21-《电子入门趣谈》第四章_自己制作电路板-4.2洞洞板的介绍和经典案例使用教程

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4.2 洞洞板的介绍和经典案例使用教程

4.2.1 洞洞板介绍

万用板虽然灵活多变，使用简单，可重复利用性强。但是如果你想把自己设计的电路保存或投入使用，不易被外界破坏，面包板就不好使了。面包板是用来实验电路效果的，元件引脚的插接不牢靠。这肿么办呢？不要怕，那就赶紧使用用“洞洞板”吧！

听到这个词，你想到了什么？下面贴张图……

大家好，我的小名叫“洞洞板”，是万用电路板（或称万能试验板）大家族中的一员。一般的万用电路板多采用单面敷铜板腐蚀而成，可在上面直接插焊集成电路和各种元器件。万用电路板按其“焊盘”（电路板上元器件引线孔周围的铜箔叫焊盘，其作用为焊接元器件引脚及跨接线）形状不同，可分为点阵式电路板（单孔圆形焊盘）、孤岛式电路板（多孔方形焊盘）两大类。

那为啥我叫“洞洞板”哩？因为我的板上布满相距2.54mm（标准集成电路引脚间距）的带孔圆形“焊盘”，使用者可方便地将各种元器件插装在板子的正面（元器件安装面），并在板子背面（焊接面）通过焊盘和元器件引脚线、电线（甚至是焊锡丝）等焊接通电路，我的最大特点是使用方便、扩展灵活，推荐初学者使用。相比专业的PCB制版（以后会讲到），我具有以下优势：使用门槛低，成本低廉，使用方便，扩展灵活。比如在大学生电子设计竞赛中，作品通常需要在几天时间内争分夺秒地完成，故我便有了用武之地。

上面图中的是我的兄弟，分别认识一下。

单孔板，焊盘各自独立（左图），另一种是多个焊盘连在一起（右图），单孔板又分为单面板和双面板两种。据小编的经验，焊盘独立的单孔板较适合数字电路和单片机电路，连孔板则更适合模拟电路和分立电路。因为数字电路和单片机电路以芯片为主，电路较规则；而模拟电路和分立电路往往较不规则，分立元件的引脚常常需要连接多根线，这时如果有多个焊盘连在一起就要方便一些（就像面包板）。当然这并不绝对，每个人的喜好不一样，选择自己用起来比较顺手的就OK了。

另外，大家需要区分两种不同材质的洞洞板：铜板和锡板。铜板的焊盘是裸露的铜，呈现金黄色，平时应该用报纸包好保存以防止焊盘氧化，万一焊盘氧化了（焊盘失去光泽、不好上锡），可以用棉棒蘸酒精清洗或用橡皮擦拭。焊盘表面镀了一层锡的是锡板，焊盘呈现银白色，锡板的基板材质要比铜板坚硬，不易变形。

“洞洞板”常见的尺寸有7cm×5cm、8.5cm×8cm、12cm×10cm、14.5cm×9.5cm、24cm×10cm等。一些产品的边沿处通常还依次标出阿拉伯数字和英文字母，其中阿拉伯数字用来表示“洞洞”（插孔）及其焊盘的行数，而英文字母则用来表示插孔及其焊盘的列数，这可方便使用，一定程度上避免错焊的发生。大家在购买“洞洞板”时，一般都是按所需要的尺寸来选择，但需要尺寸并不完全都对应产品规格，这时可选购尺寸稍大一些的板子，经过适当裁取后获得所需要的尺寸。在需要尺寸尚未确定的情况下，建议读者尽量多购买大尺寸的板子，它可以按照实际需要切割成尺寸不一的多个小块板使用，总体来说浪费要小。

4.2.2 洞洞板的焊接流程、方法与技巧

下面小编带大家走一遍制作电路板的流程。

大家确定好电路之后，要根据复杂程度选择合适的洞洞板。如果你的电路板大小不尽人意，肯定需要调整。那么……

万用电路板的切割加工步骤：

1、用钢板尺、铅笔在大块“洞洞板”的两面都画出正对着的切割线。

2、用手钢锯沿画线的外侧锯出一道浅槽，要求沿两面画线所锯的浅槽相对应；如果没有手钢锯，也可以按照图示的那样，用钢板尺在“洞洞板”上定位、用刻刀的刀尖反复拉划出一道沟槽，在另一面同样也拉出一道沟槽。接下来，两手分别紧握沟槽线两边的“洞洞板”，朝外用力一掰，即轻松地沿沟槽将“洞洞板”一分为二。

3、最后，用细砂纸（或砂布）将“洞洞板”的边缘打磨平直光滑。

注意：锯“洞洞板”时不要沿画线走锯，否则锯好的板子经砂纸打磨后尺寸就会小于要求许多。

裁取“洞洞板”的窍门在于，切割线应就近通过某一列或某一行“洞洞”，这样切割起来既容易、又断面平直；另外，画切割线时最好紧靠大块“洞洞板”的一个直角，这样只需要切割相邻的两个边，即获得所需小块尺寸的“洞洞板”。

焊接“洞洞板”之前，需要准备一些元器件剪脚线，以便在焊接时作为“走线”（连接焊盘之间的电线叫“走线”或“飞线”）、“跳线”（避开电路板焊接面上的“走线”、连接两需求点的金属连接线叫“跳线”）使用。所以小编建议大家平时将剪下来的元器件多余引脚线收集在一起，以备不时之用。

另外，再准备足够的细导线用于走线。细导线分为单股的和多股的：单股硬导线可将其弯折成固定形状，剥皮之后还可以当作跳线使用；多股细导线质地柔软，焊接后显得较为杂乱。（下图中左图为细导线、右图为单股线和多股线）

看到上面的介绍，您是不是有中跃跃欲试的感觉想马上动手焊起来了呢？别着急，在电子制作中，焊接的质量对制作的质量影响极大。所以，学习电于制作技术，必须掌握焊接技术，练好焊接基本功。接下来我们先介绍一下常用焊接工具的使用方法和技巧。

1、电烙铁（见下图左方），是电子制作和电器维修的必备工具，主要用途是焊接元件及导线，按机械结构可分为内热式电烙铁和外热式电烙铁，根据用途不同又分为大功率电烙铁和小功率电烙铁。一般烙铁时使用要放在烙铁架上，烙铁架一般放有吸水海绵来检测烙铁温度。“洞洞板”具有焊盘紧密等特点，这就要求我们的烙铁头有较高的精度，建议使用功率30瓦左右的尖头电烙铁。

2、吸锡器（见下图右方）是一种修理电器用的工具，收集拆卸焊盘电子元件时融化的焊锡。有手动，电动两种。简单的吸锡器是手动式的，且大部分是塑料制品，它的头部由于常常接触高温，因此通常都采用耐高温塑料制成。

3、焊锡（下图左方），是焊接线路中连接电子元器件的重要工业原材料；手工电子原器件焊接使用的是焊锡丝，由锡合金和助剂两部分组成。焊锡丝种类不同助剂也就不同，助剂部分是提高焊锡丝在焊接过程中的辅热传导，去除氧化，降低被焊接材质表面张力，去除被焊接材质表面油污，增大焊接面积。焊锡丝的特质是具有一定的长度与直径的锡合金丝，在电子原器件的焊接中可与电烙铁配合使用。在焊接“洞洞板”时，焊锡丝不能太粗，建议选择线径为0.5～0.6mm带松香芯的焊锡丝为佳。

4、助焊剂（下图右方），是焊接工艺中能帮助和促进焊接过程，同时具有保护作用、阻止氧化反应的化学物质。助焊剂可分为固体、液体和气体。助焊剂通常是以松香为主要成分的混合物。

新烙铁使用前，应用细砂纸将烙铁头打光亮，通电烧热，蘸上松香后用烙铁头刃面接触焊锡丝，使烙铁头上均匀地镀上一层锡。这样做，可以便于焊接和防止烙铁头表面氧化。旧的烙铁头如严重氧化而发黑，可用钢挫挫去表层氧化物，使其露出金属光泽后，重新镀锡，才能使用。

烙铁要用220V交流电源，使用时要特别注意安全。应认真做到以下几点：

1、电烙铁插头最好使用三极插头。要使外壳妥善接地。

2、使用前，应认真检查电源插头、电源线有无损坏。并检查烙铁头是否松动。

3、电烙铁使用中，不能用力敲击。要防止跌落。烙铁头上焊锡过多时，可用布擦掉。不可乱甩，以防烫伤他人。

4、焊接过程中，烙铁不能到处乱放。不焊时，应放在烙铁架上。注意电源线不可搭在烙铁头上，以防烫坏绝缘层而发生事故。

5、使用结束后，应及时切断电源，拔下电源插头。冷却后，再将电烙铁收回工具箱。

焊接前，应对元件引脚或电路板的焊接部位进行焊前处理。

1、清除焊接部位的氧化层

可用断锯条制成小刀。刮去金属引线表面的氧化层，使引脚露出金属光泽。

印刷电路板可用细纱纸将铜箔打光后，涂上一层松香酒精溶液。

2、元件镀锡

在刮净的引线上镀锡。可将引线蘸一下松香酒精溶液后，将带锡的热烙铁头压在引线上，并转动引线。即可使引线均匀地镀上一层很薄的锡层。导线焊接前，应将绝缘外皮剥去，再经过上面两项处理，才能正式焊接。若是多股金属丝的导线，打光后应先拧在一起，然后再镀锡。

需要说明的是，有些元器件引线已经镀银、金或经过搪锡，只要没有氧化或剥落，就不必再去刮它，如表面有脏物，可用粗橡皮擦除。粗橡皮的选择以绘图用的大橡皮效果最好。

做好焊前处理之后，就可正式进行焊接。

1、焊接方法

（1）右手持电烙铁。左手用尖嘴钳或镊子夹持元件或导线。焊接前，电烙铁要充分预热。烙铁头刃面上要吃锡，即带上一定量焊锡。

（2）将烙铁头刃面紧贴在焊点处。电烙铁与水平面大约成60℃角。以便于熔化的锡从烙铁头上流到焊点上。烙铁头在焊点处停留的时间控制在2～3秒钟。

（3）抬开烙铁头。左手仍持元件不动。待焊点处的锡冷却凝固后，才可松开左手。

（4）用镊子转动引线，确认不松动，然后可用偏口钳剪去多余的引线。

2、焊接质量

焊接时，要保证每个焊点焊接牢固、接触良好。要保证焊接质量。

好的焊点所示应是锡点光亮，圆滑而无毛刺，锡量适中；锡和被焊物融合牢固；不应有虚焊和假焊。

虚焊是焊点处只有少量锡焊住，造成接触不良，时通时断。假焊是指表面上好像焊住了，但实际上并没有焊上，有时用手一拔，引线就可以从焊点中拔出。这两种情况将给电子制作的调试和检修带来极大的困难。只有经过大量的、认真的焊接实践，才能避免这两种情况。

焊接质量好坏可通过焊点的颜色与光泽、扩散程度、焊锡量三个方面加以判别。良好的焊接，焊点具有独特的亮白光泽，凭经验一眼就能看出；如果焊锡的颜色和光泽出现污点或表面有凹凸不平，就表明焊接不良。

焊接的工具介绍的差不多了，下面给大家介绍一下焊接中布局走线的要点。

首先，对照所制作项目的印制电路板接线图，在板子的正面插接好元器件，如图所示。如果元器件较多，可按总体规划一边插元器件一边进行焊接。（这是一种布局方法，后面会介绍。）

然后，对照印制电路板接线图的走线，在铜箔面的焊盘上进行焊接的同时，利用元器件的引脚线完成“走线”——即将有关焊盘连接通。注意，“走线”可充分利用元器件的引脚线（需弯折90°）进行焊接，要求“走线”尽量做到水平或竖直；对于多余的引脚线可剪掉。

有些“走线”如果容易跟周围别的焊点或“走线”发生碰线的话，应改用塑料单芯细电线，如下图（左侧所示），或者在裸引脚线上套上合适的绝缘管，如下图（右侧）所示。

个别“走线”如果避免不了地要与多个焊点或“走线”发生重叠或交叉的话，可按照下图（左侧）所示，采用在元器件面安装“跳线”的办法避免，以保证焊接面各“走线”的工整不重叠或交叉。“跳线”既可以是元器件剪脚线，也可以是塑料单芯细电线。有时还可按照下图（右侧）所示的那样，在“洞洞板”的正面采用跨接元器件的办法，来避免焊接面所出现的“走线”交叉现象。

现在网上流行一种方法叫锡接走线法，如下图所示，工艺不错，性能也稳定，但比较浪费锡。纯粹的锡接走线难度较高，受到锡丝、个人焊接工艺等各方面的影响。

在“洞洞板”上进行焊接时常采用“顺藤摸瓜”法进行元器件布局和焊接，具体做法：以集成电路等关键元器件为中心，其他元器件见缝插针进行安装并焊接。这种方法的特点是边焊接边规划，无序之中体现着有序，效率较高。但对于初学者来说，由于缺乏经验，所以不一定人人都能够做得到。为此，可先在纸上画好初步的布局，然后用铅笔画到“洞洞板”正面（元器件面），继而也可以将“走线”也规划出来，以方便焊接，避免错焊。总之来讲，“洞洞板”的焊接方法是很灵活的，可因人因电路而异，找到适合自己的最简便、最快捷的方法即可。

下面是小编总结的洞洞板焊接经验（有一些前面已经提到）。

1、初步确定电源、地线的布局

电源贯穿电路始终，合理的电源布局对简化电路起到十分关键的作用。某些洞洞板布置有贯穿整块板子的铜箔，应将其用作电源线和地线；如果无此类铜箔，你也需要对电源线、地线的布局有个初步的规划。

2、善于利用元器件的引脚

洞洞板的焊接需要大量的跨接、跳线等，不要急于剪断元器件多余的引脚，有时候直接跨接到周围待连接的元器件引脚上会事半功倍。另外，本着节约材料的目的，可以把剪断的元器件引脚收集起来作为跳线用材料。

3、善于设置跳线

特别要强调这一点，多设置跳线不仅可以简化连线，而且要美观得多。前面已经介绍了常见的连线方法。

4、善于利用元器件自身的结构

矩阵键盘电路是一个利用了元器件自身结构的典型例子轻触式按键有4只脚，其中两两相通，我们便可以利用这一特点来简化连线，电气相通的两只脚充当了跳线。后面的经典例子会重点讲到。

5、善于利用排针

排针有许多灵活的用法。比如两块板子相连，就可以用排针和排座，排针既起到了两块板子间的机械连接作用又起到电气连接的作用。这一点借鉴了电脑的板卡连接方法。

6、在需要的时候隔断铜箔

在使用连孔板的时候，为了充分利用空间，必要时可用小刀割断某处铜箔，这样就可以在有限的空间放置更多的元器件。

7、充分利用双面板

双面板比较昂贵，既然选择它就应该充分利用它。双面板的每一个焊盘都可以当作过孔，灵活实现正反面电气连接。

8、充分利用板上的空间

芯片座里面隐藏元件，既美观又能保护元件。如下图所示。

4.2.3经典洞洞板案例

例1：矩阵键盘电路

矩阵键盘可以根据轻触式按键的结构巧妙布线，就会使走线变得很简单。

一般的轻触式按键有4只脚，其中是两两相通的，我们完全可以利用这一特点来简化连线。下面的图片是4*4行列式矩阵键盘，可以很清楚地看到走线的方法，好好体会一下吧。

矩阵键盘是单片机入门必须要掌握的一种键盘识别技术，想弄明白了它还真需要一定的IQ值，接下来我们试着讲一下这个知识，如果您能看得懂，就说明您的智商非常高，哈哈，如果您没有看懂，说明我不会讲课，跟您没关系，嗯嗯。

首先我们将矩阵键盘和单片机的IO口相连，比如和P1口相连，原理图如下图所示。

“识别”思路是下面这个样子滴。

初始化时我们先让P1口的低四位输出低电平，高四位输出高电平，即让P1口输出0xF0。设想一下，假如现在按下了“0”号按键，那么P1^3和P1^4就会连通，由于P1^3输出的是低电平，所以会将P1^4拉低，此时的P1口的值将变成0XE0，所以扫描键盘的时候，我们读P1口，看P1是否还为0xF0，如果仍为0xF0，则表示没有按键按下；如果不0xF0，我们先等待10ms左右，再读P1口，再次确认是否为0xF0，这是为了防止抖动干扰造成错误识别，如果还不是0XF0，那就说明是真的有按键按下了。

但是，你有没有发现一个问题？

假如P1口的值变成0XE0，我们就会知道和P1^4连接的那四个按键有键按下了，但是具体是哪一个键我们还是不知道啊。

没关系，咱接着说。

紧接着，我们让P1口输出0X0F，假设我们是按下了0键，因为单片机运行速度非常快，所以此时按键还在按着，我们再次读取P1，发现P1口的值变成了0X07，最后让两次读取的P1口的值“按位取或”，得到按键值0XE7。按下不同的按键，就能得到不同的按键值。根据这个思路我们编写如下按键识别程序。

char GetKey ( )
{
unsigned char X,Y,Z;
char k=100;
P1=0xf0; //先对P1进行初始化
if(P1!=0xf0) //判断是否有键按下
{
Delay (10); //延时,软件去干扰，需另行编写延时函数
if(P1!=0xf0) //确认确实有按键按下;
{
X=P1&0xf0; //保存列扫描时有键按下时状态
P1=0x0f; //行扫描
Y=P1&0x0f; //保存行扫描时有键按下时状态
Z=X|Y; //取出键值
switch ( Z ) //判断键值（那一个键按下）
{
case 0xe7: k=0; break; //对键值赋值
case 0xd7: k=1; break;
case 0xb7: k=2;break;
case 0x77: k=3;break;
case 0xeb: k=4; break;
case 0xdb: k=5; break;
case 0xbb: k=6; break;
case 0x7b: k=7; break;
case 0xed: k=8; break;
case 0xdd: k=9; break;
case 0xbd: k=10;break;
case 0x7d: k=11;break;
case 0xee: k=12;break;
case 0xde: k=13;break;
case 0xbe: k=14;break;
case 0x7e: k=15;break;
default: k=100;break;
}
}
}
return k;
}

咋样，能想明白吗？没关系，翻回头再重新看几遍然后试着自己编编程序，多练习肯定能掌握这块知识。

例2：光耦阵

光耦合器亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点，在数字电路上获得广泛的应用。

例3：H桥电路

H桥（H-Bridge），即全桥（因外形与H相似故得名），常用于逆变器（DC-AC转换，即直流变交流）。通过开关的开合，将直流电（来自电池等）逆变为某个频率或可变频率的交流电，用于驱动交流电机（异步电机等）。

下面是几张布局较好的洞洞板制作照片，供大家参考鉴赏。

“洞洞板”给业余电子制作带来了很大的方便，相信经过你的实际应用与体会，它会成为你今后电子实验与制作中再也离不开的一部分。

未完待续。。。

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