0引言
隨著計(jì)算機(jī)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(jī)課程。為了學(xué)好這門課程，與單片機(jī)原理與技術(shù)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)必不可少，而實(shí)驗(yàn)的工具就是學(xué)習(xí)板。目前大多數(shù)的學(xué)習(xí)板采用的都是51系列的單片機(jī)，并行接口以及一些老的器件。如今，產(chǎn)生了一些增強(qiáng)型的單片機(jī)，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(biāo)準(zhǔn)。本文提出了一種基于STC單片機(jī)學(xué)習(xí)平臺的硬件電路設(shè)計(jì)，采用了一款新型的單片機(jī)型號一STC12C5410AD，在學(xué)習(xí)平臺中加入了一些串行接口的芯片，接口標(biāo)準(zhǔn)包括RS-232、SPI、IIC、1-wire等。學(xué)習(xí)平臺的設(shè)計(jì)目標(biāo)：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(zhuǎn)換）。
1硬件系統(tǒng)概述
學(xué)習(xí)平臺以STC12C5410AD為核心，結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
1．1 STC12C5410AD單片機(jī)簡介
STC12C5410AD單片機(jī)是宏晶科技在標(biāo)準(zhǔn)8051單片機(jī)內(nèi)核基礎(chǔ)上進(jìn)行較大改進(jìn)后推出的增強(qiáng)型單片機(jī)。它是增強(qiáng)型8051單片機(jī)，單時(shí)鐘／機(jī)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(yīng)用可編程），可通過串口直接下載程序，EEPROM功能，6個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，PWM（4路）／PCA（可編程計(jì)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(jì)
2．1晶振，電源及復(fù)位電路
圖2、圖3和圖4分別為復(fù)位電路、電源電路和晶振電路。復(fù)位電路中的RST網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號連接至STC12C5410AD單片機(jī)的引腳3，該電路上電復(fù)位。由于STC12C5410AD單片機(jī)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(zhǔn)確，加入了一個(gè)LM7805穩(wěn)壓芯片。
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(jī)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(jī)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(jī)中。下圖中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號RxD和TxD分別連接到STC12C5410AD單片機(jī)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(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(biāo)號連至單片機(jī)的P1．0AD轉(zhuǎn)換口。
2．4液晶顯示電路
液晶顯示電路示于圖7，因?yàn)镾TC12C5410AD單片機(jī)的Io口有限，而1602液晶屏需要8個(gè)數(shù)據(jù)口，因此使用了一個(gè)74HC164芯片將串口的輸入轉(zhuǎn)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程中將不需要的數(shù)據(jù)送入1602液晶屏，導(dǎo)致顯示錯(cuò)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(jī)沒有IIC通信口，是用兩個(gè)IO口通過軟件來模擬IIC接口。DS1302_SCLK和DS1302_DATA兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號連接到STC12C5410AD單片機(jī)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(biāo)號連接到P0．0，用來復(fù)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(jī)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(biāo)號分別連接到單片機(jī)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(zhuǎn)換電路
DA轉(zhuǎn)換電路示于圖11，利用單片機(jī)自帶的PWM功能來實(shí)現(xiàn)DA轉(zhuǎn)換。
4 結(jié)束語
本文提出了一種基于STC12C5410AD單片機(jī)的學(xué)習(xí)平臺的硬件電路的設(shè)計(jì)，相對于傳統(tǒng)的8051單片機(jī)，用STC12C5410AD單片機(jī)來設(shè)計(jì)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(dāng)成地址數(shù)據(jù)復(fù)用口。學(xué)習(xí)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(biāo)準(zhǔn)。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(shí)現(xiàn)DA轉(zhuǎn)換，充分利用了STC12C5410AD單片機(jī)的資源，同時(shí)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(dāng)作教學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)平臺。
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作者：中國地質(zhì)大學(xué)數(shù)學(xué)與物理學(xué)院 高菁 左謹(jǐn)平 劉軍勝