0引言

　　隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)大部分理工科院校都開設(shè)了單片機課程。為了學(xué)好這門課程，與單片機原理與技術(shù)有關(guān)的實驗必不可少，而實驗的工具就是學(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，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(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單片機學(xué)習(xí)平臺的硬件電路設(shè)計，采用了一款新型的單片機型號一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)計目標(biāo)：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(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單片機簡介

　　STC12C5410AD單片機是宏晶科技在標(biāo)準(zhǔn)8051單片機內(nèi)核基礎(chǔ)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(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(zhuǎn)換，SPI同步通信口。

　　2硬件系統(tǒng)設(shè)計

　　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單片機的引腳3，該電路上電復(fù)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(guān)電源，為了AD轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確，加入了一個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中。下圖中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)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(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(zhuǎn)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(dǎo)致顯示錯誤。

　　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(luò)標(biāo)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(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腳接到單片機的一個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(zhuǎn)換電路

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

　　4 結(jié)束語

　　本文提出了一種基于STC12C5410AD單片機的學(xué)習(xí)平臺的硬件電路的設(shè)計，相對于傳統(tǒng)的8051單片機，用STC12C5410AD單片機來設(shè)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(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功能實現(xiàn)DA轉(zhuǎn)換，充分利用了STC12C5410AD單片機的資源，同時芯片內(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)實驗的學(xué)習(xí)平臺。

　　參考文獻(xiàn)

　　1. STC12C541OAD datasheet 2008［EB/OL］.http://pdf.ic-trade.com/STC 12C54 10AD.html

　　2. 楊金巖，鄭應(yīng)強，張振仁.8051單片機數(shù)據(jù)傳輸接口擴展技術(shù)與應(yīng)用實例［M］//北京：人民郵電出版社，2005:225-238.

　　3. 晁陽。單片機MCS—51原理及應(yīng)用開發(fā)教程［M］//北京：清華大學(xué)出版社，2007:290-296.

　　4. 王守中.51單片機開發(fā)入門與典型實例［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(yīng)用開發(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(yīng)用及C51程序設(shè)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(yīng)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(shù)學(xué)與物理學(xué)院 高菁 左謹(jǐn)平 劉軍勝