PCB 기술 - STC 단편기 학습 플랫폼 기반 하드웨어 회로 설계

소개

컴퓨터 기술의 발전에 따라 국내 이공계 대학들은 대부분 단편기 과정을 개설하였다.이 과목을 잘 배우기 위해서는 단편기의 원리와 기술과 관련된 실험이 없어서는 안 될 것이고, 실험의 도구는 바로 학습판이다.현재 대부분의 학습판은 51 시리즈 단편기, 병렬 인터페이스 및 일부 오래된 장치를 사용합니다.현재, 이미 일부 속도가 더 빠르고, 기능이 더 많은 증강형 단편기를 생산해 냈는데, 예를 들면 직렬 프로그래밍 등, 또한 많은 직렬 인터페이스 칩과 일부 직렬 표준이 나타났다.이 글은 STC 마이크로컨트롤러 학습 플랫폼을 기반으로 한 하드웨어 회로 설계를 제시했고 새로운 마이크로컨트롤러 STC12C5410AD를 사용했으며 학습 플랫폼에 일부 직렬 인터페이스 칩을 추가했다.인터페이스 표준에는 RS-232, SPI, IIC, 1선 등이 포함된다. 학습 플랫폼의 설계 목표는 ISP 프로그래밍 가능, LCD, 캘린더 시계(IIC 인터페이스 칩), 온도 측정(1선 인터페이스 칩), FLAH 메모리(SPI 인터페이스 칩) 및 버튼(왁스 스캔 버튼), 전압 측정(AD 변환)이다.

1 하드웨어 시스템 개요

학습 플랫폼은 STC12C5410AD를 핵심으로 하고 구조 설명도는 그림 1과 같다.

1.1 STC12C5410AD 마이크로컨트롤러 소개

STC12C5410AD 단편기는 훙징테크놀로지가 표준 8051 단편기의 핵심을 기초로 중대한 개선을 진행한 후 출시한 증강형 단편기이다.향상된 8051 싱글 클럭/시스템 사이클, 5.5V ~ 3.5V 작동 전압, 0ï½ 35MHz 작동 주파수, 512바이트 슬라이스 데이터 스토리지, 10K 슬라이스 플래시 메모리 프로그램 스토리지, ISP(시스템 내 프로그래밍 가능)/IAP(응용 프로그램 프로그래밍 가능), 직렬 직접 다운로드, EEPROM 기능, 16 타이머 / 카운터PWM(4소켓)/PCA(프로그래밍 가능한 카운터 어레이, 4소켓), 8소켓 10비트 A/D 변환, SPI 동기식 통신 포트.

2 하드웨어 시스템 설계

2.1 트랜지스터 발진기, 전원 공급 장치 및 재설정 회로

그림 2, 그림 3 및 그림 4는 각각 재설정 회로, 전원 회로 및 트랜지스터 발진기 회로입니다.재설정 회로의 RST 네트워크 레이블은 STC12C5410AD 마이크로컨트롤러의 핀3에 연결되어 회로가 켜지고 재설정됩니다.STC12C5410AD 단편기의 작동 전압이 5.5~3.5V 사이이기 때문에 전원은 5V 스위치 전원으로 AD를 정확하게 바꾸기 위해 LM7805 압력조절 칩을 넣는다.

2.2 쓰기 프로그램 회로

ISP(시스템 내 프로그래밍)는 시스템에서 프로그래밍이 가능하므로 보드의 빈 장치가 최종 사용자 코드에 쓰도록 프로그래밍될 수 있으며 전원 끄기 또는 보드 프로그래밍에서 지울 필요가 없습니다.프로그래머나 시뮬레이터를 사용하여 기계 조정 테스트를 수행하는 것은 더 복잡합니다. 이 기계 조정 테스트는 80개의 warp 51 프로그래밍된 편도 칩을 가지고 있습니다.프로그래머나 에뮬레이터를 사용하는 것이 더 번거롭습니다. STC12C5410AD는 ISP를 지원하며 그림 5에 추가하기만 하면 됩니다.회로의 경우 STC MCU PC측 ISP를 사용하여 직렬로 시스템 소프트웨어를 다운로드하여 디버깅할 프로그램을 회로 기판의 MCU에 기록할 수 있습니다.다음 그림의 네트워크 레이블 RxD와 TxD는 각각 STC12C5410AD 단일 컴퓨터의 P3.0 포트와 P3.1 포트에 연결되어 있습니다.

2.3 버튼 회로

Io 포트 리소스가 제한되어 있고 STCl2C5410AD에 AD 변환이 있으므로 키 검색에 AD 변환을 사용합니다.주요 회로는 그림 6과 같습니다.여기서 BUTTON 네트워크 레이블은 단일 컴퓨터의 P1.0 AD 변환 포트에 연결됩니다.

2.4 평면 패널 회로

액정 디스플레이 회로는 그림 7과 같다.STC12C5410AD 마이크로컨트롤러의 Io 포트가 제한되어 있기 때문에 1602 LCD 화면에는 8개의 데이터 포트가 필요하므로 74HC164 칩을 사용하여 Serial 포트의 입력을 병렬 포트의 출력으로 변환하고 74LS273 잠금 메모리를 추가했습니다.이 칩은 직렬 이동 중에 불필요한 데이터를 1602 LCD 화면으로 전송하여 표시 오류가 발생하는 것을 방지합니다.

2.5 달력 시계 회로

캘린더 시계 회로는 그림 8과 같습니다.그것은 IIC 인터페이스 칩인 댈러스사가 도입한 DS1302 칩을 사용했다.STC12C5410AD 단일 컴퓨터에는 IIC 통신 포트가 없으며 소프트웨어를 통해 IIC 인터페이스를 시뮬레이션하는 두 개의 IO 포트를 사용합니다.두 네트워크 레이블 DS1302_SCLK 및 DS1302_DATA는 STC12C5410AD 단일 칩 컴퓨터의 P2.2 및 P2.3 포트에 연결되며 두 u의 각 포트에는 10K 업링크 저항기가 추가됩니다. RST_DS1302 네트워크 레이블은 P0에 연결됩니다.0, DS1302 칩을 재설정하는 데 사용됩니다.

2.6 온도 측정 회로

온도 측정 회로는 그림 9와 같습니다.댈러스의 단일 버스 디지털 온도 센서 DS18B20을 사용합니다.따라서 모듈식 변환 회로를 추가하고 DQ 핀을 단일 시스템의 IO 포트에 직접 연결할 필요가 있습니다.

2.7 FLASH 회로

회로는 그림 10과 같습니다.AT25F512는 SPI 인터페이스가 있는 플래시 메모리 칩입니다.STC12C5410AD에는 자체 SPI 통신 포트가 있는데, SCK, MISO, MOSI 및 Ss 네트워크 레이블은 각각 마이크로컨트롤러의 P1.7, P1.6, P1.5, P0.3 포트에 연결되고 10K 업로드 저항이 추가되었다.

2.8 DA 변환 회로

DA 변환 회로는 그림 11과 같이 마이크로컨트롤러의 PWM 기능을 이용하여 DA 변환을 실현한다.

3 끝말

본고는 STC12C5410AD 단편기 학습 플랫폼을 기반으로 한 하드웨어 회로 설계를 제시한다.STC12C5410AD 단편기는 기존 8051 단편기에 비해 회로 설계 방법이 다르다.8051ALE(주소 잠금 메모리) 핀이 없기 때문에 PoEl은 주소 데이터 멀티플렉싱 포트로 사용할 수 없습니다. 학습 플랫폼의 대부분의 하드웨어 회로는 대부분의 주요 직렬 표준을 포함하여 직렬 칩을 사용합니다.디지털 튜브 디스플레이를 LCD로 대체하고, FLASH 메모리 칩을 추가하고, STC12C5410AD PWM 기능을 이용하여 DA 변환을 실현하며, STC12C5 410AD 단편기 자원을 충분히 이용하며, 동시에 이 칩은 자신의 문지기 하드웨어 회로와 제2절의 M 기능을 가지고 있어 교육 실험의 학습 플랫폼으로 적합하다.