單片機入門篇——工具

今天聊一聊工具,入坑單片機后,最先接觸的實際上是各種工具。即便是玩了幾年的大神,也未見就能推薦適用的工具給你,更別說才入門的小白。我從入坑至今,整整八個年頭,用很多金錢和實踐換來很多寶貴經驗,今天就分享給大家。

先給大家看看我的工作桌面



置辦這些工具花了3000多,有些工具,如邏輯分析儀、電鉆不方便展示,另外考慮到初學者也不會先購買這些大件,暫且就先不介紹比較貴的工具。后面我也會專門發文介紹邏輯分析儀等利器。

我讀大學的時候,是從基礎的電路學起,那會兒老師帶著我們做了很多入門級的小制作:四音電路、聲控燈電路、門鈴電路,再到后來的可調電源(LM317)、8路搶答器、音響,通過學習制作這些東西,算是摸到了門邊。

“人巧不如家伙靈”,這是我們任課老師經常掛在嘴邊的一句話,尤其是經管這八年的不斷實踐,我深以為然。

下表是我整理好的工具表,不要被這么多名目嚇到了,紅色部分是必須購買的內容,如果手頭拮據,可以先購買這些,若不差錢,建議一次性買齊。


注:既然是推薦,就會涉及到品牌,這里我只是根據我的經驗做推薦,我沒有收任何廣告費,由于是個人經驗,不代表你買了就一定好用,望讀者諸君再購買時請多參考。

1、電烙鐵

一把趁手的電烙鐵,不單單是讓你事半功倍,往往是好幾倍。

由于是面向新手,這里只推薦兩個產品。

黃花電烙鐵(907)


經典的黃花烙鐵看外表就有濃濃的極客感,透明手柄讓烙鐵內部電路一目了然。最新款據說可以支持100至480℃調溫(很久之前我記得我買的最高只能400℃,其實也足夠了),雖然還有其他品牌值得信賴,推薦黃花是因為這牌子容易買到,而且外觀好看啊。萬一有妹子找你修電吹風,拿出個比較騷的電烙鐵,逼格瞬間提升。

黃花牌因為比較大眾,山寨也多,不要圖便宜,一般在50左右。某寶也有三十幾塊的,但我從來不敢買這種便宜貨。

白光焊臺

如果你打算一開始就死磕單片機或電子,還是直接買個焊臺吧。焊臺和電烙鐵相比,優點很多,如升溫快、壽命長、回溫效果好、手柄不易發熱等,唯一的缺點是比較笨重,不適合搬運。但我們這一行的人,大多數都是死宅在家里或實驗室里,攜帶不便實際上不存在。這里推薦白光,是因為我用過很多同價位的焊臺,便宜的用過幾十塊的,貴的用過500多的,經過反復比對,加上考慮到性價比,還是一百多的白光焊臺劃算。我相信大多數愛好者都是學生黨,或者工作之余有點閑錢玩玩。大多數不會投資過高,所以這一款絕對適合你。


常用的焊臺型號有BK936和SBK936D+(后面有個加號,也有不帶加號的,有啥買啥),后者比前者貴些,配件也不同,根據經濟能力選購,個人認為,新人買936足以。

按理說,我都玩了八年,是該用好的焊臺了。但實際上,我并不搞生產,我設計的東西也都不復雜,所以沒必要花太多的錢開支在焊臺上。這里要說的是,不代表我推薦的白光,其他比這便宜的就不好,我曾經有個雜牌的焊臺,不到80快,用了4年,現在都還能工作,只不過這貨現在沒人賣了。

補充:買焊臺的時候記得多買一個手柄或發熱芯,以防手柄壞掉。

參考價格:936B一百出頭,936D,130+

再補充:如果你不差錢,可以烙鐵和焊臺都買。為什么呢?有的時候,很多電路需要你去現場去修改,這個時候焊臺就不如電烙鐵方便移動。還有個原因,就是焊臺也會壞,需要維修。如果是手柄壞了,直接換手柄。如果是發熱芯壞了,需要手動換發熱芯。換發熱芯也需要焊接,你的焊臺都壞了,去哪里加熱呢?所以有把備用烙鐵總是好的。

2、烙鐵頭

不管是買了烙鐵還是焊臺,默認都是尖頭,很多童鞋還不知道烙鐵頭可以更換,這里順便科普下。

尖頭實際上已經可以焊接絕大多數元器件了,但偏偏不能焊接貼片元件。那么買配套的烙鐵頭就很有必有了。

上圖是936系列烙鐵頭,只要是936的焊臺或烙鐵都可以使用,它們統稱為900M系列。最常用的型號為900M-T-I、900M-T-B、900M-T-SK、900M-T-K。一般自帶的是900M-T-I或900M-T-B。自己再買好省下的兩種刀頭即可。如果你剛剛入門,不涉及到貼片元件焊接,可以先不買刀頭烙鐵。

前面推薦的黃花牌電烙鐵一般都是907型,這個烙鐵頭要比936的大一些,故和936系列不是通用的,907的烙鐵頭也有900M系列的種類,自己選購即可。

補充:不要圖便宜買十塊錢的烙鐵或十幾塊的焊臺,包你后悔?。。。?!

3、焊錫絲

光有好的烙鐵還不夠,你還需要優質焊錫絲。有時候好的焊錫絲可以彌補烙鐵的不足。

現在市面上依然在賣有鉛焊錫??紤]到自己的健康和環保,還是建議大家購買無鉛焊錫。這里多說一句,不管是用有鉛還是無鉛焊錫,用完后都必須認真清洗手掌。

網購可以買到的質量還不錯的,我推薦友邦牌。買的時候建議0.6mm和0.8mm(直徑)兩種規格都買。老司機都知道,焊接成品PCB自然是0.5或0.6mm最好,但用萬能板做焊接時,拖焊這一環節就必須上0.8mm(或以上)的焊錫絲了。

圖,拖焊

拖焊其實很浪費焊錫絲,有些朋友喜歡用跳線代替拖焊,不過我個人還是喜歡拖焊,這樣焊接出來的電路比較穩定。


如果入門的小白只是焊接萬能板,一卷0.8mm焊錫絲足以,價格大約在120左右(1000克)。有人可能會問,啥?焊錫絲這么貴!是的,很多網友焊接出來的焊點和雞屎堆一樣,雖然烙鐵也不是很差,但就差在焊錫絲。用好一點的焊錫絲讓你事半功倍,心情舒暢,何樂而不為呢!

4、萬用表

這里萬用表我不做具體推薦,畢竟這東西某寶太多了,只要你買個品牌的,價格在50到80之間即可。

關于數字表和機械表

萬用表又分為機械表和數字表,但搞單片機或電子,買數字表就好。這里說一下表盤。數字表的表盤有的檔位多,如下圖


有的檔位少,如圖


我建議買檔位多的。那些檔位少的往往還不便宜,而且用起來未必實用。

5、鑷子

鑷子的用途我就不多說了,這里只說規格,一把尖頭,一把平口,其他規格的比如彎頭的,我很少用,我有些朋友焊接貼片的時候用到了4種規格的鑷子,而我始終只用這兩種,看個人習慣吧!


6、吸錫槍

吸錫槍算是個神器。即便是大神,也不能保證自己的電路不需要修改,而拆元件等操作,沒有吸錫槍,還真不方便。

雖然吸錫槍這玩意有電動的,拆PCB貼片元件又有熱風槍,但吸錫槍的作用誰也取代不了,特別是對于才入門的小白,超高性價比。牌子沒有什么好推薦的,某寶很多,下圖是我一直用的吸錫槍。


7、松香和焊錫膏

松香和焊錫膏作為助焊劑,最關鍵的用途是增加焊接時焊料與被焊物體的浸潤效果(浸潤不佳的話,焊錫不能很好的附著在被焊物體上,出現圓圓的球狀,很容易虛焊),其他還有比如去除氧化、輔助熱傳導、降低金屬表面張力、使焊點美觀等。既然作用都一樣,那么到底使用松香還是焊錫膏呢?

其實這個問題沒必要糾結,都買就是,反正都不貴。松香可以對付大多數元器件了,尤其是用萬能板制作電路的時候。不過我相信,凡是入坑后的童鞋,都難免手癢找地方練手。而大多數練手的機會,就是給妹子免費修理小家電。家電里的電路,有些氧化嚴重,松香是無論如何不起作用的,此時用焊錫膏好一點。

做為老司機,我想說的是,大多數情況下,焊接的時候都不需要松香或焊錫膏,拆電路的時候才需要。

8、鉗類工具

尖嘴鉗和斜口鉗不多說,必備。

這里要說的是一種某寶喚作“如意鉗”的小鉗子,如下圖。


這把鉗子又叫170鉗,專門用來夾斷元件管腳的,最開始入坑的時候我一直用斜口鉗,但斜口鉗的體積讓它有著很多局限性。而如意鉗則不存在,想剪哪里剪哪里。

最后就是剝線鉗,當然我知道老司機會說我用斜口鉗、如意鉗都可以剝線,那是你們老司機的事情,小白還是老老實實用剝線鉗吧!我也會駕輕就熟的使用斜口鉗等工具剝線,但那是在工具不足的情況下。

剝線鉗不同行業用的規格不大一樣,我這里說一下我常用的兩把規格。


以上兩種基本夠用了,不管是粗線還是細線。

9、螺絲刀套裝

這里我要免費打個廣告,我強烈推薦“老A”平牌,有圖有真相。


看顏色就知道,不同于其他二十幾塊的螺絲套裝,只要不是故意長期暴漏在外,是不會生銹的。其他雜牌的我買過很多次,好端端的放在盒子里都會生銹,本身質量也不過關,經常用著沒多久頭子就壞掉了。

這款老A不便宜,官方店售價接近70塊,不過這也是我唯一用2年沒生銹的,值了。套裝內的拆機片和吸盤比較雞肋,不要當真。

10烙鐵頭清潔器、清潔海綿

這東西也算是神器吧,又叫吸錫球,才入坑的時候不知道有這玩意,后來知道了,一直在用。


光有吸錫球還不夠,清潔海綿也是必須的,幾毛錢的東西不要在意,買就是。

11隔熱墊

我不知道讀者們用的什么桌子,反正我的是木質桌,以前用過的桌子上坑坑點點,都是拜烙鐵所賜。雖然我們都入這個坑了,不在乎摧殘一個桌子,但桌子上的漆對烙鐵都不好,且味道難聞。加上在焊接的時候,桌面上很多小元件經常滾來滾去,一些貼片元件往往不翼而飛,為了避免上述情況,你需要一個隔熱墊。


這種隔熱墊可以放一些小元件,很實用

12拆機棒

除了焊接制作東西,我們也要拆東西。想必很多讀者和我一樣,小時候就喜歡拆各種電子產品、電動玩具。那時候唯一可以找到的工具也就是一把螺絲刀了。遇到不能拆的地方,就只能暴力拆解。結果無外乎是我們拆過的東西都不能復原,招來一頓胖揍(笑)。

拆機棒沒什么講究,網上搜維修手機用的就行。

13放大鏡工作臺

不管你是才入坑的小白還是老司機,每當有電路調試不通的時候,都會徹夜難眠。有時候明明你都躺下了,心里卻還惦記著的電路,于是乎爬起來繼續折騰電路,哪怕是半夜兩點。

這里還要奉勸讀者諸君,這種精神是好的,熬夜卻是不好的。雖然年輕人精力好,偶爾熬夜沒什么,不過最受傷的還是眼睛。

為了保護眼睛,這里推薦個利器——閱讀放大鏡


這貨本來是給老年人看書用的,自帶led燈,還可以調節亮度。后來不知道是誰用這個當做工作臺,晚上的時候用它焊接電路,尤其是PCB板上的線路,那是非常給力。不過這貨也不便宜,好的要一百多,當然幾十塊的也有,看自己情況購買。

14排風系統

如果你焊接的環境相對封閉,那么排風系統很有必要。即便是你和我一樣,有個大客廳,通風良好,但依然需要排風系統。焊接過程中的煙霧是不定向的,多少都會飄向人體,偶爾聞聞松香味道沒什么,時間久了也不是什么好事。

網上的焊接專用排風扇,我買過很多,都不怎么好用!這里我不建議大家購買!也可能是我買的價位太低,或者型號不對,反正就是抽風的時候風力小,達不到的想要的效果。最后我都是自己DIY的排風設備。

DIY排風也不是什么難事,某寶網購排風機,為了自己的安全,正面一定要這種帶防護網的。


風機背面應該是這種,方便接排風管。


15電源系統

焊接完成后,我們需要測試電路是否可以正常工作。通常我們會選擇使用電腦USB接口、手機充電器、干電池等方式供電。這些方法大體上沒什么問題,但如果你入坑超過幾個月,制作的東西稍稍復雜后,上述供電方式就不能滿足你的需要了,此時你需要一個專用電源。

土豪或者可以長期混在學校實驗室的,直接用可調電源,幾百到上千都有??煽傆腥撕臀乙粯?,條件不允許,又或者很多學生黨會在寢室里調試,那么這種情況下,你就更需要一個專業點的電源了。

我們先看看專業點的電源應該滿足哪些需求,或者說,從另一方面看上述電源有哪些不足。

①大電流驅動

臺式機或筆記本的USB接口一般也就提供500mA的驅動電流,雖然有人說有些主板說支持1A電流。就能否支持1A電流輸出這個問題,我甚至專門找過很多電腦品牌的售后中心咨詢,但他們的回答都很模棱兩可。何況,就算有1A,遇到驅動伺服電機、“智障”車項目,也是不夠用的。

②直流特性穩定

有點電路基礎的同學肯定知道,直流和交流不是一回事。而我們用的很多直流電都是交流轉換的。這里專門說一下手機充電器。

手機充電器我們都會用,也都知道,這貨的功能是把插座上的交流電轉換為可供手機電池充電的直流電?,F在很多充電器一來就是5V/2A的輸出,還有3A的,根據輸出功率感覺足夠滿足大多數測試場合了。但事實并非如此!

注:下面這段文字涉及到一些手機品牌,請這些品牌的粉絲(主要是腦殘粉)不喜勿噴。

用手機充電器供電有什么問題呢?就是直流輸出中有較多的雜波。真正的直流通過示波器應該看到平穩的直線,而差一點的就會出現類似交流電的波紋。在14年的時候,我和朋友做了這么個測試:

使用魅族、華為、小米、蘋果、三星五家公司的手機充電器給單片機系統供電。負載有光立方(我設計的版本,峰值電流380mA)、頻譜顯示(峰值電流35mA)。按理說,這些負載對手機充電器來說,都是小意思。

先說光立方,這些充電器給光立方供電都沒什么問題?;蛘哒f,肉眼看不出什么問題。然后馬上給頻譜供電。結果如下:

小米、三星頻譜顯示效果最差,通電后,頻譜有不規則跳動

魅族、華為和蘋果較為穩定,但也只是較為穩定,頻譜通電后,依然有不規則跳動,只能說比小米三星好點。

有人可能說,是你的頻譜電路不行吧!然而,改為電腦USB、可調電源、專用電源適配器后,頻譜馬上就正常工作。

這只能說明一個問題,這些手機充電器輸出的直流是有問題的,并不適合用在單片機系統中,尤其是涉及到信號的板子上。這個小結論,并不是我一個人發現的,后來問了很多搞這方面的朋友,做過信號方面的都說,千萬別用手機充電器!

這里馬上有人會說,你憑什么就說這些品牌充電器不行呢!這些都是大廠家呀!我想說的是,這些充電器給自家的手機充電是沒什么問題,畢竟人家手機還有專門的充電控制電路。我這里是針對那些圖簡單省事的小白,不要用這些玩意再給單片機系統供電了,它們并不適合。

③短路保護

測試的時候,難免老眼昏花把正負接反,又或者電路本身設計有問題,若你的電源或板子沒有短路保護,運氣好,發現電路發熱及時斷電,燙一下無關緊要。運氣差點,直接燒毀IC不說,電源也會冒煙。運氣再差點,會導致整個實驗室(或寢室等)斷電。如果你的朋友們在用臺式機畫圖或寫代碼,還沒保存,我覺得你還是先跑為妙。

這里說一下電腦的USB接口,實際上它是有短路保護的。當電路有短路時,電腦系統會有所提示,并給這個接口斷電??扇绻愕呢撦d電流較大,短路時間較長,USB接口依然有一定的概率損壞,做為已經燒壞過很多USB接口的人,別問我怎么知道的。我還見過燒毀整個電腦的。用電腦USB供電的同學,以后還是慎重。我個人來說,除非這個電路電流在100mA以下,且我100%確定不會出現短路(或電路自身有短路保護),否則我堅決不用電腦USB接口供電。

滿足以上三個基本要求的電源,除了可調電源,最廉價適合小白的,就是二手電腦主機電源。這貨可以很方便的改造為供電電源,自帶3.3V、±5V、±12V輸出,有這幾種輸出,足夠絕大多數使用場合了。

至于如何改造,網上很多教程,我也會做個視頻教程,指導小白如何改造電腦電源。

主要的入門工具就寫到這里,作為入門的小白,1到10是必須準備的,可以一次性買入,花費大約在300至600之間浮動(不同設備價格差別很大)。11到15可以在入坑一段時間后,有了錢且確定可以深入此坑了,再購入不遲。

最后推薦一個選配,個人根據實際情況購買,價格在幾十塊到幾萬不等。

就是音響!是的,就是音響!你沒看錯!

有人好奇,我們搞單片機搞電子,調試電路的,要音響干嘛?聽音樂?看電視???是的,你答對了!

焊接的過程是非??菰餆o聊的,這個時候你需要一點消遣,最簡單莫過于聽聽音樂。還記得我設計光立方的時候,單單是焊接燈珠和驅動電路,就搞了五天,加上電路的修改,有兩周左右。這么長的時間,面對著電路和程序,唯有音樂作伴了。也只有音樂讓我偶爾忘卻枯燥和煩惱。這里推薦《黑毒》和《電子貝多芬》兩張專輯,百聽不厭,前提是你有個音質過得去的小音箱。下圖是我用的兩種,價格在200到350之間,比較親民。


音響也是個坑,隨著你搞單片機的時間越長,你會越追求好的音質,而好的音質,就需要更多的錢買更好的音響——或者自己DIY音響。DIY音響這事情,我也干過,真的很燒錢,不過音質確實出色,還很有成就感。后面也會專門出一期視頻來帶小白入門DIY音響。



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