DIY编程器网

标题: 基于STC单片机学习平台的硬件电路设计 [打印本页]

作者: liyf 时间: 2012-1-16 16:34
标题: 基于STC单片机学习平台的硬件电路设计
0引言
　　随着计算机技术的发展，国内大部分理工科院校都开设了单片机课程。为了学好这门课程，与单片机原理与技术有关的实验必不可少，而实验的工具就是学习板。目前大多数的学习板采用的都是51系列的单片机，并行接口以及一些老的器件。如今，产生了一些增强型的单片机，速度更快，有更多的功能，如串口可编程等等，也出现了许多串行接口的芯片和一些串行口标准。本文提出了一种基于STC单片机学习平台的硬件电路设计，采用了一款新型的单片机型号一STC12C5410AD，在学习平台中加入了一些串行接口的芯片，接口标准包括RS-232、SPI、IIC、1-wire等。学习平台的设计目标：ISP可编程、液晶屏显示、日历时钟（IIC接口芯片）、温度测量（1-wire接口芯片）、FLAH存储器（SPI接口芯片）、按键（腊换扫描按键）、电压测量（AD转换）。
　　1硬件系统概述
　　学习平台以STC12C5410AD为核心，结构图如图1所示。
　　

　　1．1 STC12C5410AD单片机简介
　　STC12C5410AD单片机是宏晶科技在标准8051单片机内核基础上进行较大改进后推出的增强型单片机。它是增强型8051单片机，单时钟／机器周期，工作电压5．5V一3．5V，工作频率范围0～35MHz，512字节片内数据存储器，10K字节片内Flash程序存储器，ISP（在系统可编程）／IAP（在应用可编程），可通过串口直接下载程序，EEPROM功能，6个16位定时／计数器，PWM（4路）／PCA（可编程计数器阵列，4路），8路10位A／D转换，SPI同步通信口。
　　2硬件系统设计
　　2．1晶振，电源及复位电路
　　图2、图3和图4分别为复位电路、电源电路和晶振电路。复位电路中的RST网络标号连接至STC12C5410AD单片机的引脚3，该电路上电复位。由于STC12C5410AD单片机工作电压在5．5～3．5V之间，因此电源用的是5V的开关电源，为了AD转换准确，加入了一个LM7805稳压芯片。
　　

　　2．2烧写程序电路
　　ISP（In—System Programming）在系统可编程，指的是电路板上的空白器件可以编程写入最终用户代码，而不方需式要擦从除电或路再板编卜程取。下传器件统，的已80经51编单程片的机器调件试也可程以序用的I删SP要使用编程器或者仿真器，比较繁琐，而STC12C5410AD支持在ISP，只要加入图5中的电路，就可以通过串口利用STC单片机PC端ISP下载摔制软件将要调试的程序写到电路板上的单片机中。下图中的网络标号RxD和TxD分别连接到STC12C5410AD单片机中的P3．0口和P3．1口。
　　

　　2．3按键电路
　　由于Io口资源有限，而STCl2C5410AD自带AD转换，因此采用AD转换做按键扫描，按键电路如图6。其中bUTTON网络标号连至单片机的P1．0AD转换口。
　　

　　2．4液晶显示电路
　　液晶显示电路示于图7，因为STC12C5410AD单片机的Io口有限，而1602液晶屏需要8个数据口，因此使用了一个74HC164芯片将串口的输入转为并口的输出，并且加入了一个74LS273锁存器芯片防止在串行移入的过程中将不需要的数据送入1602液晶屏，导致显示错误。
　　

　　2．5日历时钟电路
　　日历时钟电路示于图8，采用的是Dallas公司推出的DS1302芯片，是IIC接口的芯片。STC12C5410AD单片机没有IIC通信口，是用两个IO口通过软件来模拟IIC接口。DS1302_SCLK和DS1302_DATA两个网络标号连接到STC12C5410AD单片机的P2．2和P2．3口，在这两个u上各加了一个10K的上拉电阻。RST_DS1302网络标号连接到P0．0，用来复位DS1302芯片。

　　

　　2．6测温电路
　　测温电路示于图9，采用的是Dallas公司的单总线数字式温度传感器DS18b20，因此小需要加入模数转换电路，直接将它的DQ脚接到单片机的一个IO口就可以了。
　　

　　2．7 FLASH电路
　　电路如图10所示，AT25F512是SPI接口的Flash芯片。STC12C5410AD自带SPI通讯端口，SCK、MISO、MOSI和Ss网络标号分别连接到单片机的P1．7、P1．6、P1．5和P0．3口，都加入了一个10K的上拉电阻。
　　2．8 DA转换电路
　　DA转换电路示于图11，利用单片机自带的PWM功能来实现DA转换。
　　

　　4 结束语
　　本文提出了一种基于STC12C5410AD单片机的学习平台的硬件电路的设计，相对于传统的8051单片机，用STC12C5410AD单片机来设计电路的方法有一些不同，它没有8051的ALE（地址锁存）引脚等，因此不能将它的PoEl当成地址数据复用口。学习平台的硬件电路中大部分采用的是串行口芯片，包括了大部分主流的串行口标准。采用液晶屏代替数码管用来显示，加入了FLASH存储芯片，利用STC12C5410AD的PWM功能实现DA转换，充分利用了STC12C5410AD单片机的资源，同时芯片内自带看门狗硬件电路和Ⅱ科的M功能，适合用来当作教学实验的学习平台。
　　参考文献
　　1. STC12C541OAD datasheet 2008［Eb/OL］.http://pdf.ic-trade.com/STC 12C54 10AD.html
　　2. 杨金岩，郑应强，张振仁.8051单片机数据传输接口扩展技术与应用实例［M］//北京：人民邮电出版社，2005:225-238.
　　3. 晁阳。单片机MCS—51原理及应用开发教程［M］//北京：清华大学出版社，2007:290-296.
　　4. 王守中.51单片机开发入门与典型实例［M］//北京：人民邮电出版社，2007:164-187.
　　5. 王为青，邱文勋.51单片机应用开发案例精选［M］//北京：人民邮电出版社，2007:238-241.
　　6. 谢维成，杨加国。单片机原理与应用及C51程序设计［M］//北京：清华大学出版社，2006:211-213.
　　7. 杨代华，叶敦范，王典洪。单片机原理及应用［M］//武汉：中国地质大学出版社，2000:109-114.

欢迎光临 DIY编程器网 (http://diybcq.com/)