【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D 轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。AT89s51 AT89S51 是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě) 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S51 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性?xún)r(jià)比的解決方案STC12C5A60ADSTC12C5A60AD 單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/ 機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/ 低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051。特點(diǎn)：? 加密性強(qiáng),無(wú)法解密? 超強(qiáng)抗干擾:? 速度快,1 個(gè)時(shí)鐘/ 機(jī)器周期，可用低頻晶振，大幅降低EMI? 出口歐美的有力保證? 輸入/ 輸出口多,最多有44 個(gè)I/O 口,A/D 做按鍵掃描還可以節(jié)省很多I/O? 超低功耗:掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于電池供電系統(tǒng)，如水表、氣表、便攜設(shè)備等。? 在系統(tǒng)可編程,無(wú)需編程器,無(wú)需仿真器，可遠(yuǎn)程升級(jí)? 可送STCISP 下載編程器,1 萬(wàn)片/ 人/ 天? 內(nèi)部集成MAX810 專(zhuān)用復(fù)位電路，原復(fù)位電路可以保留，也可以不用，不用時(shí)RESET 腳接1K 電阻到地。比較這兩種我們選用 STC12C5A60AD CH375工作方式方案選擇USB 總線(xiàn)的通用接口芯片 CH375 具有 8 位數(shù)據(jù)總線(xiàn)和讀、寫(xiě)、片選控制線(xiàn)以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機(jī)/DSP/MCU/MPU 等控制器的系統(tǒng)總線(xiàn)上。單片機(jī)只要在原硬件系統(tǒng)中增加 1 個(gè) CH375 芯片就可以直接調(diào)用 CH375 提供的子程序庫(kù)來(lái)直接讀取 U 盤(pán)中的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了普通單片機(jī)與 U 盤(pán)的通訊。CH375 芯片可以工作于 USBHOST 主機(jī)方式或者 USB 設(shè)備方式。CH375 的 USB 主機(jī)方式支持并行接口和串行接口，在 USB 主機(jī)方式下，CH375支持各種常用的 USB 全速設(shè)備，外部單片機(jī)需要編寫(xiě)固件程序按照相應(yīng)的 USB 協(xié)議與 USB 設(shè)備通訊。但是對(duì)于 USB 存儲(chǔ)設(shè)備，CH375 內(nèi)置了相關(guān)協(xié)議，通常情況下，外部單片機(jī)不需要編寫(xiě)固件程序，就可以直接通訊。并口方式CH375 的 TXD 引腳通過(guò) 1KΩ 左右的下拉電阻接地或者直接接地，從而使CH375 工作于并口方式。CH375 芯片具有通用的被動(dòng)并行接口，可以直接連接多種單片機(jī)、DSP、MCU 等。在普通的 MCS51 系列單片機(jī)的典型應(yīng)用電路中，CH375 芯片可以通過(guò) 8 位被動(dòng)并行接口的 D7～D0、RD、WR、CS、A0 直接掛接到單片機(jī)U2 的系統(tǒng)總線(xiàn)上。串口方式如果 CH375 芯片的 TXD 引腳懸空或者沒(méi)有通過(guò)下拉電阻接地，那么 CH375 工作于串口方式。在串口方式下，CH375 只需要與單片機(jī)/DSP/MCU 連接 3 個(gè)信號(hào)線(xiàn)，TXD 引腳、RXD 引腳以及 INT引腳，其它引腳都可以懸空。除了連接線(xiàn)較少之外，其它外圍電路與并口方式基本相同。比較這兩種我們選用 CH375 工作于主機(jī)方式下的并口方式電源模塊是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中不可缺少的部分，也是保證系統(tǒng)穩(wěn)定、安全工作的前提。直流電源芯片按原理分為線(xiàn)性電源和開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源兩種。 線(xiàn)性電源通過(guò)改變調(diào)整元件控制信號(hào)的強(qiáng)弱來(lái)調(diào)節(jié)其等效電阻值． 從而穩(wěn)定輸出電壓．特點(diǎn)是紋波系數(shù)?。实停话氵m用于小功率的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源通過(guò)改變開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，得到穩(wěn)定的電壓輸出，特點(diǎn)是紋波系數(shù)大．電磁兼容性差、效率高、過(guò)載能力強(qiáng)，一般適用于太功率或要求效率高的場(chǎng)合。比較這兩種我選擇線(xiàn)性電源。 MCUCH375按鍵輸入模塊 電源模塊RS232串口電平轉(zhuǎn)換LED 顯示模塊USB 模塊 三、硬件設(shè)計(jì)分析硬件電路主要分為單片機(jī)最小系統(tǒng)、CH375 接口電路、串口電平轉(zhuǎn)換電路、按鍵控制模塊、LED 顯示電路組成。 STC12C5A60AD單片機(jī)最小系統(tǒng)電路單片機(jī)最小系統(tǒng)由 MCU、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和電源模塊組成。 MCU 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路電源模塊 STC12C5A60AD單片機(jī)簡(jiǎn)介STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/ 機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/ 低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 812 倍。內(nèi)部集成 MAX810 專(zhuān)用復(fù)位電路,2 路 PWM,8 路高速10 位 A/D 轉(zhuǎn)換(250K/S),針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。 STC12C5A60AD單片機(jī) * 增強(qiáng)型 8051 CPU，1T，單時(shí)鐘/ 機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051* 工作電壓：STC12C5A60S2 系列工作電壓： （5V 單片機(jī)）STC12LE5A60S2 系列工作電壓： （3V 單片機(jī)）* 工作頻率范圍：0 35MHz，相當(dāng)于普通8051 的 0～420MHz* 用戶(hù)應(yīng)用程序空間 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字節(jié)......* 片上集成 1280 字節(jié) RAM* 通用I/O 口（36/40/44 個(gè)），復(fù)位后為： 準(zhǔn)雙向口/ 弱上拉（普通8051 傳統(tǒng)I/O 口）可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/ 弱上拉，推挽/ 強(qiáng)上拉，僅為輸入/ 高阻，開(kāi)漏每個(gè)I/O 口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20mA，但整個(gè)芯片最大不要超過(guò)55mA* ISP （在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專(zhuān)用編程器，無(wú)需專(zhuān)用仿真器可通過(guò)串口（）直接下載用戶(hù)程序，數(shù)秒即可完成一片* 有EEPROM 功能(STC12C5A62S2/AD/PWM 無(wú)內(nèi)部EEPROM)* 看門(mén)狗* 內(nèi)部集成MAX810 專(zhuān)用復(fù)位電路（外部晶體12M 以下時(shí)，復(fù)位腳可直接1K 電阻到地）* 外部掉電檢測(cè)電路: 口有一個(gè)低壓門(mén)檻比較器5V ，誤差為+/5%, ，誤差為+/3%* 時(shí)鐘源：外部高精度晶體/ 時(shí)鐘，內(nèi)部R/C 振蕩器(溫漂為+/5% 到+/10% 以?xún)?nèi))用戶(hù)在下載用戶(hù)程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部R/C 振蕩器還是外部晶體/ 時(shí)鐘常溫下內(nèi)部R/C 振蕩器頻率為： 單片機(jī)為： 11MHz ～ 單片機(jī)為： 8MHz ～ 12MHz精度要求不高時(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，以實(shí)際測(cè)試為準(zhǔn)* 共4 個(gè)16 位定時(shí)器兩個(gè)與傳統(tǒng)8051 兼容的定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器,16 位定時(shí)器T0 和T1，沒(méi)有定時(shí)器2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器再加上2 路PCA 模塊可再實(shí)現(xiàn)2 個(gè)16 位定時(shí)器* 2 個(gè)時(shí)鐘輸出口，可由T0 ，可由T1 的溢出在* 外部中斷I/O 口7 路,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,并新增支持上升沿中斷的PCA 模塊，Power Down 模式可由外部中斷喚醒，INT0/, INT1/, , , ,CCP0/( ), CCP1/ (也可通過(guò)寄存器設(shè)置到)* PWM(2 路）/PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列,2 路） 也可用來(lái)當(dāng)2 路D/A 使用 也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn)2 個(gè)定時(shí)器 也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn)2 個(gè)外部中斷(上升沿中斷/ 下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持)* A/D 轉(zhuǎn)換, 10 位精度ADC，共8 路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá)250K/S(每秒鐘25 萬(wàn)次)* 通用全雙工異步串行口(UART)，由于STC12 系列是高速的8051，可再用定時(shí)器或PCA 軟件實(shí)現(xiàn)多串口* STC12C5A60S2 系列有雙串口，后綴有S2 標(biāo)志的才有雙串口，RxD2/(可通過(guò))，TxD2/()* 工作溫度范圍： 40 +85℃(工業(yè)級(jí)) / 0 75℃(商業(yè)級(jí))* 封裝：PDIP40,LQFP44,LQFP48I/O 口不夠時(shí)，可用2 到3 根普通I/O 口線(xiàn)外接 74HC164/165/595（均可級(jí)聯(lián)）來(lái)擴(kuò)展I/O 口,還可用A/D 做按鍵掃描來(lái)節(jié)省I/O 口，或用雙CPU,三線(xiàn)通信，還多了串口。 STC12C5A60AD系列主要性能：●高速：1 個(gè)時(shí)鐘/ 機(jī)器周期，增強(qiáng)型8051 內(nèi)核，速度比普通8051 快8～12 倍●寬電壓：～，～（STC12LE5A60S2 系列）●低功耗設(shè)計(jì)：空閑模式，掉電模式（可由外部中斷喚醒）●工作頻率：0～35MHz，相當(dāng)于普通8051：0～420MHz●時(shí)鐘：外部晶體或內(nèi)部RC 振蕩器可選，在ISP 下載編程用戶(hù)程序時(shí)設(shè)置● 8/16/20/32/40/48/52/56/60/62K 字節(jié)片內(nèi)Flash 程序存儲(chǔ)器，擦寫(xiě)次數(shù)10 萬(wàn)次以上● 1280 字節(jié)片內(nèi)RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器●芯片內(nèi)EEPROM 功能,擦寫(xiě)次數(shù)10 萬(wàn)次以上● ISP / IAP，在系統(tǒng)可編程/ 在應(yīng)用可編程,無(wú)需編程器/ 仿真器● 8 通道,10 位高速ADC，速度可達(dá)250K/S,2 路PWM 還可當(dāng)2 路D/A 使用● 2 通道捕獲/ 比較單元（PWM/PCA/CCP）， 也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn)2 個(gè)定時(shí)器或2 個(gè)外部中斷（支持上升沿/ 下降沿中斷）● 4 個(gè)16 位定時(shí)器，兼容普通8051 的定時(shí)器T0/T1,2 路PCA 實(shí)現(xiàn)2 個(gè)定時(shí)器●可編程時(shí)鐘輸出功能，T0 輸出時(shí)鐘，T1 輸出時(shí)鐘,BRT 輸出時(shí)鐘●硬件看門(mén)狗（W D T ）●全雙工異步串行口(UART),兼容普通8051 的串口●先進(jìn)的指令集結(jié)構(gòu)，兼容普通8051 指令集有硬件乘法/ 除法指令●通用I/O 口（36/40/44 個(gè)），復(fù)位后為： 準(zhǔn)雙向口/ 弱上拉（普通8051 傳統(tǒng)I/O ）可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/ 弱上拉，推挽/ 強(qiáng)上拉，僅為輸入/ 高阻，開(kāi)漏每個(gè)I/O 口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20mA，但整個(gè)芯片最大不得超過(guò)55mARST:復(fù)位腳1K 電阻接地即可EX_LVD:是外部低壓檢測(cè)比較器不用的I/O 口:浮空即可使用LQFP48 封裝時(shí),最多有44 個(gè)I/O 口使用LQFP44 封裝時(shí),最多有40 個(gè)I/O 口使用PDIP40 封裝時(shí),最多有36 個(gè)I/O 口 7805三端正電源穩(wěn)壓電路7805 是三端正電源穩(wěn)壓電路，它的封裝形式為 T0220。它有一系列固定的電壓輸出，應(yīng)用非常的廣泛。每種由于內(nèi)部電流的限制，以及過(guò)熱保護(hù)和安全工作區(qū)的保護(hù)，使 用 起 來(lái) 可 靠 、 方 便 ， 而 且 價(jià) 格 便 宜 。如果能夠提供足夠的散熱片，它們就能夠提供大于 的輸出電流。雖然是按照固定值來(lái)設(shè)計(jì)的，但是當(dāng)接入適當(dāng)?shù)耐獠科骷?，就能夠獲得各種不同的電壓和電流。7 8XX 系 列 集 成 穩(wěn) 壓 IC型 號(hào) 中 的 78 后 面 的 數(shù) 字 代 表 該 三 端 集 成 穩(wěn) 壓 電 路 的 輸 出 電 壓 ， 如 7805 表 示輸 出 電 壓 為 正 5V。特點(diǎn):? 最大輸出電流為 ? 輸出電壓為 5V? 熱過(guò)載保護(hù)? 短路保護(hù)? 輸出晶體管安全工作區(qū)保護(hù)輸出晶體管安全工作區(qū)保護(hù) CH375接口電路這是CH375與單片機(jī)的連接電路。CH375 的TXD引腳通過(guò)10K的下拉電阻R43接地，從而使CH375 工作于并口方式。USB 總線(xiàn)包括一對(duì)5V 電源線(xiàn)和一對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)，通常，+5V 電源線(xiàn)是紅色，接地線(xiàn)是黑色，D+信號(hào)線(xiàn)是綠色，D信號(hào)線(xiàn)是白色。USB 插座P1 可以直接連接USB 設(shè)備，也可以在提供給USB 設(shè)備的+5V 電源線(xiàn)上串接具有限流作用的電阻RR3，USB 電源電壓必須是5V。電容C2用于外部電源退耦，C2 。電容C3 用于CH375 內(nèi)部電源節(jié)點(diǎn)退耦，C3 的獨(dú)石或高頻瓷片電容，如果對(duì)EMI 沒(méi)有要求那么可以省掉C3。晶體XTAL電容C6 和C7 用于CH375 的時(shí)鐘振蕩電路。USBHOST 主機(jī)方式要求時(shí)鐘頻率比較準(zhǔn)確，XTAL1 的頻率是12MHz177。‰，C6 和C7 是容量約為15pF 的獨(dú)石或高頻瓷片電容。如果電源上電過(guò)程較慢并且電源斷電后放電時(shí)間較長(zhǎng)，那么CH375將不能可靠復(fù)位。可以在RSTI引腳與VCC 的電容C5，同時(shí)可以減少干擾。 USB總線(xiàn)的通用接口芯片 CH375資料簡(jiǎn)介CH375 是一個(gè) USB 總線(xiàn)的通用接口芯片，支持 USBHOST 主機(jī)方式和 USBDEVICE/SLAVE 設(shè)備方式。在本地端，CH375 具有 8 位數(shù)據(jù)總線(xiàn)和讀、寫(xiě)、片選控制線(xiàn)以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機(jī)/DSP/MCU/MPU 等控制器的系統(tǒng)總線(xiàn)上。在 USB 主機(jī)方式下，CH375 還提供了串行通訊方式，通過(guò)串行輸入、串行輸出和中斷輸出與單片機(jī)/DSP/MCU/MPU 等相連接。CH375 的 USB 主機(jī)方式支持常用的 USB 全速設(shè)備，外部單片機(jī)可以通過(guò) CH375 按照相應(yīng)的 USB 協(xié)議與 USB