Tecnología de PCB - Diseño de circuitos de hardware basado en la Plataforma de aprendizaje de un solo chip STC

Introducción

Con el desarrollo de la tecnología informática, la mayoría de las universidades nacionales de Ciencia e ingeniería han ofrecido cursos de microcomputadoras de un solo chip. Para aprender bien este curso, los experimentos relacionados con los principios y tecnologías de un solo chip son esenciales, y la herramienta del experimento es el tablero de aprendizaje. En la actualidad, la mayoría de los paneles de aprendizaje utilizan computadoras de un solo chip de la serie 51, interfaces paralelas y algunos dispositivos antiguos. Hoy en día, se han producido algunos microcontroladores mejorados que son más rápidos y tienen más funciones, como la programación en serie, y también han aparecido muchos chips de interfaz serie y algunos estándares de Puerto serie. Este artículo propone un diseño de circuito de hardware basado en la Plataforma de aprendizaje de microcontroladores stc, utilizando un nuevo Microcontrolador stc12c5410ad, y agregando algunos chips de interfaz serie a la Plataforma de aprendizaje. Los estándares de interfaz incluyen RS - 232, spi, iic, 1 línea, etc. los objetivos de diseño de la Plataforma de aprendizaje: programación isp, pantalla lcd, reloj de calendario (chip de interfaz iic), medición de temperatura (chip de interfaz 1 línea), memoria flah (chip de interfaz spi) y botón (botón de escaneo de cera), medición de presión eléctrica (conversión ad).

1 visión general del sistema de hardware

La Plataforma de aprendizaje está centrada en stc12c5410ad, y el diagrama esquemático de la estructura se muestra en la figura 1.

1.1 Introducción al Microcontrolador stc12c5410ad

El microcomputador de un solo chip stc12c5410ad es un microcomputador de un solo chip mejorado lanzado por hongjing Technology después de una mejora importante basada en el núcleo del microcomputador de un solo chip estándar 8051. Es un microcomputador de un solo chip 8051 mejorado, ciclo de reloj / máquina único, voltaje de trabajo de 5,5v a 3,5v, rango de frecuencia de trabajo de 0 ï y 5 mhz, memoria de datos en chip de 512 bytes, memoria flash en chip de 10K bytes, ISP (programable dentro del sistema) / IAP (programable en aplicaciones), descarga directa a través del puerto serie, función eeprom, 6 temporizadores / contadores de 16 bits, PWM (4 canales) / PCA (matriz de Contadores programables, 4 canales), conversión a / D de 10 bits de 8 canales, puerto de comunicación síncrona spi.

2 diseño del sistema de hardware

2.1 osciladores de cristal, fuentes de alimentación y circuitos de reinicio

Las figuras 2, 3 y 4 son circuitos de reinicio, circuitos de alimentación y circuitos de osciladores de cristal, respectivamente. La etiqueta de red rst en el circuito de reinicio está conectada al pin 3 del Microcontrolador stc12c5410ad, y el circuito está encendido y restaurado. Debido a que el voltaje de trabajo del microcomputador de un solo chip stc12c5410ad está entre 5,5 y 3,5v, la fuente de alimentación utiliza la fuente de alimentación del interruptor 5v. para cambiar el ad con precisión, se añade el chip de regulación de tensión lm7805.

2.2 circuitos de programas de escritura en caliente

El ISP (programación dentro del sistema) es programable en el sistema, lo que significa que los dispositivos en blanco en la placa de circuito se pueden programar para escribir en el Código del usuario final y no es necesario borrarlos del Corte de energía o de la programación de la placa de circuito. Las pruebas de ajuste de la máquina con 80 chips de un solo trayecto programados por Warp 51 con programadores o simuladores son más complejas. Es más problemático usar programadores o simuladores, stc12c5410ad admite isp, solo hay que agregarlo a la figura 5. Para los circuitos, puede usar el ISP del lado de la PC de STC mcu para descargar el software del sistema a través del puerto serie y escribir el programa a depurar en el mcu en la placa de circuito. Las etiquetas de red rxd y txd en la siguiente imagen se conectan a los puertos p3.0 y p3.1 en el microcomputador de un solo chip stc12c5410ad, respectivamente.

2.3 circuitos de botones

Debido a los recursos limitados del puerto Io y a que stcl2c5410ad tiene una conversión ad, se utiliza la conversión ad para el escaneo de claves. El circuito clave se muestra en la figura 6. Entre ellos, la etiqueta de red button está conectada al puerto de conversión ad p1.0 del microcomputador de un solo chip.

2.4 circuitos de pantalla LCD

El circuito de pantalla LCD se muestra en la figura 7. Debido a que el puerto Io del Microcontrolador stc12c5410ad es limitado, la pantalla LCD 1602 requiere ocho puertos de datos, por lo que se utiliza el chip 74hc164 para convertir la entrada del puerto serie en la salida del Puerto paralelo y se añade el pestillo 74ls273. El chip evita enviar datos no deseados a la pantalla LCD 1602 durante el movimiento en serie, lo que resulta en errores de visualización.

2.5 circuitos de reloj de calendario

El circuito del reloj del calendario se muestra en la figura 8. Utiliza el chip ds1302 introducido por dallas, que es un chip de interfaz iic. El microcomputador de un solo chip stc12c5410ad no tiene puertos de comunicación IIC y utiliza dos puertos Io para simular la interfaz IIC a través de software. Las dos etiquetas de red ds1302 sclk y ds1302 data están conectadas a los puertos p2.2 y p2.3 del ordenador de un solo chip stc12c5410ad, y cada una de las dos u agrega una resistencia de tracción de 10k. las etiquetas de red rst ds1302 están conectadas a p0. 0, para reiniciar el chip ds1302.

2.6 circuitos de medición de temperatura

El circuito de medición de temperatura se muestra en la figura 9. Utiliza el sensor de temperatura digital de un solo bus ds18b20 de dallas. Por lo tanto, es necesario agregar un circuito de conversión analógico - digital y conectar su pin DQ directamente al puerto Io del microcomputador de un solo chip.

2.7 circuitos flash

El circuito se muestra en la figura 10. At25f512 es un chip flash con interfaz spi. Stc12c5410ad tiene su propio puerto de comunicación spi, y las etiquetas de red sck, miso, Mosi y ss están conectadas a los puertos p1.7, p1.6, p1.5 y p0.3 del microcontrolador, respectivamente, y aumentan la resistencia de tracción de 10k.

2.8 circuitos de conversión da

El circuito de conversión da se muestra en la figura 11, que utiliza la función PWM del Microcontrolador para realizar la conversión da.

3 Observaciones finales

Este artículo propone un diseño de circuito de hardware basado en la Plataforma de aprendizaje de un solo chip stc12c5410ad. En comparación con el chip único tradicional 8051, el método de diseño del Circuito del chip único stc12c5410ad es diferente. No tiene pin 8051 ale (cerradura de dirección), etc., por lo que su poel no puede usarse como puerto de reutilización de datos de Dirección. la mayoría de los circuitos de hardware de la Plataforma de aprendizaje utilizan chips de Puerto serie, incluidos la mayoría de los estándares de Puerto serie convencionales. Reemplazar la pantalla de tubo digital con una pantalla lcd, agregar un chip de memoria flash, utilizar la función stc12c5410ad PWM para lograr la conversión da, aprovechar al máximo los recursos de un solo chip stc12c5 410ad, mientras que el chip tiene su propio circuito de hardware de perro guardián y la función m de la segunda sección, adecuado como plataforma de aprendizaje para experimentos didácticos.