電子投幣器原理與維修

本文格式為Word版，下載可任意編輯——電子投幣器原理與維修

學(xué)習(xí)電子投幣器的原理與維修的重要性

投幣器是大型游藝機(jī)的標(biāo)配，而電子投幣器的使用比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于機(jī)械式投幣器，這足見(jiàn)其重要性。由于投幣器的購(gòu)買成本不高且損壞率低，所以研究電子投幣器維修的技術(shù)員很少，遇到投幣器故障基本是更換。

既然這樣，那么我們?yōu)槭裁匆獙W(xué)習(xí)它的原理和維修呢？我們知道，電子產(chǎn)品的價(jià)格和它的技術(shù)含量好多時(shí)候是不成正比的，例如我們用的家庭電腦的主板設(shè)計(jì)到的技術(shù)含量確定不低于娃娃機(jī)“波波騰〞的主板，但是家用電腦主板幾百塊就可以買到。電子投幣器涉及的知識(shí)面和彩票機(jī)、禮品機(jī)的主板相當(dāng)，通過(guò)對(duì)電子投幣器的學(xué)習(xí)，我們就有了去研究和維修彩票機(jī)、禮品機(jī)主板的能力了。還有一個(gè)原因就是壞的電子投幣器在店面庫(kù)存比較多，我們可以有足夠的壞板去練習(xí)。

電子投幣器的原理涉及兩大塊內(nèi)容：MCU（單片機(jī)）的控制電路和運(yùn)放4558為主的信號(hào)放大電路。我們知道有MCU的電路板都能實(shí)現(xiàn)智能的判斷和控制，那么這些智能的“動(dòng)作〞是如何做到的呢、電路與電路之間又是如何傳遞信號(hào)的呢、MCU又是如何控制外圍電路的呢、信號(hào)放大是怎么一回事呢？通過(guò)對(duì)本篇的學(xué)習(xí)將會(huì)幫助大家消除這些不解。

維修實(shí)際上就是一個(gè)推理排查的過(guò)程，我們把握的電子理論知識(shí)就是推理排查的動(dòng)力，它決定了你找到故障的速度。好多前輩會(huì)說(shuō)：維修技術(shù)其實(shí)就是一層紙，捅破之后都沒(méi)有什么“技術(shù)含量〞。當(dāng)你的理論知識(shí)漸漸增長(zhǎng)之后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這句話是對(duì)的。所以，努力學(xué)習(xí)吧！

第一章單片機(jī)的介紹

單片機(jī)其實(shí)就是一種可編程，并依照程序指示進(jìn)行規(guī)律運(yùn)算，通過(guò)I/O（輸入/輸出）接口完成不同控制需求的集成電路。通過(guò)這個(gè)定義我們可以知道：1.從外觀看，它是一個(gè)集成IC。2.它與外界的聯(lián)系（無(wú)論是感應(yīng)外圍電路的變化還是控制外圍電路）是通過(guò)該IC的腳位（I/O接口）；3.給它灌輸什么樣的思想（編寫什么樣的程序）就能實(shí)現(xiàn)什么樣的功能。單片機(jī)是面向控制的，可以通過(guò)I/O接口控制數(shù)碼管的顯示、控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)、控制數(shù)據(jù)的傳輸?shù)裙δ堋?/p>

作為維修人員，對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)不需要去了解太深，我們只要關(guān)心它的外圍電路和最小系統(tǒng)就足夠了。當(dāng)然假使你對(duì)單片機(jī)編程有興趣的話，也可以自學(xué)，本書就不做介紹了，但是在這里我要告訴大家一點(diǎn)，學(xué)習(xí)單片機(jī)編程的難度遠(yuǎn)沒(méi)有你想象的那么大，別人所說(shuō)的那些門檻都是唬人的。

1.1數(shù)字電路涉及到的專業(yè)名詞

1、供電與信號(hào)

在電路板上，有些地方的5V電壓我們稱為5v供電，而有些地方的5v電壓我們稱為信號(hào)。譬如好多機(jī)臺(tái)會(huì)用到的“光眼〞，它的供電也是5v，信號(hào)線也是5v。我們?cè)撊绾螀^(qū)分它們呢？

供電是一個(gè)可以輸出電流的電壓，電流較大。在工作過(guò)程中，這個(gè)電壓不可以被置高或者拉低，拉低就短路了，更不存在置高一說(shuō)；信號(hào)是可以根據(jù)電路需要被置高和拉低的，由于電流比較小。在PCB布線時(shí)，一般線路較粗的為供電，較細(xì)的為信號(hào)。譬如機(jī)臺(tái)與電子投幣器相連的投幣信號(hào)線，我們可以直接與地線短接來(lái)模擬一個(gè)投幣信號(hào)。

2.高電平與低電平

在數(shù)字電路中，我們一般以電路中的“地〞為參照電壓0V，尋常稱為低電平，那么高于0V就可以稱為高電平，但實(shí)際上有些電路規(guī)定0~0.4v為低電平，2.4v~5v為高電平；而有些電路規(guī)定0.7v以上為高電平，0.2v以下為低電平。所以高低電平需要根據(jù)電路來(lái)判斷，不能一概而論。

作為一個(gè)維修人員，我們不必太糾結(jié)上面這些界限值的大小，由于設(shè)計(jì)電路人員會(huì)盡量讓高電平接近VCC，低電平接近GND的。

3.跳變和脈沖

跳變和脈沖是針對(duì)信號(hào)而言的，當(dāng)一個(gè)信號(hào)由高電平跳變?yōu)榈碗娖交蛘哂傻碗娖教優(yōu)楦唠娖剑伎梢苑Q為跳變，前者為“負(fù)跳變〞，后者為“正跳變〞。而一個(gè)信號(hào)由高（低）到低（高）再變?yōu)楦撸ǖ停┓Q為脈沖，有時(shí)候我們也會(huì)稱呼為“波〞。

4.時(shí)鐘信號(hào)

時(shí)鐘信號(hào)就是為MCU工作提供一個(gè)基準(zhǔn)，使其內(nèi)部各設(shè)備統(tǒng)一步調(diào)工作。時(shí)鐘的單位是HZ（赫茲）。單片機(jī)通過(guò)外部晶振結(jié)合內(nèi)部電路完成時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生。

5.復(fù)位信號(hào)

復(fù)位就是重新開(kāi)始的意思。單片機(jī)上電后，內(nèi)部各部分電路依次上電，待內(nèi)部所有設(shè)備都準(zhǔn)備好后，通過(guò)一個(gè)復(fù)位信號(hào)來(lái)使單片機(jī)內(nèi)部各設(shè)備回到初始狀態(tài)，然后再執(zhí)行內(nèi)部程序。這個(gè)信號(hào)是單片機(jī)工作的必要條件，尋常用簡(jiǎn)單的外圍電路來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)位信號(hào)的產(chǎn)生。

1.2單片機(jī)的結(jié)構(gòu)

單片機(jī)為什么能夠?qū)崿F(xiàn)智能控制呢，其實(shí)它的內(nèi)部就相當(dāng)于一部電腦，只不過(guò)配置很低。對(duì)于維修人員，只需大約了解單片機(jī)的結(jié)構(gòu)。下面我們就拿大家熟悉的家用電腦的組成來(lái)與單片機(jī)進(jìn)行對(duì)比，看看單片機(jī)終究由哪些部分組成。

1.微處理器CPU，就像PC機(jī)的CPU，用于核心運(yùn)算。

2.片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM。用以存放運(yùn)算中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)等。就像PC機(jī)的內(nèi)存條。3.片內(nèi)程序存儲(chǔ)器ROM。用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)等。就像PC機(jī)的硬盤。ROM

與RAM的區(qū)別是：掉電后RAM保存的數(shù)據(jù)丟失，ROM保存的數(shù)據(jù)不丟失。4.I／O接口。每個(gè)接口既能用作輸入也能用作輸出，就像PC機(jī)的串口、并口

一樣，可以輸入數(shù)據(jù)也可以輸出數(shù)據(jù)。5.還包括定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷源、UART串口等。

單片機(jī)就是將這些部件全部集成在一塊芯片上，這也是“單片機(jī)〞名稱的由來(lái)。單片機(jī)下載程序后（是經(jīng)過(guò)加密的），他人不能將程序備份出來(lái)，除非找專門機(jī)構(gòu)破解，但是代價(jià)昂貴。所以在維修有單片機(jī)的電路板時(shí)，只要故障在單片機(jī)上，基本就放棄維修了。

我們常見(jiàn)的單片機(jī)品牌有：STC、WINBOND、ATMEL、PIC、MSP430等，街頭籃球的板子上用ATMEL、WINBOND的，碎票機(jī)主板和林德伯格加密片用的是PIC的，“黃金堡〞出票小板用的是STC的。下面來(lái)看幾款不同品牌不同腳位的單片機(jī)圖片。

STC

Winbond

ATMELMSP430

PIC

1.3單片機(jī)工作的最小系統(tǒng)

所謂最小系統(tǒng)就是單片機(jī)能夠工作的最基本條件。這也是我們?cè)诰S修過(guò)程中需要檢查的關(guān)鍵點(diǎn)。那么都有哪幾個(gè)條件呢？

1.供電電路。單片機(jī)有VCC和GND兩個(gè)腳位，用于連接直流電源。有的MCU是DC5v供

電，有的MCU是DC3.3v供電，這得看廠家的設(shè)計(jì)了。2.時(shí)鐘產(chǎn)生電路（晶振電路）。一般來(lái)說(shuō)，能夠計(jì)時(shí)的、可以輸出有規(guī)律的波形的IC

都需要時(shí)鐘，如開(kāi)關(guān)電源的電源管理IC（也叫PWM芯片）能夠輸出PWM波形，它有時(shí)鐘產(chǎn)生電路（用的RC振蕩電路）。對(duì)于MCU這樣的智能IC就更少不了時(shí)鐘了，有的MCU的時(shí)鐘產(chǎn)生電路集成在IC內(nèi)部。3.復(fù)位電路。復(fù)位電路就是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)上電后第一時(shí)間給單片機(jī)的“RST〞腳（“復(fù)位〞

腳）提供一個(gè)高電平，保持一定時(shí)間后恢復(fù)低電平的這樣一個(gè)電路，它的電路組成十分簡(jiǎn)單，檢修時(shí)關(guān)注該腳位在常態(tài)下是否為低電平，上電瞬間是否出現(xiàn)跳變。上面三個(gè)電路組成了單片機(jī)的最小系統(tǒng)，單片機(jī)就可以正常運(yùn)行了，但是要想發(fā)揮單片機(jī)的功能就必需有適合的程序，人工編寫好的程序可以下載到單片機(jī)內(nèi)部的ROM區(qū)域，也可以用外部存儲(chǔ)芯片來(lái)存儲(chǔ)。51單片機(jī)有一個(gè)程序存儲(chǔ)位置選擇腳位“EA腳〞，當(dāng)該腳位為高電平日使用的是內(nèi)部存儲(chǔ)的程序，當(dāng)為低電平日使用的外部存儲(chǔ)的程序。由于我們一般都將程序下載到單片機(jī)內(nèi)部，所以在搭建最小系統(tǒng)時(shí)要將“EA腳〞直接與單片機(jī)的供電相連。

下圖是最小系統(tǒng)的電路圖，同時(shí)可以看到“EA腳〞是高電平。單片機(jī)的供電是5V，圖中的VCC腳和GND腳沒(méi)有標(biāo)示出來(lái)。時(shí)鐘產(chǎn)生電路有X1、C2、C3組成，X1是一個(gè)晶振，C2、C3是兩個(gè)諧振電容，容量一般為30pF左右，電路與單片機(jī)的“XTAL1腳〞和“XTAL2腳〞相連。復(fù)位電路的原理是：上電時(shí)5v給電容C1充電，此時(shí)RST腳為高電平，當(dāng)C1充滿后，RST腳被電阻R1下拉到地恢復(fù)為低電平。電容C1一般用10uf的，電阻一般用10K的。

作為維修人員，我們了解最小系統(tǒng)的目的是使我們?cè)跈z修過(guò)程中更有針對(duì)性，假使故障排除到單片機(jī)了，我們不要直接斷定是單片機(jī)損壞，要先檢查單片機(jī)工作的最小系統(tǒng)。檢測(cè)和排查的方法是什么呢？

供電是否正常。用萬(wàn)用表的直流檔測(cè)量VCC腳的電壓是否正常，若電壓偏低超過(guò)正常范圍，說(shuō)明有短路狀況，造成該供電短路的狀況可能是濾波電容短路、單片機(jī)自身短路、提供該供電的器件損壞（如三端穩(wěn)壓7805、線性穩(wěn)壓器1117等）、該供電相連的其他地方短路，這需要我們一一排除，我們尋常把懷疑器件逐個(gè)取下，什么時(shí)候該供電線路不短路了，就找到故障器件了。有人會(huì)覺(jué)得怎么這么麻煩呢，是這樣的，維修有時(shí)候很考驗(yàn)?zāi)托牡?，但是我們也?huì)有一些小竅門，如能合理運(yùn)用就能事半功倍，例如：IC、電阻、晶體管短路的話其表面溫度較高甚至表面有明顯燒痕，而電容有故障的話，最常見(jiàn)的特征是有鼓包、漏液的現(xiàn)象。

時(shí)鐘產(chǎn)生電路。測(cè)量的地方是單片機(jī)的XTAL1腳和XTAL2腳，假使用示波器測(cè)量的話，正常工作的狀況下這兩個(gè)腳位的電壓波形為鋸齒波（在上一篇學(xué)習(xí)過(guò)各波形的概念），但是假使我們只有萬(wàn)用表該如何測(cè)量呢？依舊用的直流檔位，而此時(shí)測(cè)量的值實(shí)際上表現(xiàn)的是鋸齒波的電壓平均值，一般在1V左右（具體數(shù)值可測(cè)量好板并記錄），若所測(cè)電壓值嚴(yán)重偏離這一值，則依次更換諧振電容、晶振，故障沒(méi)好的話則單片機(jī)故障。

復(fù)位電路。在前面講過(guò)不再重復(fù)。

這些所