基于STC單片機的硬件電路設計

本文提出了一種基于STC單片機學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轉換）。

1硬件系統(tǒng)概述

學習平臺以STC12C5410AD為核心，結構圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件框圖

1.1 STC12C5410AD單片機簡介

STC12C5410AD單片機是宏晶科技在標準8051單片機內核基礎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)片內數(shù)據(jù)存儲器，10K字節(jié)片內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轉換，SPI同步通信口。

2硬件系統(tǒng)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的開關電源，為了AD轉換準確，加入了一個LM7805穩(wěn)壓芯片。

圖2 復位電路

圖3 電源電路

圖4 晶振電路

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試的程序寫到電路板上的單片機中。下圖中的網(wǎng)絡標號RxD和TxD分別連接到STC12C5410AD單片機中的P3.0口和P3.1口。

圖5 ISP電路

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)絡標號連至單片機的P1.0AD轉換口。

圖6 按鍵電路

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。

圖7 液晶電路

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)絡標號連接到P0.0，用來復位DS1302芯片。

圖8 日歷時鐘電路

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)轉換電路，直接將它的DQ腳接到單片機的一個IO口就可以了。

圖9 測溫電路

圖10 FLASH電路

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轉換電路

DA轉換電路示于圖11，利用單片機自帶的PWM功能來實現(xiàn)DA轉換。

圖11 DA轉換電路

3結束語

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計，相對于傳統(tǒng)的8051單片機，用STC12C5410AD單片機來設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轉換，充分利用了STC12C5410AD單片機的資源，同時芯片內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。