简单51单片机开发板的电路设计
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一、摘要
本文给出了一个简单51单片机开发板的电路设计，完成了其原理图的绘制和PCB图的制作。着重介绍使用protel99SE画出的电路设计原理图，接着是对电路各个模块功能的分析，然后是电路所用主要芯片和其他重要元件的功能介绍以及内部封装和引脚分布，最后介绍用protel99SE画出的PCB板。此开发板具有串口通信、液晶显示、流水灯、扩展、RTC 时钟、复位、外部中断、外部存储、A/D D/A转换、报警、继电器控制等开发功能。
关键字：51单片机开发板 protel99 PCB
二、实验所用元器件及其介绍
、清单
SW-SPDT1自制封装1KΩ电阻150805
2KΩ电阻50805
三极管90152TO-18
HRS4-S-DC5V继电器1自制封装跳线6
LED110805
9针串口1DB9/M
极性电容10uF1.6
104电容40805
30pF电容50805
电池Battery1自制封装响铃1
n口排针4SIP n
晶振12MHZ1XTAL1
外接晶振1XTAL1
主要芯片引脚图和实物图
STC89C52
图(1) STC89C52引脚图
图(2) STC89C52实物图 8255
图 8255引脚图
DS1302
图(1) DS1302引脚图
表 DS1302引脚描述
引脚号符号描述引脚号符号描述
1VCC2备用电源5复位
2X1晶振引脚6 I/O数据输入/输
24C08
图(1) 24C08引脚图
表 24C08功能表
图(2) 24C08 实物图
MAX232
图(1)MAX232引脚图
表各引脚功能及推荐工作条件
图(2) MAX232 实物图 ADC0809
图(1) ADC0809 引脚图
图(2)ADC0809实物图 DAC0832
图(1)DAC0832引脚图
图(2)DAC0832实物图
其他元件和重要电容
USB接口
图(1)USB封装尺寸
图(2)USB外观图
图(3)USB接口定义
HRS4-S-DC5V继电器
图(1) HRS4-S-DC5V继电器封装尺寸
图(2)HRS2-S-DC5V继电器外观
自锁开关(用于原理图中的单刀双掷和单刀单掷开关)
图六脚自锁开关
三、电路设计分析与结果
开发板设计简介
主芯片简介
STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。
STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。其具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。
开发板电路各部分解析
主控电路
主控电路是整个单片机开发板的“大脑”，本文采用STC89C52芯片和Intel公司生产的8255芯片，附加电容和12MHZ的晶振构成主控电路。Protel99元件库中没有STC89C52芯片，故笔者自己画了这个芯片。
主控电路如图：
扩展接口电路
本文采用两个20插口的插针来扩展单片机的接口。电路如下：
RTC实时时钟
在一个嵌入式系统中，通常采用RTC（实时时钟）来提供可靠的系统时间，包括时分秒和年月日等;而且要求在系统处于关机状态下它也能够正常工作，它的外围也不需要太多的辅助电路，典型的就是只需要一个高精度的晶体和电阻电容等。RTC单元可以通过备用电池供电，因此，即使系统电源关闭，它也可以继续工作。RTC 可以通过STRB/LDRB 指令将8 位BCD 码数据送至CPU。这些BCD 数据包括秒，分，时，日期，星期，月和年。RTC 单元通过一个外部的晶振提供时钟。RTC还具有定时报警的功能。本文中RTC电路如图所示：
电源接口
电源接口是通过USB接口给整个开发板供电的部分，本文用了一个LED灯来显示是否正在供电，同时使用一个自锁开关来控制电路的通断。电路图如下：
报警电路
当电路工作出现一定问题时，需要有报警的电路来提醒使用者立刻断电检查。本文采用LED闪烁报警和响铃报警双重报警方式，用单片机P33口的变化使得三极管导通或者截止，进而让LED与响铃工作或停止。电路图如下：
流水灯电路
对流水灯的控制是单片机开发最基本的技能，此开发板和市场上大多数板子一样，用了八个贴片式LED 灯作为流水灯，用8个1K的电阻限流，电路图如下：
A/D D/A转换模块
A/D D/A转换是单片机应用测控系统典型的接口技术内容，此开发板的A/D转换采用ADC0809转换芯片，D/A转换采用DAC0832转换芯片，提供A/D D/A转换开发功能，电路图如下：
串口通信模块
51系列单片机的串口有4个模式，可分别用作串并转换、并串转换、异步串行通信（2种模式）。异步串行通信中，有1+8+1和1+8+1+1两种帧格式，多机通信是特殊的通信方式。基本原理是两组移位寄存器。将并行通信转换成串行通信模式（发送部分），或反之（接收部分）。可全双工运行。此开发板采用MAX232芯片和一个9针串口来做串口通信的开发，电路图如下：