Teknik PCB - Rancangan sirkuit perkakasan berdasarkan platform pembelajaran komputer satu-cip STC

perkenalan

Dengan pembangunan teknologi komputer, kebanyakan kolej sains dan teknik rumah telah membuka kursus satu-cip. Untuk belajar kursus ini dengan baik, eksperimen berkaitan dengan prinsip dan teknologi mikrokomputer cip tunggal adalah tidak diperlukan, dan alat eksperimen adalah papan belajar. Pada masa ini, kebanyakan papan belajar menggunakan 51 siri mikrokomputer cip tunggal, antaramuka selari dan beberapa peranti lama. Hari ini, beberapa mikrokomputer cip tunggal bertambah telah dihasilkan, yang lebih cepat dan mempunyai lebih banyak fungsi, seperti pemrograman port berantai, dll., dan banyak cip antaramuka berantai dan beberapa piawai port berantai juga telah muncul. Artikel ini melaporkan desain sirkuit perkakasan berdasarkan platform pembelajaran pengawal mikro STC, menggunakan jenis baru pengawal mikro STC12C5410AD, dan menambah beberapa cip antaramuka berantai ke platform pembelajaran. Standard antaramuka termasuk RS-232, SPI, IIC, 1-wayar dll. Tujuan desain platform belajar: ISP boleh diprogram, paparan skrin LCD, jam kalendar (cip antaramuka IIC), pengukuran suhu (cip antaramuka 1-wayar), memori FLAH (cip antaramuka SPI), butang (butang imbas wax), pengukuran voltaj (penukaran AD).

1 paparan ringkasan sistem perkakasan

Platform belajar mengambil STC12C5410AD sebagai inti, dan diagram struktur dipaparkan dalam Figur 1.

1.1 Perkenalan ke mikrokawal STC12C5410AD

Mikro komputer cip tunggal STC12C5410AD adalah mikrokomputer cip tunggal yang dilancarkan oleh Teknologi Hongjing selepas peningkatan besar berdasarkan inti cip tunggal standar 8051. Ia adalah mikrokomputer cip tunggal 8051 yang bertambah, satu jam/kitaran mesin, tenaga operasi 5.5V hingga 3.5V, julat frekuensi operasi 0ï½™35MHz, 512 bait dalam memori data cip, 10K bait dalam cip memori program Flash, ISP (dalam Sistem boleh program)/IAP (boleh program dalam aplikasi), program boleh dimuat turun secara langsung melalui port siri, fungsi EEPROM, 6 masa 16 bit - PWM (4 saluran)/PCA (tatasusunan pembilang boleh diprogramkan, 4 saluran), 8 saluran 10-bit pertukaran A/D, port komunikasi bersegerak SPI.

2 rekaan sistem perkakasan

2.1 Oscilator kristal, bekalan kuasa dan tetapkan semula sirkuit

Gambar 2, Gambar 3 dan Gambar 4 adalah litar reset, litar bekalan kuasa dan litar oscilator kristal berdasarkan. Label rangkaian RST dalam sirkuit reset disambung ke pin 3 mikrokawal STC12C5410AD, dan sirkuit diaktifkan dan reset. Kerana ketegangan kerja komputer satu cip STC12C5410AD adalah antara 5.5~3.5V, sumber kuasa yang digunakan adalah sumber kuasa tukar 5V, untuk AD berubah dengan tepat, sertai cip pengatur ketegangan LM7805.

2.2 Membakar dan menulis litar program

ISP (Program Dalam Sistem) boleh diprogramkan dalam sistem, yang bermakna peranti kosong di papan sirkuit boleh diprogramkan untuk menulis kod pengguna akhir, dan tidak diperlukan untuk dipadam dari pemindahan kuasa atau program papan sirkuit. Ia lebih rumit untuk menggunakan pemrogram atau emulator untuk ujian penyesuaian mesin yang mempunyai 80 cip satu-pass diprogram warp 51. Ia lebih sukar untuk menggunakan pemrogram atau emulator, dan STC12C5410AD menyokong ISP, hanya menambahnya ke Figure 5. Untuk sirkuit, anda boleh guna ISP akhir PC STC MCU untuk muat turun perisian sistem melalui port siri untuk menulis program untuk menyahpepijat ke dalam MCU pada papan sirkuit. Label rangkaian RxD dan TxD dalam figur di bawah secara berdasarkan disambung ke port P3.0 dan port P3.1 dalam komputer STC12C5410AD satu-cip.

2.3 Sirkuit butang

Kerana sumber port Io terbatas, dan STCl2C5410AD datang dengan pertukaran AD, jadi pertukaran AD digunakan untuk imbas kunci. Sirkuit kunci dipaparkan dalam Figur 6. Antara mereka, label rangkaian BUTTON disambung ke port penukaran P1.0 AD komputer satu-cip.

2. 4 sirkuit paparan kristal cair

Sirkuit paparan kristal cair dipaparkan dalam Figur 7. Kerana port Io mikrokawal STC12C5410AD terbatas, dan skrin 1602 LCD memerlukan 8 port data, cip 74HC164 digunakan untuk menukar input port berantai ke output port selari, dan lampiran 74LS273 ditambah. Cip mencegah data tidak diinginkan dihantar ke skrin LCD 1602 semasa pergerakan siri, menyebabkan ralat paparan.

2. 5 sirkuit jam kalendar

Sirkuit jam kalendar dipaparkan dalam Figur 8. Ia menggunakan cip DS1302 yang diperkenalkan oleh Dallas, yang merupakan cip antaramuka IIC. Mikro komputer cip tunggal STC12C5410AD tidak mempunyai port komunikasi IIC, dan menggunakan dua port IO untuk simulasi antaramuka IIC melalui perisian. Dua label rangkaian DS1302_SCLK dan DS1302_DATA disambung ke port P2.2 dan P2.3 komputer satu-cip STC12C5410AD, dan resistor tarik-up 10K ditambah ke setiap dua u. label rangkaian RST_DS1302 disambung ke P0. 0, digunakan untuk reset cip DS1302.

2. 6 sirkuit pengukuran suhu

Sirkuit pengukuran suhu dipaparkan dalam Figur 9. Ia menggunakan sensor suhu digital bas tunggal DS18B20 dari Dallas. Oleh itu, perlu menambah sirkuit konversi analog-ke-digital dan sambungkan pin DQ secara langsung ke port IO mikrokomputer cip tunggal.

2.7 Sirkuit FLASH

Sirkuit dipaparkan dalam Figur 10. AT25F512 adalah cip Flash dengan antaramuka SPI. STC12C5410AD mempunyai port komunikasi SPI sendiri. Label rangkaian SCK, MISO, MOSI dan Ss disambung ke port P1.7, P1.6, P1.5 dan P0.3 mikrokawal berdasarkan, dan penahan tarik-up 10K ditambah.

2. 8 litar konversi DA

Sirkuit penukaran DA dipaparkan dalam Gambar 11, yang menggunakan fungsi PWM mikrokawal untuk mencapai penukaran DA.

3 pernyataan akhir

Artikel ini melaporkan desain sirkuit perkakasan berdasarkan platform pembelajaran mikrokomputer cip tunggal STC12C5410AD. Berbanding dengan mikrokomputer cip tunggal tradisional 8051, kaedah untuk merancang sirkuit dengan mikrokomputer cip tunggal STC12C5410AD agak berbeza. Ia tidak mempunyai pin 8051 ALE (kunci alamat) dll., Oleh itu, PoEl tidak boleh digunakan sebagai port pembilang data alamat. Kebanyakan sirkuit perkakasan platform belajar menggunakan cip port siri, termasuk kebanyakan standar port siri utama. Guna skrin LCD selain dari tabung digital untuk paparan, tambah cip memori FLASH, guna fungsi STC12C5410AD PWM untuk menyedari pertukaran DA, gunakan penuh sumber mikrokomputer cip tunggal STC12C5410AD, dan pada masa yang sama, cip mempunyai sirkuit perkakasan anjing pengawasan sendiri dan fungsi M seksyen II, yang sesuai untuk digunakan sebagai platform belajar untuk mengajar eksperimen.