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基于STC單片機學習平臺的硬件電路PCB設(shè)計

發(fā)布時間 :2017-10-28 10:18 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責任編輯 :深圳宏力捷PCB設(shè)計部
引言
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,國內(nèi)大部分理工科院校都開設(shè)了單片機課程。為了學好這門課程,與單片機原理與技術(shù)有關(guān)的實驗必不可少,而實驗的工具就是學習板。目前大多數(shù)的學習板采用的都是51系列的單片機,并行接口以及一些老的器件。如今,產(chǎn)生了一些增強型的單片機,速度更快,有更多的功能,如串口可編程等等,也出現(xiàn)了許多串行接口的芯片和一些串行口標準。本文提出了一種基于STC單片機學習平臺的硬件電路PCB設(shè)計,采用了一款新型的單片機型號一STC12C5410AD,在學習平臺中加入了一些串行接口的芯片,接口標準包括RS-232、SPI、IIC、1-wire等。學習平臺的設(shè)計目標:ISP可編程、液晶屏顯示、日歷時鐘(IIC接口芯片)、溫度測量(1-wire接口芯片)、FLAH存儲器(SPI接口芯片)、按鍵(臘換掃描按鍵)、電壓測量(AD轉(zhuǎn)換)。
 
1 硬件系統(tǒng)概述
學習平臺以STC12C5410AD為核心,結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
 
基于STC單片機學習平臺的硬件電路PCB設(shè)計1
 
1.1 STC12C5410AD單片機簡介
STC12C5410AD單片機是宏晶科技在標準8051單片機內(nèi)核基礎(chǔ)上進行較大改進后推出的增強型單片機。它是增強型8051單片機,單時鐘/機器周期,工作電壓5.5V一3.5V,工作頻率范圍0~35MHz,512字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器,10K字節(jié)片內(nèi)Flash程序存儲器,ISP(在系統(tǒng)可編程)/IAP(在應用可編程),可通過串口直接下載程序,EEPROM功能,6個16位定時/計數(shù)器,PWM(4路)/PCA(可編程計數(shù)器陣列,4路),8路10位A/D轉(zhuǎn)換,SPI同步通信口。
 
2 硬件系統(tǒng)設(shè)計
2.1晶振,電源及復位電路
圖2、圖3和圖4分別為復位電路、電源電路和晶振電路。復位電路中的RST網(wǎng)絡(luò)標號連接至STC12C5410AD單片機的引腳3,該電路上電復位。由于STC12C5410AD單片機工作電壓在5.5~3.5V之間,因此電源用的是5V的開關(guān)電源,為了AD轉(zhuǎn)換準確,加入了一個LM7805穩(wěn)壓芯片。
 
基于STC單片機學習平臺的硬件電路PCB設(shè)計234
 
2.2燒寫程序電路
ISP(In—System Programming)在系統(tǒng)可編程,指的是電路板上的空白器件可以編程寫入最終用戶代碼,而不方需式要擦從除電或路再板編卜程取。下傳器件統(tǒng),的已80經(jīng)51編單程片的機器調(diào)件試也可程以序用的I刪SP要使用編程器或者仿真器,比較繁瑣,而STC12C5410AD支持在ISP,只要加入圖5中的電路,就可以通過串口利用STC單片機PC端ISP下載摔制軟件將要調(diào)試的程序?qū)懙诫娐钒迳系膯纹瑱C中。下圖中的網(wǎng)絡(luò)標號RxD和TxD分別連接到STC12C5410AD單片機中的P3.0口和P3.1口。
 
基于STC單片機學習平臺的硬件電路PCB設(shè)計5
 
2.3按鍵電路
由于Io口資源有限,而STCl2C5410AD自帶AD轉(zhuǎn)換,因此采用AD轉(zhuǎn)換做按鍵掃描,按鍵電路如圖6。其中BUTTON網(wǎng)絡(luò)標號連至單片機的P1.0AD轉(zhuǎn)換口。
  
基于STC單片機學習平臺的硬件電路PCB設(shè)計6
 
2.4液晶顯示電路
液晶顯示電路示于圖7,因為STC12C5410AD單片機的Io口有限,而1602液晶屏需要8個數(shù)據(jù)口,因此使用了一個74HC164芯片將串口的輸入轉(zhuǎn)為并口的輸出,并且加入了一個74LS273鎖存器芯片防止在串行移入的過程中將不需要的數(shù)據(jù)送入1602液晶屏,導致顯示錯誤。
 
 基于STC單片機學習平臺的硬件電路PCB設(shè)計7
 
2.5日歷時鐘電路
日歷時鐘電路示于圖8,采用的是Dallas公司推出的DS1302芯片,是IIC接口的芯片。STC12C5410AD單片機沒有IIC通信口,是用兩個IO口通過軟件來模擬IIC接口。DS1302_SCLK和DS1302_DATA兩個網(wǎng)絡(luò)標號連接到STC12C5410AD單片機的P2.2和P2.3口,在這兩個u上各加了一個10K的上拉電阻。RST_DS1302網(wǎng)絡(luò)標號連接到P0.0,用來復位DS1302芯片。
 
基于STC單片機學習平臺的硬件電路PCB設(shè)計8
 
2.6測溫電路
測溫電路示于圖9,采用的是Dallas公司的單總線數(shù)字式溫度傳感器DS18B20,因此小需要加入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路,直接將它的DQ腳接到單片機的一個IO口就可以了。
 
基于STC單片機學習平臺的硬件電路PCB設(shè)計910
 
2.7 FLASH電路
電路如圖10所示,AT25F512是SPI接口的Flash芯片。STC12C5410AD自帶SPI通訊端口,SCK、MISO、MOSI和Ss網(wǎng)絡(luò)標號分別連接到單片機的P1.7、P1.6、P1.5和P0.3口,都加入了一個10K的上拉電阻。
 
2.8 DA轉(zhuǎn)換電路
DA轉(zhuǎn)換電路示于圖11,利用單片機自帶的PWM功能來實現(xiàn)DA轉(zhuǎn)換。
 基于STC單片機學習平臺的硬件電路PCB設(shè)計11
 
3 結(jié)束語
本文提出了一種基于STC12C5410AD單片機的學習平臺的硬件電路的設(shè)計,相對于傳統(tǒng)的8051單片機,用STC12C5410AD單片機來設(shè)計電路的方法有一些不同,它沒有8051的ALE(地址鎖存)引腳等,因此不能將它的PoEl當成地址數(shù)據(jù)復用口。學習平臺的硬件電路中大部分采用的是串行口芯片,包括了大部分主流的串行口標準。采用液晶屏代替數(shù)碼管用來顯示,加入了FLASH存儲芯片,利用STC12C5410AD的PWM功能實現(xiàn)DA轉(zhuǎn)換,充分利用了STC12C5410AD單片機的資源,同時芯片內(nèi)自帶看門狗硬件電路和Ⅱ科的M功能,適合用來當作教學實驗的學習平臺。


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