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单片机小白学步(5) 集成电路、封装相关知识

单片机小白学步 924℃ 0 3年前 (2014-10-07)

在前文大家都有见到集成电路的图片,其外形有很多种。在这些芯片中真正起作用的部分是集成在硅片上的晶体管。而我们看到的样子,则是在其外部用外壳进行封装。把硅片上的电路管脚,用导线接引到外部接头处,以便于其它器件连接。封装有安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性等作用。硅片必须与外界隔离,以防止空气中的杂质对电路的腐蚀等造成电气性能下降。

封装

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宏晶公司的STC89C52RC单片机

我们把集成电路等电子元件的这种外壳称为封装。图中的两种单片机也都是集成电路,并且它们的封装相同,都是40脚的宽体DIP-40封装。实际上,STC89C5x系列单片机也有其他形式的封装,比如44脚的LQFP-44封装,如图所示。

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LQFP44贴片封装的STC89C54RD+

上面的DIP-40封装,管脚很长,实际使用时,管脚会穿过电路板,会在电路板另一面焊接,属于直插型封装。而LQFP-44封装,焊接时管脚焊点和芯片在电路板的同一面,就是贴在电路板表面,我们称其为贴片封装。直插封装一般管脚间距较大(最常见的是标准的2.54mm),便于手工焊接;而贴片式的封装,体积大大减小,焊接时电路板上不需要打孔,节省了大量空间和成本,同时很容易实现机器自动化焊接,在实际中应用很广泛(比如手机等小型数码产品的电路,几乎都是全贴片设计)。因为直插封装更便于使用,所以我们通常都选用直插式DIP-40封装的单片机进行学习(在后文中,如果没有特别说明,单片机就是指的直插封装的STC89C51RC)。

其他芯片也可能会使用和单片机一样的封装。例如ISD4004语音芯片就常常用宽体DIP-40封装。在辨认芯片时,只需要看上面印刷的字母符号就可以了。

管脚识别

不少集成电路都有那么多管脚,应该怎么辨认呢?对于上面的DIP封装,它的管脚是排成双列的。细心的读者或许已经从图中观察到,芯片的一端有个半圆形缺口,这正是我们管脚所需要的标识。将缺口朝上,从左上角开始,逆时针转一圈,则引脚编号从1开始增加,如图所示。有些双列封装的集成电路尤其是贴片双列封装上没有缺口,则以一端的圆点为准。这个方法适用于所有双列封装的集成电路。而对于类似LQFP-44的封装,我们可以从图中看到一角有个小圆点(或者有个小三角缺口,图中芯片两者都有)。沿着这个小圆点逆时针转一圈,引脚编号从1开始递增。

  

  

更多有关集成电路和封装的知识,大家也可以在网上搜索一下看看。

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《单片机小白学步》系列教程(原名《单片机入门指南》)介绍

本系列教程从最基本的入门知识开始,逐步深入介绍单片机系统设计,内容包括:
1、入门篇:单片机等基本概念、各种电子设计基本知识
2、思想篇:单片机/计算机系统设计的工程思想
3、学习篇:单片机学习过程、方法和技巧,以51单片机为例介绍,并推广到其他单片机
4、应用篇:遵循规范的工程方法,设计单片机系统实例(计划设计的系统有:计算器、电子表、密码锁、简易手机,具体看有没有时间再确定)
5、原理篇:从模拟电路、数字电路开始,逐步深入介绍单片机/计算机系统原理,并自行设计简易的CPU(由于个人水平有限,这部分没有把握写好,具体内容视情况而定)

教程特点

1、技术知识点全面,从入门到精通

包含了各种基本知识,尤其是对单片机基本概念的介绍、为什么要用单片机等,在很多同类书籍教程中都被忽略了。同时也包含了一些深入的知识,包括原理篇考虑对单片机的基本原理进行介绍,有助于深入理解单片机。

本系列教程以51单片机为例进行介绍。通过51介绍完单片机的基本知识,我会再把430进行简要介绍,尤其是对比两者之间的优缺点,让大家很快感受到430的巨大优势,而学习51正好为快速了解430打下了坚实的基础。

2、除了单片机知识,还有思想、方法、技巧的介绍

本系列教程中,介绍单片机各种模块编程知识的主要是学习篇,而学习篇只是整个教程的一部分。在学习篇中我会贯穿各种方法技巧,如何理解一些模块功能,怎么看时序图,严格遵守工程思想进行编程,程序发生了错误怎么调试等等。而在思想篇中会总体介绍很多重要的思想,为后面的学习做好准备工作。

3、知识先后顺序的设计

单片机学习过程中,涉及大量的知识,而且很多知识之间相互依赖,关联很强。

本系列教程对知识的先后顺序进行比较明确的规划,尽最大可能符合人的认知过程。但是实际规划时发现,无论怎么调整知识的顺序,总有一些知识之间相互依赖,关系复杂。例如开始讲IO口的时候肯定会提到寄存器,而寄存器这个词的理解,需要深厚的背景知识。但是这些背景知识在没有进行实践的时候也很难理解。

初学者常常就会在这样的地方感觉疑惑不解,不知所措。而每次遇到类似这样的知识,我会向初学者指出,应该如何对待。这个知识是应该自己去学习补充,还是等到学完原理篇再做理解,而现在又应该怎么去看待这个名词。

另外,在整个教程的学习前,需要掌握一定的C语言等基础知识,具体可参考教程第〇篇《序》中的相关说明
http://www.paincker.com/mcu-primer-0

4、语言通俗易懂

本系列教程力求语言通俗易懂,而不会用一堆新手不懂的词语去解释另一个不懂的词语。但是受限于个人语言表达能力,可能有些地方表述的比较繁琐,或者不清楚,希望大家能够帮忙指出。

其他问题

如果觉得我写的对你有帮助,欢迎多多反馈,包括写的不正确、不合理、不太明白都可以指出来,这样方便我对其进行完善。

更多可参见:《如何以学习单片机为契机,逐步成为优秀的工程师》
http://www.paincker.com/mcu-engineer

本系列教程首发于我的个人主页,欢迎访问(由于是国外服务器,速度稍微有点慢):
http://www.paincker.com/category/hacker/mcu-primer

同时会将其转发到CSDN、电子发烧友等站点,欢迎关注。
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