Технология PCB - Разработка аппаратных схем на основе платформы обучения STC

Презентация

С развитием компьютерных технологий большинство отечественных научно - технических институтов предлагают автономные курсы. Чтобы хорошо изучить этот урок, необходимы эксперименты, связанные с принципом и технологией автономной машины, а инструментом эксперимента является учебная доска. В настоящее время большинство учебных панелей используют одну машину серии 51, параллельные интерфейсы и некоторые старые устройства. Сегодня были произведены некоторые более быстрые и функциональные улучшенные монолитные машины, такие как последовательное программирование, а также появилось много последовательных интерфейсных чипов и некоторых стандартов последовательного порта. В этой статье предлагается аппаратная схема, основанная на платформе обучения микроконтроллерам STC, с использованием нового микроконтроллера STC12C5410AD и добавлением нескольких последовательных интерфейсных чипов к учебной платформе. Стандарты интерфейса включают RS - 232, SPI, IIC, 1 - ю линию и т. Д. Проектные цели учебной платформы: программируемый ISP, жидкокристаллический дисплей, календарные часы (чип интерфейса IIC), измерение температуры (чип интерфейса 1 - й линии), память FLAH (чип интерфейса SPI) и кнопки (кнопка сканирования воска), измерение напряжения (преобразование AD).

1 Обзор аппаратных систем

Учебная платформа основана на STC12C5410AD и структурная схема показана на рисунке 1.

1.1 Микроконтроллеры STC12C5410AD

Модель STC12C5410AD представляет собой усовершенствованную монолитную машину, представленную макрокристаллической технологией после значительных улучшений, основанных на стандарте 8051. Это улучшенная 8051 монолитная машина, одночасовой / машинный цикл, рабочее напряжение от 5,5 В до 3,5 В, рабочий диапазон частот 0nenenebo ½ 35 МГц, 512 - байтовое запоминающее устройство данных, 10K - байтное флэш - память, ISP (программируемое в системе) / IAP (программируемое приложение), последовательность программ может быть загружена непосредственно через последовательный порт, функция EEPROM, 6 16 - битных таймеров / счетчиков, PWM (4 канала) / PCA (массив программируемых счетчиков, 4 канала), 8 - канальное 10 - битное преобразование A / D, SPI синхронный порт связи.

2 Дизайн аппаратных систем

2.1 Кристаллические генераторы, источники питания и схемы сброса

На рисунках 2, 3 и 4 показаны схемы сброса, схемы питания и схемы кристаллических генераторов соответственно. Метки сети RST в схеме сброса подключены к штырю 3 микроконтроллера STC12C5410AD, схема включена и сброшена. Поскольку рабочее напряжение монолитной машины STC12C5410AD составляет от 5,5 до 3,5V, источник питания использует переключатель 5V, чтобы точно изменить AD, добавьте чип модуляции напряжения LM7805.

2.2 Сжигающая программная схема

ISP (внутрисистемное программирование) программируется в системе, а это означает, что пустые устройства на платах могут быть запрограммированы для записи в код конечного пользователя, и нет необходимости стирать их из отключения или программирования плат. Тестирование с использованием программиста или эмулятора для настройки машины с 80 односторонними чипами, запрограммированными на кривую 51, является более сложным. С программистом или симулятором сложнее, STC12C5410AD поддерживает ISP, просто добавьте его на рисунок 5. Для схем вы можете использовать STC MCU PC - терминал ISP для загрузки системного программного обеспечения через последовательный порт, записывая отладочную программу в MCU на плате. Сетевые теги RxD и TxD на рисунке ниже подключены к портам P3.0 и P3.1 в STC12C5410AD, соответственно.

2.3 Кнопки

Поскольку ресурсы порта Io ограничены, а STCl2C5410AD имеет преобразование AD, сканирование ключей осуществляется с использованием преобразования AD. Ключевые схемы показаны на рисунке 6. Среди них теги сети Button подключены к порту преобразования P1.0 AD для одной машины.

2.4 ЖК схема отображения

Схема жидкокристаллического дисплея показана на рисунке 7. Из - за ограниченного порта IO микроконтроллера STC12C5410AD для экрана 1602 LCD требуется восемь портов данных, поэтому вход последовательного порта преобразуется в выход параллельного порта с помощью чипа 74HC164 с добавлением блокировки 74LS273. Чип предотвращает отправку нежелательных данных на 1602 LCD - экран во время последовательного перемещения, что приводит к ошибкам отображения.

2.5 Схема календарных часов

Схема календарных часов показана на рисунке 8. Он использует чип DS1302 от Dallas, который представляет собой интерфейсный чип IIC. Монолит STC12C5410AD не имеет порта связи IIC и использует два порта IO для моделирования интерфейса IIC с помощью программного обеспечения. Два сетевых тега DS1302 SCLK и DS1302 DATA подключены к портам P2.2 и P2.3 одночипного компьютера STC12C5410AD, и каждый из них имеет резистор 10K. Сетевой тег RST DS1302 подключен к P0. 0 Для сброса чипа DS1302.

2.6 Схема измерения температуры

Схема измерения температуры показана на рисунке 9. Он использует одношинный цифровой датчик температуры DS18B20 из Далласа. Поэтому необходимо добавить схему модульного преобразования и подключить ее вывод DQ непосредственно к порту IO монолитной машины.

2.7 Схема FLASH

Схема показана на рисунке 10. AT25F512 - это чип флэш - памяти с интерфейсом SPI. У STC12C5410AD есть собственный порт связи SPI, а сетевые метки SCK, MISO, MOSI и S подключены к портам P1.7, P1.6, P1.5 и P0.3 микроконтроллера, соответственно, с дополнительным сопротивлением 10K.

2.8 Схема преобразования DA

Схема преобразования DA, как показано на рисунке 11, использует функцию PWM микроконтроллера для преобразования DA.

3 Заключительные замечания

В этой статье предлагается аппаратная схема, основанная на платформе обучения STC12C5410AD. По сравнению с обычным 8051, схема STC12C5410AD отличается. У него нет 8051 ALE (адресный замок) штырек и т. Д. Поэтому его PoEl не может использоваться в качестве порта для повторного использования адресных данных. Большинство аппаратных схем учебной платформы используют чипы последовательного порта, в том числе большинство основных стандартов последовательного порта. Замена цифрового дисплея на жидкокристаллический экран, добавление чипа памяти FLASH, преобразование DA с использованием функции STC12C5410AD PWM, полное использование монолитных ресурсов STC12C5 410AD, в то время как чип имеет собственную аппаратную схему сторожевой собаки и вторую часть M - функции, подходящую для обучения в качестве платформы для учебных экспериментов.