基于STC单片机学习平台的硬件电路设计

0引言

随着计算机技术的发展，国内大部分理工科院校都开设了单片机课程。为了学好这门课程，与单片机原理与技术有关的实验必不可少，而实验的工具就是学习板。目前大多数的学习板采用的都是51系列的单片机，并行接口以及一些老的器件。如今，产生了一些增强型的单片机，速度更快，有更多的功能，如串口可编程等等，也出现了许多串行接口的芯片和一些串行口标准。本文提出了一种基于STC单片机学习平台的硬件电路设计，采用了一款新型的单片机型号一STC12C5410AD，在学习平台中加入了一些串行接口的芯片，接口标准包括RS-232、SPI、IIC、1-wire等。学习平台的设计目标：ISP可编程、液晶屏显示、日历时钟(IIC接口芯片)、温度测量(1-wire接口芯片)、FLAH存储器(SPI接口芯片)、按键(腊换扫描按键)、电压测量(AD转换)。

1硬件系统概述

学习平台以STC12C5410AD为核心，结构图如图1所示。



1．1 STC12C5410AD单片机简介

STC12C5410AD单片机是宏晶科技在标准8051单片机内核基础上进行较大改进后推出的增强型单片机。它是增强型8051单片机，单时钟／机器周期，工作电压5．5V一3．5V，工作频率范围0～35MHz，512字节片内数据存储器，10K字节片内Flash程序存储器，ISP(在系统可编程)／IAP(在应用可编程)，可通过串口直接下载程序，EEPROM功能，6个16位定时／计数器，PWM(4路)／PCA(可编程计数器阵列，4路)，8路10位A／D转换，SPI同步通信口。

2硬件系统设计

2．1晶振，电源及复位电路

图2、图3和图4分别为复位电路、电源电路和晶振电路。复位电路中的RST网络标号连接至STC12C5410AD单片机的引脚3，该电路上电复位。由于STC12C5410AD单片机工作电压在5．5～3．5V之间，因此电源用的是5V的开关电源，为了AD转换准确，加入了一个LM7805稳压芯片。



2．2烧写程序电路

ISP(In—System Programming)在系统可编程，指的是电路板上的空白器件可以编程写入最终用户代码，而不方需式要擦从除电或路再板编卜程取。下传器件统，的已80经51编单程片的机器调件试也可程以序用的I删SP要使用编程器或者仿真器，比较繁琐，而STC12C5410AD支持在ISP，只要加入图5中的电路，就可以通过串口利用STC单片机PC端ISP下载摔制软件将要调试的程序写到电路板上的单片机中。下图中的网络标号RxD和TxD分别连接到STC12C5410AD单片机中的P3．0口和P3．1口。



2．3按键电路

由于Io口资源有限，而STCl2C5410AD自带AD转换，因此采用AD转换做按键扫描，按键电路如图6。其中BUTTON网络标号连至单片机的P1．0AD转换口。



2．4液晶显示电路

液晶显示电路示于图7，因为STC12C5410AD单片机的Io口有限，而1602液晶屏需要8个数据口，因此使用了一个74HC164芯片将串口的输入转为并口的输出，并且加入了一个74LS273锁存器芯片防止在串行移入的过程中将不需要的数据送入1602液晶屏，导致显示错误。



2．5日历时钟电路

日历时钟电路示于图8，采用的是Dallas公司推出的DS1302芯片，是IIC接口的芯片。STC12C5410AD单片机没有IIC通信口，是用两个IO口通过软件来模拟IIC接口。DS1302_SCLK和DS1302_DATA两个网络标号连接到STC12C5410AD单片机的P2．2和P2．3口，在这两个u上各加了一个10K的上拉电阻。RST_DS1302网络标号连接到P0．0，用来复位DS1302芯片。



2．6测温电路

测温电路示于图9，采用的是Dallas公司的单总线数字式温度传感器DS18B20，因此小需要加入模数转换电路，直接将它的DQ脚接到单片机的一个IO口就可以了。



2．7 FLASH电路

电路如图10所示，AT25F512是SPI接口的Flash芯片。STC12C5410AD自带SPI通讯端口，SCK、MISO、MOSI和Ss网络标号分别连接到单片机的P1．7、P1．6、P1．5和P0．3口，都加入了一个10K的上拉电阻。

2．8 DA转换电路

DA转换电路示于图11，利用单片机自带的PWM功能来实现DA转换。



4 结束语

本文提出了一种基于STC12C5410AD单片机的学习平台的硬件电路的设计，相对于传统的8051单片机，用STC12C5410AD单片机来设计电路的方法有一些不同，它没有8051的ALE(地址锁存)引脚等，因此不能将它的PoEl当成地址数据复用口。学习平台的硬件电路中大部分采
用的是串行口芯片，包括了大部分主流的串行口标准。采用液晶屏代替数码管用来显示，加入了FLASH存储芯片，利用STC12C5410AD的PWM功能实现DA转换，充分利用了STC12C5410AD单片机的资源，同时芯片内自带看门狗硬件电路和Ⅱ科的M功能，适合用来当作教学实验的学习平台。

参考文献

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   2. 杨金岩,郑应强,张振仁.8051单片机数据传输接口扩展技术与应用实例[M]//北京:人民邮电出版社,2005:225-238.
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作者：中国地质大学数学与物理学院  高菁  左谨平  刘军胜   

来源：电子技术  2009 36(11)