PCB科技 - 基於STC單片機學習平臺的硬體電路設計

介紹

隨著電腦技術的發展，國內理工科院校大多開設了單片機課程。 為了學好這門課，與單片機原理和科技相關的實驗是必不可少的，而實驗的工具就是學習板。 現時，大多數學習板使用51系列單片機、平行介面和一些舊設備。 如今，已經生產出一些速度更快、功能更多的增强型單片機，如串口程式設計等，也出現了許多序列介面晶片和一些串口標準。 本文提出了一種基於STC微控制器學習平臺的硬體電路設計，使用了一種新型的微控制器STC12C5410AD，並在學習平臺上添加了一些序列介面晶片。 介面標準包括RS-232、SPI、IIC、1線等。學習平臺的設計目標：ISP可程式設計、液晶顯示幕、行事曆時鐘（IIC介面晶片）、溫度測量（1線介面晶片），FLAH記憶體（SPI介面晶片）和按鈕（蠟掃描按鈕），電壓量測（AD轉換）。

1硬體系統概述

學習平臺以STC12C5410AD為覈心，結構示意圖如圖1所示。

1.1 STC12C5410AD微控制器簡介

STC12C5410AD單片機是宏晶科技在標準8051單片機覈心的基礎上進行重大改進後推出的增强型單片機。 它是一款增强型8051單片機，單時鐘/機器週期，工作電壓5.5V至3.5V，工作頻率範圍0ï½35MHz，512位元組片上數據記憶體，10K位元組片上閃存程式記憶體，ISP（系統內可程式設計）/IAP（應用程序可程式設計），程序可直接通過串口下載，EEPROM功能，6個16比特計时器/計數器，PWM（4通道）/PCA（可程式設計計數器陣列，4通道），8通道10比特A/D轉換，SPI同步通信埠。

2硬體系統設計

2.1晶體振盪器、電源和復位電路

圖2、圖3和圖4分別為復位電路、電源電路和晶體振盪器電路。 復位電路中的RST網絡標籤連接到STC12C5410AD微控制器的引脚3，電路通電並復位。 由於STC12C5410AD單片機的工作電壓在5.5~3.5V之間，電源使用的是5V開關電源，為了準確地改變AD，加入LM7805調壓晶片。

2.2燒寫程式電路

ISP（系統內程式設計）在系統中是可程式設計的，這意味著電路板上的空白設備可以被程式設計為寫入最終用戶程式碼，並且沒有必要從斷電或電路板程式設計中擦除。 使用程式設計器或模擬器進行具有80個經曲速51程式設計的單程晶片的機器調整測試更為複雜。 使用程式師或模擬器更麻煩，STC12C5410AD支持ISP，只需將其添加到圖5中即可。 對於電路，您可以使用STC MCU PC端ISP通過串列埠下載系統軟件，將要調試的程式寫入電路板上的MCU中。 下圖中的網絡標籤RxD和TxD分別連接到STC12C5410AD單片機中的P3.0埠和P3.1埠。

2.3按鈕電路

由於Io埠資源有限，並且STCl2C5410AD帶有AD轉換，囙此使用AD轉換進行金鑰掃描。 關鍵電路如圖6所示。 其中，BUTTON網絡標籤連接到單片機的P1.0 AD轉換埠。

2.4液晶顯示電路

液晶顯示電路如圖7所示。 由於STC12C5410AD微控制器的Io埠有限，1602 LCD荧幕需要8個數據埠，囙此使用74HC164晶片將串列埠的輸入轉換為並行埠的輸出，並添加了74LS273鎖存器。 該晶片防止在串列移動期間將不需要的數據發送到1602 LCD荧幕，從而導致顯示錯誤。

2.5行事曆時鐘電路

行事曆時鐘電路如圖8所示。 它採用了Dallas公司引進的DS1302晶片，該晶片為IIC介面晶片。 STC12C5410AD單片機沒有IIC通信埠，使用兩個IO埠通過軟件類比IIC介面。 兩個網絡標籤DS1302_SCLK和DS1302_DATA連接到STC12C5410AD單晶片電腦的P2.2和P2.3埠，並且兩個u中的每一個都添加了10K上拉電阻器。RST_DS1302網絡標籤連接到P0。 0，用於復位DS1302晶片。

2.6溫度測量電路

溫度測量電路如圖9所示。 它使用來自達拉斯的單匯流排數位溫度感測器DS18B20。 囙此，有必要新增一個模數轉換電路，並將其DQ引脚直接連接到單片機的IO埠。

2.7 FLASH電路

電路如圖10所示。 AT25F512是一款具有SPI介面的快閃記憶體晶片。 STC12C5410AD有自己的SPI通信埠，SCK、MISO、MOSI和Ss網絡標籤分別連接到微控制器的P1.7、P1.6、P1.5和P0.3埠，並新增了10K上拉電阻。

2.8 DA轉換電路

DA轉換電路如圖11所示，它利用微控制器的PWM功能實現DA轉換。

3結束語

本文提出了一種基於STC12C5410AD單片機學習平臺的硬體電路設計。 與傳統的8051單片機相比，STC12C5410AD單片機的電路設計方法有所不同。 它沒有8051 ALE（地址鎖存器）引脚等，囙此，它的PoEl不能用作地址數據複用埠。學習平臺的大多數硬體電路都使用串口晶片，包括大多數主流的串口標準。 用液晶屏代替數碼管顯示，添加FLASH存儲晶片，利用STC12C5410AD PWM功能實現DA轉換，充分利用STC12C5 410AD單片機資源，同時該晶片具有自己的看門狗硬體電路和第二節的M功能，適合作為教學實驗的學習平臺。