自制一個串列埠帶時鐘的加密狗
首先是器件選型問題：
MCU 選一個 STC12C5A16S2 LQFP 44
其實就是51微控制器，如果你沒有玩過51微控制器，就把它理解成一臺超微型的電腦主機就可以了，裡面有Flash儲存器（可以理解成PC的硬碟，不過空間不大），還有RAM（可以理解成PC的記憶體，當然空間也不大）等等。至於為什麼選STC這個品牌呢，因為燒寫程式介面容易定義，直接用串列埠就可以進行程式的燒寫了，所以選擇用STC。為什麼用12C5A系列呢，因為它的速度要比89C系列快，還有12T的模式，為什麼要選16S2型號呢，因為有16k的Flash,當然還有08、32、40、48、52、56、60、62等型號，分別是指他們的Flash空間大小，S2表示支援雙串列埠，還有AD的（表示數模轉換IO口)，為什麼選擇 LQFP 44 封裝呢，因為這個封裝比較容易焊接，LQFP 48 的話就太小了，對於手工板來說不好製作，也不方便焊接，如果用DIP40，又太大了，對於加密狗這種裝置還是小點好看。
通訊層器件 選擇 MAX232 SOP 16
這是串列埠通訊的一個基本器件，是將MCU的IO輸出轉RS232 TTL電平的晶片（其實就是個電壓轉換晶片），因為串列埠通訊的電壓是用9v，而MCU的IO腳的耐壓能力沒那麼高，輸出電壓也沒那麼高，因為它只能輸出5V或接受5V以內的電壓，過高的電壓會讓MCU燒燬，所以需要將MCU輸出的5V電壓轉換成9V發出去，讓收到的9V電壓轉換成5V供進來，這樣才能解決串列埠通訊上9V電壓的通訊問題，當然，其實也可以用9014、9015這樣的三極體來自己搭電路解決這個問題，但既然有現成的轉換模組，外圍電路也不多，成本也不高(買得便宜的話還有RMB 0.8元/塊 的)。用 SOP 16封裝的理由是：貼片封裝，小巧好看省空間
時鐘晶片 選擇 DS12C887 或 DS12C887+
這一款時鐘晶片雖然樣子大了點，但是好處是可以充電，每次充滿電後，在沒有任何供電的情況下，這個晶片可以自己呼叫內部電池的電自行工作，理論上可以跑10年。當然，也可以選擇 DS1302 這樣的晶片，有貼片封裝的，不過要外接3V的電池和晶振。通常一個鈕釦電池可以跑兩年左右。不過我這裡就只介紹DS12C887的方式。
完成基本器件選型後我們來設計好電路原理圖
先安裝一個 Protel DXP2004 或者 Protel 99 或者 Altium Designer Winter 09 之類的軟體，然後開始設計原理圖，這裡我就不細說工具的使用部分了
先說一下供電部分電路
這個圖裡有4個器件，JP1是一個電源介面，可以用排針來弄，也可以直接弄成個焊盤直接焊接上電線。
C1是一個電解電容，因為無極性的電容沒那麼大的，所以就用電解電容，我使用貼片的，但看起來也不小
C2是一個無極性的貼片電容，用0805的就可以了，0603的太小不好焊接。
這兩個電容主要用來濾波用的，作用是讓電壓更平穩的輸出到後面的電路中。
LED1是一個發光二級管，也稱LED，主要是用來顯示是否已經上電的狀態，R1是幫他接的500歐的電阻，因為LED的工作電壓通常在1.5-3V左右，用這個電阻起到降壓的作用,讓他不至於燒燬。
這時的 VCC 就代表一個平穩的 +5V 供電,GND 就代表地。
我們再來看看 MCU 部分的電路
MCU 要能工作需要幾個固定條件
1、供電，這款MCU供電是 5V 的，所以在 38 腳我們接上 VCC, EA腳註意也接上 VCC
2、接地，要電路能運轉，必須形成電路的迴路，根據 MCU 管腳定義，所以我們在 16腳接墒 GND(地)
3、上晶振，就像 PC 的 CPU 一樣，MCU 也有時鐘頻率，PC 的 CPU 振盪頻率是內部的，而這款 MCU 的是在外部振盪的,所以我們必須在外部給他接個晶振。而外部的振盪電路如下：
根據 MCU IO口定義，我們將振盪電路的兩端接到 MCU 的第 14、15 口上。
Y1是表示晶振，頻率是 22.1184 兆赫茲，為什麼要用這個頻率呢？主要是方便串列埠通訊的時鐘頻率。
C7 和 C8 是兩個 33皮法的無極貼片電容，因為晶振頻率高，每個振盪都有可能影響下面的地產生振盪,所以用兩個比較小的電容進行濾波。其實用 20pf - 35pF 都可以的。
這樣一來，MCU 所需基本的條件就有了，只要一供電，MCU就會讀取內部的程式進行工作了。
但是程式是哪來的呢？當然是使用者自己燒寫進去的啦，那怎麼燒寫，通過什麼地方燒寫呢？上面我有提過，是通過串列埠燒寫，所以，下一步我們就來看看這款MCU的串列埠通訊部分的電路。
4、串列埠通訊
這款MCU有兩個串列埠，共4個IO管腳來處理串列埠通訊。我們只需要用到一個串列埠，所以我們使用第5腳和第7腳來進行串列埠通訊的收發處理。
為什麼非要用第5和第7腳呢，因為這是廠家出廠時定義給使用者用作串列埠通訊用的兩個管腳，燒寫程式也是用這兩個管腳傳輸資料後燒寫的，如果只作為通訊，任何IO口都可進行串列埠通訊（但需要自己在程式裡模擬處理整個通訊包過程），但是如果使用這個口，只需要設定幾個引數，就很方便的可以直接使用中斷處理串列埠通訊內容。
然而，串列埠通訊的電壓標準是9V，也就是說，傳送出去的電壓是9V。接收的電壓也是9V，我們使用的 MCU IO 口是 5V 的，如果這個電壓直接送到 MCU 的 IO 口，後果可想而知，所以我們必須作電壓轉換，這裡我們採用 MAX232 作為電平轉換晶片。以下是 MAX232 的基本電路。
根據 MAX232 的外圍電路標準，電容是在 0.1 微法到 1 微法到之間，主要是根據連線串列埠的電纜線長度而決定的。電容越大，線纜就可以越長，電容越小，線纜就越短，但是長度通常都用 1.5M，所以不用太在意這個值。我們這裡使用 1微法，這樣能保證線纜能儘可能的長的條件下可以進行通訊。C3、C4、C5、C6 都是 1 微法無極性的 0805 貼片電容，將第 10 腳接到 MCU 的第7腳，將第9腳接到 MCU 的第5腳，第7腳和第8腳分別接到PC串列埠上的2、3腳上，供電和接地部分看上圖就清楚了，我也不多說了
5、時鐘
這一款時鐘晶片主要是8位並行通訊的，所以儘量將他的資料口直接到 MCU 的一組 IO 口上，我這裡是接到了 MCU 的 P0 口上，這樣方便程式的讀寫操作。在管腳連線上，儘量避免 P1.4-P1.7的 IO 口，因為這幾個口是 SPI 腳的定義口，弄不好會影響程式燒寫的，因為雖然說STC是通過串列埠燒寫，但其實它是內部模仿 SPI 燒寫的，所以儘量避免接這種可返回和設定的裝置埠在這裡使用。
到此為止，基本的原理圖我們已經作出來了，剩下來的就是製作 PCB 圖和製版寫程式了。
根據上面的原理圖，設計PCB圖
設計時PCB圖
列印時PCB圖
PCB 的製作的細節我就不多說了，用一下DXP就知道了。
下面我們來看看製作電路板的過程：
材料準備：
熱轉印紙（可以用那種貼刻字剩下的那種背面有臘的那種紙）
鐳射印表機(列印圖紙用)
過塑機（用來熱轉印）
三氯化鐵（腐蝕電路板用）
天納水（清潔轉印的炭粉用）
小電鑽和小鑽頭（用來鑽孔，0.6mm、0.8mm、1mm的小鑽頭，點鑽最好用小臺鑽）
一小節網線（用來弄過孔）
電烙鐵
焊錫絲
松香
電路所需的電子元件
第一步：列印PCB
第二步：熱轉印
先將覆銅板用800-1000的沙紙大磨光亮，然後再把列印好的熱轉印紙剪出來放到覆銅板上，到過塑機上過幾遍（注意：溫度在180度-220度之間），等待板子冷卻(可以用風扇加快冷卻時間)，最後將轉印製慢慢撕下來，這樣印表機的炭粉就被轉印到覆銅板上了。
第三步：填線
用一些記號筆將轉印不是很好的部分填好，這樣腐蝕出來的板子才漂亮。
第四步：腐蝕電路板
準備一個盆子，然後向裡面倒入清水，在放入三氯化鐵攪拌均勻，然後才放入你要腐蝕的覆銅板。
腐蝕的過程中雖好搖晃一下盆子，這樣會加快腐蝕效果。
第五步：鑽孔
通常手工板用0.6的鑽頭來鑽，普通焊盤用0.8mm或1mm的鑽頭來鑽。
第六步：清潔板子
用捲筒紙佔一些天納水將板子上的黑色炭粉擦掉，然後再用1000的沙紙打磨光滑
第七步：處理過孔
用一小段剝了皮的網線心作為過孔連線材料，將網線心插入過孔處，然後用烙鐵焊接到板子的兩面上
第八步：焊盤上錫
將所有的焊盤先上好錫，然後再處理電子元件
第九步：焊接元件
遵循一個規則，先焊接小的矮的，從外到內的方式焊接就方便了。
因為這個板子設計的時候是直接插到串列埠卡的，所以最終就像下圖所視
這是成品板的樣子(打板的就是和自己的山寨貨不同，很漂亮吧，呵呵)
好了，板子做好了，下面就是燒寫程式了。STC的燒寫程式在官網有下載：http://www.stcmcu.com
下面就是下位機程式和上位機程式的事情了。
本人提供這個範例的下位機程式和上位機API介面，大家可以用這些程式做個範例
我們現在將板子供電、然後接好PC串列埠就可以開始燒寫程式了:
第一步：先啟動STC的燒寫軟體
第二步：設定
選擇好CPU型號和你的裝置所接的串列埠號
選擇 OpenFile/開啟檔案 按鈕選擇 Dog.hex
然後點選 “Download/下載” 按鈕
等到提示“請給 MCU 上電...” 的時候你再給你的裝置插上電源
燒寫程式將會自動把程式燒寫到你的MCU中。
然後可以啟動我提供的範例程式來除錯。
至於下位機的開發工具，可以去下載一個 Keic 8 進行程式開發，使用的是 C 語言。我過一段時間也會發表一些關於 Keil C 的一些基本應用的文章。