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基于STC單片機(jī)學(xué)習(xí)平臺(tái)的硬件電路PCB設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間 :2017-10-28 10:18 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCB設(shè)計(jì)部
引言
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,國(guó)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(tái)的硬件電路PCB設(shè)計(jì),采用了一款新型的單片機(jī)型號(hào)一STC12C5410AD,在學(xué)習(xí)平臺(tái)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(tái)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(cè)量(1-wire接口芯片)、FLAH存儲(chǔ)器(SPI接口芯片)、按鍵(臘換掃描按鍵)、電壓測(cè)量(AD轉(zhuǎn)換)。
 
1 硬件系統(tǒng)概述
學(xué)習(xí)平臺(tái)以STC12C5410AD為核心,結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
 
基于STC單片機(jī)學(xué)習(xí)平臺(tái)的硬件電路PCB設(shè)計(jì)1
 
1.1 STC12C5410AD單片機(jī)簡(jiǎn)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(chǔ)器,10K字節(jié)片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)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(hào)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。
 
基于STC單片機(jī)學(xué)習(xí)平臺(tái)的硬件電路PCB設(shè)計(jì)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(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(hào)RxD和TxD分別連接到STC12C5410AD單片機(jī)中的P3.0口和P3.1口。
 
基于STC單片機(jī)學(xué)習(xí)平臺(tái)的硬件電路PCB設(shè)計(jì)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(biāo)號(hào)連至單片機(jī)的P1.0AD轉(zhuǎn)換口。
  
基于STC單片機(jī)學(xué)習(xí)平臺(tái)的硬件電路PCB設(shè)計(jì)6
 
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。
 
 基于STC單片機(jī)學(xué)習(xí)平臺(tái)的硬件電路PCB設(shè)計(jì)7
 
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(hào)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(hào)連接到P0.0,用來復(fù)位DS1302芯片。
 
基于STC單片機(jī)學(xué)習(xí)平臺(tái)的硬件電路PCB設(shè)計(jì)8
 
2.6測(cè)溫電路
測(cè)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。
 
基于STC單片機(jī)學(xué)習(xí)平臺(tái)的硬件電路PCB設(shè)計(jì)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(biāo)號(hào)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。
 基于STC單片機(jī)學(xué)習(xí)平臺(tái)的硬件電路PCB設(shè)計(jì)11
 
3 結(jié)束語(yǔ)
本文提出了一種基于STC12C5410AD單片機(jī)的學(xué)習(xí)平臺(tái)的硬件電路的設(shè)計(jì),相對(duì)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(tái)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(chǔ)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(tái)。


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