搜索
学习电子投币器的原理与维修的重要性投币器是大型游艺机的标配，而电子投币器的使用比例远远大于机械式投币器，这足见其重要性。由于投币器的采购成本不高且损坏率低，所以研究电子投币器维修的技术员很少，遇到投币器故障基本是更换。既然这样，那么我们为什么要学习它的原理和维修呢？我们知道，电子产品的价格和它的技术含量很多时候是不成正比的，例如我们用的家庭电脑的主板设计到的技术含量肯定不低于娃娃机“波波腾”的主板，但是家用电脑主板几百块就可以买到。电子投币器涉及的知识面和彩票机、礼品机的主板相当，通过对电子投币器的学习，我们就有了去研究和维修彩票机、礼品机主板的能力了。还有一个原因就是坏的电子投币器在店面库存比较多，我们可以有足够的坏板去练习。电子投币器的原理涉及两大块内容：MCU（单片机）的控制电路和运放4558为主的信号放大电路。我们知道有MCU的电路板都能实现智能的判断和控制，那么这些智能的“动作”是如何做到的呢、电路与电路之间又是如何传递信号的呢、MCU又是如何控制外围电路的呢、信号放大是怎么一回事呢？通过对本篇的学习将会帮助大家消除这些疑惑。维修实际上就是一个推理排查的过程，我们掌握的电子理论知识就是推理排查的动力，它决定了你找到故障的速度。很多前辈会说：维修技术其实就是一层纸，捅破之后都没有什么“技术含量”。当你的理论知识渐渐增长之后，你会发现这句话是对的。所以，努力学习吧！第一章单片机的介绍单片机其实就是一种可编程，并按照程序指示进行逻辑运算，通过I/O（输入/输出）接口完成不同控制需求的集成电路。通过这个定义我们可以知道：1.从外观看，它是一个集成IC。2.它与外界的联系（无论是感应外围电路的变化还是控制外围电路）是通过该IC的脚位（I/O接口）；3.给它灌输什么样的思想（编写什么样的程序）就能实现什么样的功能。单片机是面向控制的，可以通过I/O接口控制数码管的显示、控制电机的停转、控制数据的传输等功能。作为维修人员，对单片机的学习不需要去了解太深，我们只要关心它的外围电路和最小系统就足够了。当然如果你对单片机编程有兴趣的话，也可以自学，本书就不做介绍了，但是在这里我要告诉大家一点，学习单片机编程的难度远没有你想象的那么大，别人所说的那些门槛都是唬人的。1.1数字电路涉及到的专业名词1、供电与信号在电路板上，有些地方的5V电压我们称为5v供电，而有些地方的5v电压我们称为信号。比如很多机台会用到的“光眼”，它的供电也是5v，信号线也是5v。我们该如何区分它们呢？供电是一个可以输出电流的电压，电流较大。在工作过程中，这个电压不可以被置高或者拉低，拉低就短路了，更不存在置高一说；信号是可以根据电路需要被置高和拉低的，因为电流比较小。在PCB布线时，一般线路较粗的为供电，较细的为信号。比如机台与电子投币器相连的投币信号线，我们可以直接与地线短接来模拟一个投币信号。2.高电平与低电平在数字电路中，我们一般以电路中的“地”为参照电压0V，通常称为低电平，那么高于0V就可以称为高电平，但实际上有些电路规定0~0.4v为低电平，2.4v~5v为高电平；而有些电路规定0.7v以上为高电平，0.2v以下为低电平。所以高低电平需要根据电路来判断，不能一概而论。作为一个维修人员，我们不必太纠结上面这些界限值的大小，因为设计电路人员会尽量让高电平接近VCC，低电平接近GND的。3.跳变和脉冲跳变和脉冲是针对信号而言的，当一个信号由高电平跳变为低电平或者由低电平跳变为高电平，都可以称为跳变，前者为“负跳变”，后者为“正跳变”。而一个信号由高（低）到低（高）再变为高（低）称为脉冲，有时候我们也会称呼为“波”。4.时钟信号时钟信号就是为MCU工作提供一个基准，使其内部各设备统一步调工作。时钟的单位是HZ（赫兹）。单片机通过外部晶振结合内部电路完成时钟信号的产生。5.复位信号复位就是重新开始的意思。单片机上电后，内部各部分电路依次上电，待内部所有设备都准备好后，通过一个复位信号来使单片机内部各设备回到初始状态，然后再执行内部程序。这个信号是单片机工作的必要条件，通常用简单的外围电路来实现复位信号的产生。1.2单片机的结构单片机为什么能够实现智能控制呢，其实它的内部就相当于一部电脑，只不过配置很低。对于维修人员，只需大概了解单片机的结构。下面我们就拿大家熟悉的家用电脑的组成来与单片机进行对比，看看单片机到底由哪些部分组成。1.微处理器CPU，就像PC机的CPU，用于核心运算。2.片内数据存储器RAM。用以存放运算中产生的数据等。就像PC机的内存条。3.片内程序存储器ROM。用以存放程序、一些原始数据等。就像PC机的硬盘。ROM与RAM的区别是：掉电后RAM保存的数据丢失，ROM保存的数据不丢失。4.I／O接口。每个接口既能用作输入也能用作输出，就像PC机的串口、并口一样，可以输入数据也可以输出数据。5.还包括定时器/计数器、中断源、UART串口等。单片机就是将这些部件全部集成在一块芯片上，这也是“单片机”名称的由来。单片机下载程序后（是经过加密的），他人不能将程序备份出来，除非找专门机构破解，但是代价昂贵。所以在维修有单片机的电路板时，只要故障在单片机上，基本就放弃维修了。我们常见的单片机品牌有：STC、WINBOND、ATMEL、PIC、MSP430等，街头篮球的板子上用ATMEL、WINBOND的，碎票机主板和林德伯格加密片用的是PIC的，“黄金堡”出票小板用的是STC的。下面来看几款不同品牌不同脚位的单片机图片。STCWinbond1.3单片机工作的最小系统所谓最小系统就是单片机能够工作的最基本条件。这也是我们在维修过程中需要检查的关键点。那么都有哪几个条件呢？1.供电电路。单片机有VCC和GND两个脚位，用于连接直流电源。有的MCU是DC5v供电，有的MCU是DC3.3v供电，这得看厂家的设计了。2.时钟产生电路（晶振电路）。一般来说，能够计时的、可以输出有规律的波形的IC都需要时钟，如开关电源的电源管理IC（也叫PWM芯片）能够输出PWM波形，它有时钟产生电路（用的RC振荡电路）。对于MCU这样的智能IC就更少不了时钟了，有的MCU的时钟产生电路集成在IC内部。3.复位电路。复位电路就是实现单片机上电后第一时间给单片机的“RST”脚（“复位”脚）提供一个高电平，保持一定时间后恢复低电平的这样一个电路，它的电路组成非常简单，检修时关注该脚位在常态下是否为低电平，上电瞬间是否出现跳变。上面三个电路组成了单片机的最小系统，单片机就可以正常运行了，但是要想发挥单片机的功能就必须有合适的程序，人工编写好的程序可以下载到单片机内部的ROM区域，也可以用外部存储芯片来存储。51单片机有一个程序存储位置选择脚位“EA脚”，当该脚位为高电平时使用的是内部存储的程序，当为低电平时使用的外部存储的程序。由于我们一般都将程序下载到单片机内部，所以在搭建最小系统时要将“EA脚”直接与单片机的供电相连。下图是最小系统的电路图，同时可以看到“EA脚”是高电平。单片机的供电是5V，图中的VCC脚和GND脚没有标示出来。时钟产生电路有X1、C2、C3组成，X1是一个晶振，C2、C3是两个谐振电容，容量一般为30pF左右，电路与单片机的“XTAL1脚”和“XTAL2脚”相连。复位电路的原理是：上电时5v给电容C1充电，此时RST脚为高电平，当C1充满后，RST脚被电阻R1下拉到地恢复为低电平。电容C1一般用10uf的，电阻一般用10K的。ATMELMSP430PIC作为维修人员，我们了解最小系统的目的是使我们在检修过程中更有针对性，如果故障排除到单片机了，我们不要直接断定是单片机损坏，要先检查单片机工作的最小系统。检测和排查的方法是什么呢？供电是否正常。用万用表的直流档测量VCC脚的电压是否正常，若电压偏低超过正常范围，说明有短路情况，造成该供电短路的情况可能是滤波电容短路、单片机自身短路、提供该供电的器件损坏（如三端稳压7805、线性稳压器1117等）、该供电相连的其他地方短路，这需要我们一一排除，我们通常把怀疑器件逐个取下，什么时候该供电线路不短路了，就找到故障器件了。有人会觉得怎么这么麻烦呢，是这样的，维修有时候很考验耐心的，但是我们也会有一些小窍门，如能合理运用就能事半功倍，例如：IC、电阻、晶体管短路的话其表面温度较高甚至表面有明显烧痕，而电容有故障的话，最常见的特征是有鼓包、漏液的现象。时钟产生电路。测量的地方是单片机的XTAL1脚和XTAL2脚，如果用示波器测量的话，正常工作的情况下这两个脚位的电压波形为锯齿波（在上一篇学习过各波形的概念），但是如果我们只有万用表该如何测量呢？仍然用的直流档位，而此时测量的值实际上表现的是锯齿波的电压平均值，一般在1V左右（具体数值可测量好板并记录），若所测电压值严重偏离这一值，则依次更换谐振电容、晶振，故障没好的话则单片机故障。复位电路。在前面讲过不再重复。这些所用的方法和推理的过程都是放之四海而皆准的，你修投币器可以用，修电脑主板也可以用，甚至可以把这种思路用到修机台上。在我们还是菜鸟的时候要多思考：同一个故障现象会有哪些地方引起，自己排查故障的顺序是否合理。在维修过程中，会碰到有些学员明明查到某路供电有问题了，就是找不到故障器件或者走了很多弯路才找到，那是因为在维修的时候没有客观推理，而是靠感觉，看谁不顺眼就认为是它坏了，结果走了很多弯路。1.3单片机的控制电路单片机满足最小系统时，虽说能够正常工作，但是没有实质上的意义，因为它没有控制任何器件，就不能实现任何功能。那么如何在最小系统上添加我们想要的功能呢？由于单片机的驱动能力较小，通常需要配合相关驱动器件来完成。1.3.1点亮LED下图是LED与单片机的连接电路，右边为型号为“AT89C52”的单片机的局部图，P1.7是它的脚位名称。看这个电路怎么才能使发光二极管D14亮起来呢？D14的左边通过R2连接到5v供电，要想形成回路就得使D14的右端为0v，也就是说要是单片机的P1.7为低电平。那现在的问题就是如何使P1.7为低电平，很显然这得由下载的程序来控制，其实程序能做到的就是控制单片机各个脚位（严格的说应该是I/O接口）高、低电平的变化，来实现对外围电路的控制，至于程序是如何控制脚位电平变化的就不是我们要关注的了。这个时候我们可以这么来表述这个电路，当程序使P1.7为低电平时D14亮，当P1.7为高电平时，D14灭。R2为限流电阻，如果没有该限流电阻，单片机端口和D14都有危险。要记住单片机的端口很脆弱，维修时要注意！1.3.2驱动三极管既然单片机端口这么脆弱，那上面这个电路总不能让人放心，那么我们该如何改进呢？我们加一个三极管隔离起来，通过驱动三极管导通来使发光二极管亮起来。具体电路如下图，较上图多了一个电阻R2和三极管Q1。当程序使P1.7为高电平时，Q1的基极为高电平，Q1饱和导通，D13负极被下拉为0v，D13亮。反之，当P1.7为低电平时，Q1截止，D13灭。1.3.3检测外来信号单片机要想实现智能控制，既要能控制外围电路的变化，又要能感应外围电路的状态。单片机是如何感应外围电路的状态的呢？其实感应的就是我们设计的外围电路某个信号线的电平状态。如下图所示。图中P1.2、P1.5是用来检测与之相连线路的电平高低，通过检测到电平状态可以得知围电路的工作情况。仔细看电路图，P1.2与P1.5两路是没有联系的，它们互不影响。先来看P1.2这一路，P1.2这个端口检测的是Q1的集电极的电压。R2是上拉电阻，Q1是一个NPN型的三极管，基极受脉冲信号R4(2)的控制，当脉冲信号输出高电平时Q1导通，反之截止。当Q1为截止状态时，P1.2检测到的电压就是R2左端相连的5v电压，为高电平，当Q1为导通状态时，R2右端被下拉到地，P1.2检测到的电压就是0v，为低电平。经过这个电路的设计，通过检测单片机P1.2端口的电平的高低就可以知道Q1的状态，也就知道了脉冲信号是处在高电平还是低电平状态。投币器的主板上就是用这个电路原理检测红外接收管负极的电压，进而监控是否有游戏币