (4). 斜口钳和水口钳

(5). 顶切钳和胡桃钳 (6). 剥线钳 (7). 钻头 (8). 开孔器

(9). 锥子 (10). 冲子 (11). 丝锥 (12). 板牙

(13). 手锯 (14). 锉 (15). 砂纸 (16). 磨头

4. 电动工具

(1). 手电钻 (2). 台钻 (3). 自制调速器

5. 电热工具

(1). 电烙铁 (2). 烙铁架 (3). 吸锡器 (4). 热风枪

(5). 热熔胶枪

6. 测量类工具

(1). 直尺 (2). 角尺 (3). 游标卡尺 (4). 自制mil尺

7. 清洁类工具

(1). 刷子 (2). 棉棒 (3). 吹尘球 (4). 烙铁清洁海绵

2.2.3 常用加工工艺

1. 孔的加工

(1). 小圆孔的加工 (2). 小非圆孔的加工

(3). 大圆孔的加工 (4). 大非圆孔的加工

2. 螺纹的加工

3. 裁板

4. 打磨

5. 引脚成形

2.2.4 工具使用的注意事项

1. 安全第一

2. 工具保护

2.2.5 小结

2.3 电路板设计与制作

2.3.1 概述

2.3.2 电路连接的一般形式

1. 直接连接

2. 面包板连接

3. 光板连接

4. 空心铆钉板连接

5. 万能印刷电路板连接

6. 专用印刷电路板连接

2.3.3 印刷电路板的材料

2.3.4 印刷电路板的设计

1. 万能印刷电路板的设计

2. 专用印刷电路板的设计

2.3.5 印刷电路板的制作

1. 手刻法

(1). 开料 (2). 钻孔 (3). 绘图 (4). 雕刻

(5). 打磨 (6). 清洗

2. 机雕法

3. 贴胶法

(1). 开料 (2). 钻孔 (3). 绘图 (4). 贴胶

(5). 雕刻 (6). 腐蚀 (7). 打磨 (8). 清洗

4. 描漆法

5. 感光法

(1). 制版 (2). 开料 (3). 曝光 (4). 显影

(5). 腐蚀 (6). 钻孔 (7). 切边 (8). 清洗

6. 转印法

(1). 制版 (2). 开料 (3). 转印 (4). 腐蚀

(5). 钻孔 (6). 切边 (7). 打磨 (8). 清洗

2.3.6 小结

2.4 焊接工艺与技巧

2.4.1 概述

2.4.2 焊接材料

1. 焊锡

2. 助焊剂

3. 清洗剂

4. 吸锡线

2.4.3 焊接工艺

1. 点焊

2. 模拟波峰焊

3. 模拟回流焊

4. 镀锡

5. 去锡

2.4.4 焊接流程

1. 机制板的焊接

(1). PCB焊前处理 (2). 器件焊前处理 (3). 焊接

(4). PCB焊后处理 (5). 器件焊后处理

2. 手工板的焊接

(1). 器件焊前处理 (2). 焊接

(3). PCB焊后处理 (4). 器件焊后处理

3. 万能板的焊接

(1). PCB焊前处理 (2). 器件焊前处理 (3). 焊接

(4). 器件焊后处理

2.4.5 焊接的注意事项

2.4.6 小结

2.5 电路调试与检测

2.5.1 概述

2.5.2 调试工具

1. 硬件调试工具

(1). 万用表 (2). 电源 (3). 试电笔 (4). 逻辑笔

(5). 模拟负载 (6). 信号发生器 (7). 频率计 (8). 示波器

(9). 无感螺丝刀 (10). IC起拔器 (11). 鳄鱼夹 (12). 测试钩

2. 软件调试工具

(1). 仿真器 (2). 编程器 (3). 下载电缆

2.5.3 调试方法

1. 调试顺序

(1). 先部分后整体 (2). 先硬件后软件 (3). 先主要后次要

2. 硬件调试方法

(1). 望 (2). 闻 (3). 问 (4). 切 (5). 治

3. 软件调试方法

(1). 观察法 (2). 对比法 (3). 添加法

(4). 删除法 (5). 分析法

2.5.4 调试的注意事项

2.5.5 小结

2.6 外壳加工与组装

2.6.1 概述

2.6.2 外壳的选择

1. 外壳的种类

2. 外壳的来源

(1). 购买成品 (2). 重新利用

(3). 加工替代 (4). 自己制作

3. 外壳选择的原则

2.6.3 外壳的加工

1. 布局设计

2. 壳体加工

3. 表面装饰

(1). 涂漆 (2). 贴面

2.6.4 外壳附件的制作

1. 旋钮

2. 按键帽

3. 底脚

4. 面膜和铭牌

5. 面罩

2.6.5 常用连接方式

1. 电气连接

(1). 焊接 (2). 压接 (3). 插接 (4). 绕接 (5). 粘接

2. 机械连接

(1). 螺纹连接 (2). 铆接 (3). 焊接 (4). 粘接

(5). 捆接 (6). 套接 (7). 弹性连接 (8). 过盈连接

2.6.6 组装的注意事项

2.6.7 小结

第三章 看 -- 视频与图像

3.1 TV-VGA视频转换器

3.1.1 概述

3.1.2 功能设计

3.1.3 原理分析

3.1.4 硬件设计

1. 视频解码电路

2. 视频转换电路

3. 单片机及其外围电路

4. 电源电路

3.1.5 软件设计

1. 主程序

2. 按键检测子程序

3. 串口接收处理子程序

4. 命令处理子程序

5. 定时器0溢出中断服务程序

6. 串口中断服务程序

3.1.6 制作

1. PCB设计与制作

2. 器件选择

3. 制作与调试

3.1.7 小结

3.2 别致的电视信号接收器

3.2.1 概述

3.2.2 功能设计

3.2.3 硬件设计

1. 调谐器电路

2. 音频电路

3. 单片机及其外围电路

4. 电源电路

5. 遥控器电路

3.2.4 软件设计

1. 主程序

2. 遥控接收处理子程序

3. 调谐子程序

4. 显示子程序

5. 定时器0溢出中断服务程序

3.2.5 制作

1. PCB设计与制作

(1). 电视信号接收器PCB (2). 遥控器PCB

2. 器件选择

3. 制作与调试

(1). 电路制作 (2). 调试 (3). 组装

3.2.6 小结

第四章 听 -- 音响与语音

4.1 微型桌面音响

4.1.1 概述

4.1.2 功能设计

4.1.3 硬件设计

1. 功放电路

2. 音量调节及电平指示电路

3. 单片机及按键、显示电路

4. 电源电路

4.1.4 软件设计

1. 主程序

2. 配置位设置

4.1.5 制作

1. PCB及底板设计与制作

(1). 主电路及音箱PCB (2). 底板

2. 器件选择

3. 制作与调试

(1). 支撑杆制作 (2). 电路制作 (3). 调试组装

4.1.6 小结

4.2 "裸体"功放

4.2.1 概述

4.2.2 功能设计

4.2.3 硬件设计

1. 功放电路

2. 电源电路

4.2.4 制作

1. PCB设计与制作

(1). 功放板 (2). 强电板 (3). 电位器板

2. 器件选择

3. 制作与调试

(1). 电路制作 (2). 面板及底板制作 (3). 调试 (4). 组装

4.2.5 小结

4.3 功能齐全的语音录放装置

4.3.1 概述

4.3.2 功能设计

4.3.3 硬件设计

1. 语音录放电路

2. 显示电路

4.3.4 软件设计

1. 语音录放电路

(1). 主程序 (2). 按键检测子程序 (3). 串口接收子程序

(4). 命令处理子程序 (5). 中断服务程序

2. 显示电路

4.3.5 制作

1. PCB设计与制作

(1). 语音录放电路 (2). 显示电路

2. 器件选择

3. 制作与调试

(1). 电路制作 (2). 调试 (3). 录音

4.3.6 小结

4.4 打造自己的个性收音机

4.4.1 概述

4.4.2 功能设计

1. 显示

2. 按键

3. 操作

(1). 搜索电台 (2). 存储电台 (3). 音频控制

4.4.3 硬件设计

1. 调谐器电路

2. 音量控制电路

3. 单片机及其外围电路

4. 电源电路

4.4.4 软件设计

1. 主程序

2. 按键检测子程序

3. 遥控接收及处理子程序

4. 命令处理子程序

5. 调谐子程序

6. 显示子程序

7. 定时器0溢出中断服务程序

4.4.5 制作

1. PCB设计与制作

2. 器件选择

3. 制作与调试

(1). 电路制作 (2). 天线制作 (3). 调试 (4). 组装

4.4.6 小结

第五章 测 -- 测量与计时

5.1 简易电子湿度计

5.1.1 概述

5.1.2 原理分析

5.1.3 硬件设计

1. 湿度-频率转换电路

2. 单片机及显示电路

5.1.4 软件设计

1. 主程序

2. 定时器0溢出中断服务程序

5.1.5 制作

1. PCB设计与制作

2. 器件选择

3. 制作与调试

(1). 电路制作 (2). 调试 (3). 测量误差和校准

5.1.6 小结

5.2 家用电器耗电测试计

5.2.1 概述

5.2.2 功能设计

1. 显示

2. 按键

3. 操作

(1). 电费单价设置 (2). 时钟设置

(3). 随机测试 (4). 定时测试

4. 设计指标

5.2.3 原理分析

5.2.4 硬件设计

1. 电能计量电路

2. 控制电路

(1). 电源电路 (2). 单片机及其外围电路

(3). 实时时钟电路 (4). 显示电路

5.2.5 软件设计

1. 主程序

2. 按键检测子程序

3. 显示子程序

4. 外部中断0服务程序

5. 外部中断1服务程序

6. 定时器1溢出中断服务程序

5.2.6 制作

1. PCB设计与制作

(1). 电能计量IC板 (2). 强电板 (3). 单片机板

(4). 实时时钟板 (5). 按键板 (6). 显示板

2. 器件选择

3. 制作与调试

(1). 制作 (2). 调试 (3). 校准 (4). 组装

5.2.7 小结

5.3 用POS机顾客显示屏制作的电子钟

5.3.1 概述

5.3.2 功能设计

1. 显示

2. 语音播报

3. 按键

4. 操作

5.3.3 硬件设计

1. 顾客显示屏及其接口电路

2. 实时时钟电路

3. 温度及湿度测量电路

4. 语音播放电路

5. 单片机及其外围电路

6. 电源电路

5.3.4 软件设计

1. 主程序

2. 按键处理子程序

3. 时间日期更新子程序

4. 星期周次计算子程序

5. 温度湿度测量子程序

6. 显示子程序

7. 闹铃处理及语音播放子程序

8. 外部中断0服务程序

9. 定时器0溢出中断服务程序

5.3.5 制作

1. PCB设计与制作

(1). 主机PCB (2). 电源插座PCB

2. 器件选择

3. 制作与调试

(1). 电路制作 (2). 调试 (3). 组装

5.3.6 小结

第六章 用 -- 实用与妙用

6.1 能识别家人的电子门铃

6.1.1 概述

6.1.2 原理分析

6.1.3 硬件设计

6.1.4 软件设计

1. 主程序

2. 外部中断0服务程序

3. 定时器0溢出中断服务程序

6.1.5 制作

1. PCB设计与制作

2. 器件选择

3. 制作与调试

6.1.6 小结

6.2 电子军棋

6.2.1 概述

6.2.2 功能设计

6.2.3 原理分析

6.2.4 硬件设计

1. 电源电路

2. 单片机及其外围电路

6.2.5 软件设计

1. 主程序

2. 棋子检测子程序

3. 棋子识别子程序

4. 配置位设置

6.2.6 制作

1. PCB及定位片、底板的设计与制作

(1). PCB设计与制作 (2). 定位片、底板的设计与制作

2. 器件选择

3. 制作与调试

(1). 棋子改造 (2). 电路制作 (3). 调试组装

6.2.7 小结

6.3 用硬盘音圈电机制作的工艺品

6.3.1 概述

6.3.2 原理分析

6.3.3 硬件设计

1. H桥电路

2. 单片机及其外围电路

6.3.4 软件设计

1. 主程序

2. 定时器0溢出中断服务程序

6.3.5 制作

1. PCB设计与制作

(1). 主电路PCB (2). 音圈电机PCB

2. 器件选择

3. 制作与调试

6.3.6 小结

6.4 具有"星光闪烁"效果的彩灯控制器

6.4.1 概述

6.4.2 功能设计

6.4.3 原理分析

6.4.4 硬件设计

1. 过零检测及电源电路

2. 可控硅触发电路

3. 单片机及按键、显示电路

6.4.5 软件设计

1. 主程序

2. 外部中断0服务程序

3. 定时器0溢出中断服务程序

4. 定时器1溢出中断服务程序

6.4.6 制作

1. PCB设计与制作

2. 器件选择

3. 制作与调试

6.4.7 小结

6.5 另类电子制作

6.5.1 概述

6.5.2 用感光板制作各种工艺品

6.5.3 用废弃电子器件制作钥匙扣

6.5.4 用纽扣电池制作中国象棋

6.5.5 用电子器件制作抽象工艺品

6.5.6 小结

附录A 配套光盘内容介绍

A.1 编码规则

A.2 光盘内容

附录B 器件资料下载地址

后记

参考文献

《创意电子设计与制作》也是作者多年电子设计与制作经验的积累和思想的总结。

《创意电子设计与制作》共分为6章。其中，前2章主要介绍了电子设计与制作的相关思想和电子制作的概念、特点、流程以及各流程的具体操作方法、步骤和所需要的工具、材料;后4章则将十余个制作实例分为4类逐一详细介绍，把前2章的内容具体化、细致化、深入化，体现在实际应用中，达到实战的目的。书中每个制作实例都详细地介绍了设计背景、功能操作、工作原理以及设计制作方法与流程，同时提供了硬件电路原理图、PCB布局图、器件清单、软件程序流程图、源程序、制作成品外观图、关键部件外观图以及必要的机械结构图、加工图、装配图等。

《创意电子设计与制作》适合广大电子爱好者阅读，同时可供高等院校电子类及相关专业的学生在课程设计、毕业设计、电子设计竞赛时借鉴，另外也可供电子工程技术人员在设计开发相关产品时参考。