基于STC12系列单片机的开发板设计Word格式.docx

1、单片机，开发板，STC12C5410AD Design of Development Board Based on STC12 Series MCUABSRACTSingle chip microcomputer has been developed rapidly since the 1970s, at present, its function is more perfect, and it is widely used in various control systems. Development board use a single chip processor as the core

2、, integrate some basic hardware modules, can be used as a main control module to control functions in a variety of devices, can also be used as the experimental plate for beginners to practice exercises, easy to use, can accelerate product development.For automation professional students, having a m

3、icrocontroller development board, whether to develop products or learn microcontroller, is very necessary. So, I designed a development board based on STC12C5410AD MCU.This paper designed a development board minimum system based on STC12C5410AD microcontroller, mainly including power supply module ,

4、 DS1302 clock module, matrix keyboard and independent keyboard module, LCD1206 and 12864 liquid crystal display module, digital tube display module, stepper motor module, RS232 serial communication module, DS18B20 temperature detection module and memory expansion module, also write the corresponding

5、 software program.KEY WORDS: Single Chip Microcomputer, Development Board, STC12C5410AD目录前言 单片机诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SOC三大阶段，单片机技术的发展以微处理器（MPU）技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，具有性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强等突出优点，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。小到遥控电子玩具，大到航空航天技术等电子行业都有单片机应用的影子。针对单片机技术在电子行业自动化方面的重要应用，为满足广大学生、爱好者、产品开发

6、者迅速学会掌握单片机这门技术，于是产生单片机开发板也称单片机学习板、单片机实验板。根据单片机使用的型号又有51单片机开发板、STC单片机开发板、AVR单片机开发板。常见配套有硬件、实验程序源码、电路原理图、电路PCB图等学习资料。 STC公司的单片机主要是基于8051内核，是新一代增强型单片机，指令代码完全兼容传统8051，速度快812倍，带ADC，4路PWM，双串口，有全球唯一ID号，加密性好，抗干扰强。本文的主要内容是掌握STC12系列单片机的结构、接口、片上外设的特点，并用STC12C5410AD单片机的片上资源设计出适当的最小系统。包括整体方案设计、单片机及外设的选型、硬件电路设计及P

7、CB图的绘制、软件程序编写。 第1章系统方案1.1总体设计方案目前市场上单片机的品牌繁多，功能丰富，结合自身需要，以及综合功能设计要求，目前市场比较流行的STC单片机是个不错的选择。STC12系列 单片机是一款性价比非常高的单片机，它完全兼容 MSC-51 系列单片机， 除此之外它自身还有很多特点，如：无法解密，低功耗，高速，高可靠，强抗静电，强抗干扰等。STC12C5410AD系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍，内部集成MAX810专用复位电路，4路PWM，8路高速10

8、位A/D转换，从而使得最小系统的硬件设计大为简单。本文设计一个STC12系列单片机开发板，主要内容有：（1） 总体方案设计，单片机及外设等的选型。（2） 设计硬件电路，完成开发板PCB设计。（3） 软件设计，完成各功能模块软件例程设计。（4） 对设计的开发板进行分析，找出系统的不足并提出改进的方法。1.2设计原则开发板系统的扩展和配置应遵循以下设计原则1：（1） 尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础；（2） 系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当余地，以便进行二次开发；（3） 硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结

9、构与软件方案会产生相互影响，考虑的原则是：软件能实现的功能尽可能由软件实现，以简化硬件结构。但必须注意，由软件实现的硬件功能，一般响应时间比硬件实现长，且占用CPU时间；（4） 系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。如选用CMOS芯片单片机构成低功耗系统时，系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品；（5） 可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分，它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等；（6） 单片机外围电路较多时，必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时，系统工作不可靠，可通过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载；（7） 尽量朝“单片”方向设计硬件系统。系统器

10、件越多，器件之间相互干扰也越强，功耗也增大，也不可避免地降低了系统的稳定性。第2章 硬件电路设计2.1硬件整体结构框图硬件电路主要包括：STC12C5410AD单片机主控制器模块、电源模块、DS1302时钟模块、矩阵键盘和独立键盘模块、数码管显示模块、步进电机模块、DS18B20温度检测模块、RS232串口模块、LCD1602模块、LCD12864模块及存储器扩展模块。其中以STC12C5410AD单片机作为核心控制器，键盘模块用来向单片机输入特定编码的信，DS1302时钟模块用来实现实时时钟，测温模块用来测量环境温度，RS232模块通过电平转换实现通信，数码管模块用来显示简单的数字、字母；L

11、CD1602模块用来显示字母、数字、符号，LCD12864模块用来显示图像、符号、汉字2。硬件结构框图如图2-1所示。图2-1 总体硬件结构框图2.2硬件电路设计2.2.1 STC12C5410AD单片机主控制模块STC12C5410AD单片机最小系统包括：MCU、复位电路、晶振电路。原理图如图2-2所示11： 图2-2 STC12C系列单片机主控制模块原理图STC12C5410AD系列单片机特点：（1） 增强型 8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051（2） 工作电压：STC12C5410AD 系列工作电压： 5.5V - 3.5V（5V单片机）STC12LE5

12、410AD 系列工作电压： 3.6V - 2.2V（3V单片机）（3） 工作频率范围：035MHz，相当于普通8051的 0420MHz（4） 用户应用程序空间 12K /10K / 8K / 6K / 4K / 2K / 1K 字节.（5） 片上集成512字节 RAM（6） 通用I/O口（ 27/23/15个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口），可设置成四种模式：每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过55mA（7） ISP（在系统可编程）/ IAP（在应用可编程），可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序（8） 有 EEPROM功能（9）

13、看门狗（10） 内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，可省外部复位电路）（11） 时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器，用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/ 时钟。常温下内部R/C振荡器频率为：5.2MHz 6.8MHz（12） 共6个16位定时器两个与传统8051兼容的定时器/计数器，16位定时器T0 和T1，没有定时器2，PCA模块可再实现4个16位定时器（13） 2个时钟输出口，可由T0的溢出在P1.0输出时钟，可由T1的溢出在P1.1输出时钟（14） 外部中断9路，下降沿中断或低电平触发中断，PCA模式可分别或同时支持上升沿中断/

14、下降沿中断，Power Down模式可由外部中断唤醒（15） PWM（4路）/PCA（可编程计数器阵列4路）- 也可用来当4路D/A使用- 也可用来再实现4个定时器- 也可用来再实现4个外部中断（上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持）（16） A/D转换，10位精度ADC，共8路（17） 通用全双工异步串行口（UART），由于STC12系列是高速的8051可再用定时器软件实现多串口（18） SPI同步通信口，主模式/从模式（19） 工作温度范围：-40 +85（工业级） / 0 75（商业级）（20） 封装：LQFP-32,，SOP-32/28/20，SKDIP-28，PDIP-20，TSSOP-20 （超小封装6.4mm6.4mm），LQFP32/SOP32有27个I/O口，SOP28/SKDIP28有23个I/O口，SOP20/TSSOP20/PDIP20有15个I/O口，I/O口不够时，可用2到3根普通I/O口线外接74HC595/164/165（均可级联）来扩展I/O口还可用A/D做按键扫描来节省I/O口，或用双CPU，三线通信，还多了串口。图2-3 STC12C5410AD内部结构图2