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0引言 隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展，國內大部分理工科院校都開(kāi)設了單片機課程。為了學(xué)好這門(mén)課程，與單片機原理與技術(shù)有關(guān)的實(shí)驗必不可少，而實(shí)驗的工具就是學(xué)習板。目前大多數的學(xué)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(xué)習平臺的硬件電路設計，采用了一款新型的單片機型號一STC12C5410AD，在學(xué)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(xué)習平臺的設計目標：ISP可編程、液晶屏顯示、日歷時(shí)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轉換)。 1硬件系統概述 學(xué)習平臺以STC12C5410AD為核心，結構圖如圖1所示。 
1．1 STC12C5410AD單片機簡(jiǎn)介 STC12C5410AD單片機是宏晶科技在標準8051單片機內核基礎上進(jìn)行較大改進(jìn)后推出的增強型單片機。它是增強型8051單片機，單時(shí)鐘／機器周期，工作電壓5．5V一3．5V，工作頻率范圍0～35MHz，512字節片內數據存儲器，10K字節片內Flash程序存儲器，ISP(在系統可編程)／IAP(在應用可編程)，可通過(guò)串口直接下載程序，EEPROM功能，6個(gè)16位定時(shí)／計數器，PWM(4路)／PCA(可編程計數器陣列，4路)，8路10位A／D轉換，SPI同步通信口。 2硬件系統設計 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(kāi)關(guān)電源，為了AD轉換準確，加入了一個(gè)LM7805穩壓芯片。
2．2燒寫(xiě)程序電路 ISP(In—System Programming)在系統可編程，指的是電路板上的空白器件可以編程寫(xiě)入最終用戶(hù)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，的已80經(jīng)51編單程片的機器調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(guò)串口利用STC單片機PC端ISP下載摔制軟件將要調試的程序寫(xiě)到電路板上的單片機中。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。
2．3按鍵電路 由于Io口資源有限，而STCl2C5410AD自帶AD轉換，因此采用AD轉換做按鍵掃描，按鍵電路如圖6。其中BUTTON網(wǎng)絡(luò )標號連至單片機的P1．0AD轉換口。
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(gè)數據口，因此使用了一個(gè)74HC164芯片將串口的輸入轉為并口的輸出，并且加入了一個(gè)74LS273鎖存器芯片防止在串行移入的過(guò)程中將不需要的數據送入1602液晶屏，導致顯示錯誤。
2．5日歷時(shí)鐘電路 日歷時(shí)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(méi)有IIC通信口，是用兩個(gè)IO口通過(guò)軟件來(lái)模擬IIC接口。DS1302_SCLK和DS1302_DATA兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )標號連接到STC12C5410AD單片機的P2．2和P2．3口，在這兩個(gè)u上各加了一個(gè)10K的上拉電阻。RST_DS1302網(wǎng)絡(luò )標號連接到P0．0，用來(lái)復位DS1302芯片。
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(xiàn)數字式溫度傳感器DS18B20，因此小需要加入模數轉換電路，直接將它的DQ腳接到單片機的一個(gè)IO口就可以了。
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(gè)10K的上拉電阻。 2．8 DA轉換電路 DA轉換電路示于圖11，利用單片機自帶的PWM功能來(lái)實(shí)現DA轉換。
4 結束語(yǔ) 本文提出了一種基于STC12C5410AD單片機的學(xué)習平臺的硬件電路的設計，相對于傳統的8051單片機，用STC12C5410AD單片機來(lái)設計電路的方法有一些不同，它沒(méi)有8051的ALE(地址鎖存)引腳等，因此不能將它的PoEl當成地址數據復用口。學(xué)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。采用液晶屏代替數碼管用來(lái)顯示，加入了FLASH存儲芯片，利用STC12C5410AD的PWM功能實(shí)現DA轉換，充分利用了STC12C5410AD單片機的資源，同時(shí)芯片內自帶看門(mén)狗硬件電路和Ⅱ科的M功能，適合用來(lái)當作教學(xué)實(shí)驗的學(xué)習平臺。 參考文獻 1. STC12C541OAD datasheet 2008[EB/OL].http://pdf.ic-trade.com/STC 12C54 10AD.html 2. 楊金巖,鄭應強,張振仁.8051單片機數據傳輸接口擴展技術(shù)與應用實(shí)例[M]//北京:人民郵電出版社,2005:225-238. 3. 晁陽(yáng).單片機MCS—51原理及應用開(kāi)發(fā)教程[M]//北京:清華大學(xué)出版社,2007:290-296. 4. 王守中.51單片機開(kāi)發(fā)入門(mén)與典型實(shí)例[M]//北京:人民郵電出版社,2007:164-187. 5. 王為青,邱文勛.51單片機應用開(kāi)發(fā)案例精選[M]//北京:人民郵電出版社,2007:238-241. 6. 謝維成,楊加國.單片機原理與應用及C51程序設計[M]//北京:清華大學(xué)出版社,2006:211-213. 7. 楊代華,葉敦范,王典洪.單片機原理及應用[M]//武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社,2000:109-114. 作者：中國地質(zhì)大學(xué)數學(xué)與物理學(xué)院 高菁 左謹平 劉軍勝 來(lái)源：電子技術(shù) 2009 36(11) |
