完整版单片机硬件电路设计
简析stm32单片机原理及硬件电路设计
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sonix单片机硬件电路设计实例(工程师多年经验总结)
单片机产品设计--功能评估1，先得了解MCU 的功能及每一个管脚的做用(输入口还是输出口或双向口或是其他特殊端口)，确定用什么样的电源输入(变压器或阻容降压)，有无大电流负载及一些安规方面的要求，体积封装大小有无规定。
2，采用电池供电时是否要考虑做一些省电低功耗线路。
3，带检测功能的产品是否用到A/D功能，有无必要用到一些精密参考源，主要针对测量及充电电路，或是可否直接采用RC充放电线路来做模拟量检测, A/D通道转换需要一定的稳定时间，在软件设计时需要作考量。
为了保证每次A/D转换的稳定与正确，最好在每次A/D转换前都重新确定A/D转换通道、A/D转换分辨率、A/D时钟源选择位，而且根据所应用场合对所取得数据进行合理的处理。
A/D转换在硬件设计方面的注意事项：信号源要尽量与A/D转换输入端接近，而且要视芯片输入阻抗添加合适的电容并入信号源输入端。
此外需保证A/D转换基准电压的稳定，模拟地与数字地要分开或隔离。
4，操作时有多少个按键，能否采用跟其他I/O口复用来节少I/O口资源，按键是否要采用唤醒功能，即采用带有唤醒功能的I/O口，按键输入可否采用矩阵扫描,以便节省单片机的I/O口。
5，输出指示能否跟输出控制I/O口复用，这样也可以节省I/O口，但要考虑到输出电流的大小，不能影响负载的正常输出控制。
6，有无精确度要求较高的定时，用来确定采用什么样的振荡源( 晶振，陶振，外部RC及MCU内部RC)。
7，复位电路的选取,I/O口不够时能否采用内部复位, 芯片的上电复位时间与系统电压上升速度，外部振荡器频率、种类及外部Reset 电路造成的delay都有关联。
8，有无显示电路，是LED还是LCD，是否必要采用外挂驱动电路或直接采用I/O口推动，一般采用I/O口推动的 LCD,com口都采用1/2 偏压。
直接用两电阻分压。
9，大电流负载输出采用mos管，继电器还是可控硅控制？当输出为可控硅时，是否采用共地或共电源控制，或是用直接耦合还是用光电耦合，同时得考虑是否要用到到同步信号做一些调速、调光、调功率、调温度等可调的控制功能（同时些交流同步信号也可以做一些定时产品的参考)。
单片机硬件电路设计(一)2024
单片机硬件电路设计（一）引言概述：单片机硬件电路设计在嵌入式系统中起到至关重要的作用。
本文将从五个大点来详细阐述单片机硬件电路设计的相关内容，包括时钟电路设计、电源电路设计、IO口设计、通信接口设计和复位电路设计。
正文：一、时钟电路设计：1. 确定单片机所需的时钟频率2. 选择适当的晶体振荡器并连接到单片机3. 添加适当的外部电容以稳定时钟信号4. 考虑时钟精度和干扰对系统性能的影响5. 调整时钟电路以满足具体应用需求二、电源电路设计：1. 选择适当的电源电压及电流供应方案2. 考虑电源的稳定性和抗干扰能力3. 添加滤波电容和电感以降低电源噪音4. 设计适当的电源电路保护措施5. 调整电源电路以满足功耗和能效要求三、IO口设计：1. 确定所需的IO口数量及类型2. 分配IO口的输入输出功能3. 添加适当的电阻以避免信号干扰4. 考虑IO口的阻抗匹配和电平转换问题5. 调整IO口设计以满足具体外设的连接要求四、通信接口设计：1. 选择适当的通信接口类型（例如UART、SPI、I2C等）2. 设计接口电路以满足通信速率和数据传输要求3. 添加适当的电平转换和电流放大电路4. 考虑通信协议和数据格式的要求5. 调整通信接口设计以满足实际应用需求五、复位电路设计：1. 设计适当的复位电路以确保系统启动时的稳定性2. 添加上电复位电路以保证单片机正确复位3. 考虑复位电路的响应时间和抗干扰能力4. 添加外部复位按钮以人工触发系统复位5. 调整复位电路设计以满足系统的可靠性和可维护性要求总结：单片机硬件电路设计是嵌入式系统开发中非常关键的一环。
本文从时钟电路设计、电源电路设计、IO口设计、通信接口设计和复位电路设计五个大点进行了详细阐述。
合理的硬件电路设计可以提高单片机系统的可靠性、灵活性和适应性，并为后续的软件开发和系统测试提供良好的基础。
利用单片机(FPGA或8086)设计硬件课程设计
压缩算法请自行查阅相关文献 被压缩文件为任意类型的文件 *选做：把多个文件压缩到一个文件中
实验人数：每组限2人（若实现了选做，可
增加为3人）
数学问题和表达式的规则化
数学问题（任选一个）：
1.从键盘输入任意一个不大于99的自然数，将 它表示成连续自然数之和，显示在屏幕上（要 求列出所有可能的序列）。 2.从键盘输入一个含有括号的四则运算表达式， 可能含有多余的括号。编写程序：
编写程序用计算机来模拟投针过程，并计算π 值。要求能任意指定投针次数（<1000000）。 (先查找相关资料及算法)
实验人数：每组限3人
趣味程序设计
趣味程序
编写程序，使得在屏幕上显示一个小方块，然 后以任意角度匀速移动小方块，碰到屏幕边沿 时，根据反射角改变小方块的移动方向。按 Esc键时退出程序。（提示：用图形显示方式， 不要用字符显示方式）
实验人数：每组限1人
用筛法求素数
原理：从n＝2开始，将所有n的倍数做上记号； 再对n后面的素数进行同样的操作；重复这个过程 直到找出所有的素数。最后结束时，凡是未标记 号的数就是素数。 编写程序，求出2～232之间的所有素数，并显示 在屏幕上（数与数之间用逗号分开）。
高级：提示用户输入任意整数区间（最大值不超过 264），求出用户指定区间内的所有素数并显示。
模拟汽车限速
手动开关模拟行车速度，每揿动开关一次产生一 次中断，统计揿的次数 每10秒采集一次统计结果，然后清除该结果 若每10秒按开关次数超过6次（或根据实际情况改 变），则行车超速，亮黄灯报警 若每10秒按开关超过8次，则严重违规，亮红灯表 示拦截 拦截时关闭8253的GATE门停止计数，扬声器发 声报警 实验人数：每组限3人
单片机程控电压源的硬件设计说明
单片机程控电压源的硬件设计摘要本设计以AT89S52单片机为核心控制芯片，实现数控直流供电功能方案。
本设计采用8位精密DA转换器DAC0832、三端可调稳压器LM350和UA741运算放大器组成稳压源，实现输出电压范围+1.4V ～+ 9.9V，电压步长0.1 V数字控制稳压电源，最大纹波仅为10 mV ，精度高，稳定性好。
此外，该方案仅使用5个按键即可实现输出电压的便捷设置，并具有设定值调整、微调（0.1级）、粗调（1级）三种调节功能。
数码管显示输出电压值。
我们设计了自己的 12V 和 5V 电源来为系统供电。
该电路的原理是通过单片机控制DA的输出电压，并通过放大器对其进行放大。
放大后的电压作为LM350的参考电压，实际电压仍由电压模块LM350输出。
5个按键调节电压，通过共阴极三位一体LED显示输出电压值。
本设计采用3个三合一数码管，可显示三位数字和一位小数，如5.90V ，采用动态扫描驱动方式。
与传统稳压电源相比，具有操作方便、供电稳定性高、输出电压数字显示等特点。
关键词：数控，步进，三端可调稳压器目录目录2第1章引言3第2章NC 电压源解决方案介绍42.1数控电压源方案演示42.2方案比较62.2.1 CNC零件对比62.2.2 8节输出对比6第一章简介1.1 研究背景及意义数控直流电压源是电子技术中常用的设备之一，广泛应用于教学、科研等领域。
传统的多功能数控直流电压源功能简单、控制困难、可靠性低、干扰大、精度低、体积大、复杂度高。
普通数控直流电源的种类很多，但存在以下两个问题： 1）输出电压有粗调（波段开关）和微调（电位器）两种方式。
这样，当需要准确输出输出电压，或者需要在小范围内（如 1.05～1.07V）变化时，难度就更大了。
另外，随着使用时间的增加，波段开关和电位器难免接触不良，影响输出。
2）稳压方式采用串联稳压电路来限制或切断过载保护。
电路结构复杂，稳压精度不高。
在家用电器和其他类型的电子设备中，通常需要电压稳定的直流电源。
STM32单片机原理及硬件电路设计
STM32单片机原理及硬件电路设计一、本文概述Overview of this article本文旨在全面解析STM32单片机的原理及其硬件电路设计。
STM32单片机作为现代电子系统中不可或缺的核心组件，广泛应用于嵌入式系统、智能设备、工业自动化等多个领域。
本文将首先简要介绍STM32单片机的基本概念、特点和应用领域，然后从硬件设计的角度出发，详细阐述STM32单片机的核心电路设计、外围电路设计以及电源电路设计等方面的原理和实践。
通过本文的学习，读者将能够深入了解STM32单片机的内部架构和工作原理，掌握其硬件电路设计的要点和技巧，为实际应用中的STM32单片机选型、设计和开发提供有力的理论支持和实践指导。
This article aims to comprehensively analyze the principle and hardware circuit design of the STM32 microcontroller. The STM32 microcontroller, as an indispensable core component in modern electronic systems, is widely used in multiple fields such as embedded systems, intelligent devices, and industrial automation. This article will first briefly introduce the basicconcept, characteristics, and application areas of the STM32 microcontroller. Then, from the perspective of hardware design, it will elaborate in detail on the principles and practices of the core circuit design, peripheral circuit design, and power circuit design of the STM32 microcontroller. Through the study of this article, readers will be able to gain a deeper understanding of the internal architecture and working principle of the STM32 microcontroller, master the key points and skills of its hardware circuit design, and provide strong theoretical support and practical guidance for the selection, design, and development of STM32 microcontrollers in practical applications.二、STM32单片机基础原理Basic Principles of STM32 MicrocontrollerSTM32单片机，作为STMicroelectronics（意法半导体）公司推出的一款基于ARM Cortex-M系列内核的32位Flash微控制器，自推出以来就因其高性能、低功耗、易于编程和广泛的外部设备集成而备受工程师们的青睐。
单片机硬件设计报告
单片机硬件实验实验2 P1口实验 (2)思考题： (2)实验3 简单I/O口扩展实验一——交通灯控制实验 (5)思考题： (5)实验5 中断实验———有急救车的交通灯控制实验 (9)思考题： (9)实验6 定时器实验———循环彩灯实验 (14)思考题： (14)实验11 8279键盘显示接口实验 (17)思考题： (17)实验15 A/D转换实验 (20)思考题： (20)实验2 P1口实验一、实验目的：1．学习P1口既做输入又做为输出的使用方法。
2．学习数据输入、输出程序的设计方法。
二、实验原理图：三、实验步骤：平推开关的输出K1接P1.0；K2接P1.1；发光二极管的输入L1接P1.2；L2接P1.3；L5接P1.4；L6接P1.5。
运行实验程序，K1做为左转弯开关，K2做为右转弯开关。
L5、L6做为左转弯灯，L7、L8做为右转弯灯。
结果显示：1：K1接高电平K2接低电平时，左转弯灯（L1、L2）以一定频率闪烁,右转弯灯（L5、L6）灭；2：K2接高电平K1接低电平时，左转弯灯（L1、L2）灭，右转弯灯（L5、L6）以一定频率闪烁；3：K1、K2同时接低电平时，发光二极管全灭；4：K1、K2同时接高电平时，发光二极管全亮。
思考题：修改程序，使K1，K2接高电平时，所有发光二极管闪烁。
四、参考程序：T2.ASMNAME T2CSEG AT 0000HLJMP STARTCSEG AT 4100HSTART: SETB P1.0SETB P1.1 ;用于输入时先置位口内锁存器MOV A,P1ANL A,#03H ;从P1口读入开关状态,取低两位MOV DPTR,#TAB ;转移表首地址送DPTRMOVC A,@A+DPTRJMP @A+DPTRTAB: DB PRG0-TABDB PRG1-TABDB PRG2-TABDB PRG3-TABPRG0: MOV P1,#0FFH ;向P1口输出#0FFH,发光二极管全灭;此时K1=0,K2=0JMP STARTPRG1: MOV P1,#0F3H ;只点亮L5、L6，表示左转弯ACALL DELAY ;此时K1=1,K2=0MOV P1,#0FFH ;再熄灭0.5秒ACALL DELAY ;延时0.5秒JMP STARTPRG2: MOV P1,#0CFH ;只点亮L7、L8，表示右转弯ACALL DELAY ;此时K1=0,K2=1MOV P1,#0FFH ;再熄灭0.5秒ACALL DELAYJMP STARTPRG3: MOV P1,#00H ;发光二极管全亮,此时K1=1,K2=1 ACALL DELAY ;延时0.5秒MOV P1,#0FFH ;再熄灭0.5秒ACALL DELAYJMP START;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;DELAY: MOV R1,#5 ;延时0.5秒DEL1: MOV R2,#200DEL2: MOV R3,#126DEL3: DJNZ R3,DEL3DJNZ R2,DEL2DJNZ R1,DEL1RET ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;END实验3 简单I/O口扩展实验一——交通灯控制实验一、实验目的：1．学习在单片机系统中扩展简单I/O接口的方法。
sonix单片机硬件电路设计实例(工程师多年经验总结)教学教材
s o n i x单片机硬件电路设计实例(工程师多年经验总结)单片机产品设计--功能评估1，先得了解MCU 的功能及每一个管脚的做用(输入口还是输出口或双向口或是其他特殊端口)，确定用什么样的电源输入(变压器或阻容降压)，有无大电流负载及一些安规方面的要求，体积封装大小有无规定。
2，采用电池供电时是否要考虑做一些省电低功耗线路。
3，带检测功能的产品是否用到A/D功能，有无必要用到一些精密参考源，主要针对测量及充电电路，或是可否直接采用RC充放电线路来做模拟量检测, A/D通道转换需要一定的稳定时间，在软件设计时需要作考量。
为了保证每次A/D转换的稳定与正确，最好在每次A/D转换前都重新确定A/D转换通道、A/D转换分辨率、A/D时钟源选择位，而且根据所应用场合对所取得数据进行合理的处理。
A/D转换在硬件设计方面的注意事项：信号源要尽量与A/D转换输入端接近，而且要视芯片输入阻抗添加合适的电容并入信号源输入端。
此外需保证A/D转换基准电压的稳定，模拟地与数字地要分开或隔离。
4，操作时有多少个按键，能否采用跟其他I/O口复用来节少I/O口资源，按键是否要采用唤醒功能，即采用带有唤醒功能的I/O口，按键输入可否采用矩阵扫描,以便节省单片机的I/O口。
5，输出指示能否跟输出控制I/O口复用，这样也可以节省I/O口，但要考虑到输出电流的大小，不能影响负载的正常输出控制。
6，有无精确度要求较高的定时，用来确定采用什么样的振荡源( 晶振，陶振，外部RC及MCU内部RC)。
7，复位电路的选取,I/O口不够时能否采用内部复位, 芯片的上电复位时间与系统电压上升速度，外部振荡器频率、种类及外部Reset 电路造成的delay都有关联。
8，有无显示电路，是LED还是LCD，是否必要采用外挂驱动电路或直接采用I/O口推动，一般采用I/O口推动的 LCD,com口都采用1/2 偏压。
直接用两电阻分压。
9，大电流负载输出采用mos管，继电器还是可控硅控制？当输出为可控硅时，是否采用共地或共电源控制，或是用直接耦合还是用光电耦合，同时得考虑是否要用到到同步信号做一些调速、调光、调功率、调温度等可调的控制功能（同时些交流同步信号也可以做一些定时产品的参考)。
《单片机电路设计》
《单片机电路设计》单片机（Microcontroller Unit，MCU）是一种集成了中央处理器（CPU）、存储器和输入/输出设备的高度集成的微型计算机。
它常用于嵌入式系统中，可以实现数据的采集、控制和处理等功能。
本文将介绍单片机电路设计的一般步骤和注意事项。
单片机电路设计的一般步骤如下：1.确定功能需求：根据实际应用需求，确定单片机需要实现的功能。
例如，如果需要设计一个智能控制系统，可以确定需要控制的设备类型、输入信号和输出信号等。
2.选择单片机型号：根据功能需求，选择适合的单片机型号。
不同的型号有不同的性能和外设支持，例如，一些型号可能提供模拟输入输出或网络通信等特殊功能。
3.设计电路原理图：根据单片机的引脚功能和外部设备的需求，设计电路原理图。
原理图应包括电源电路、晶振电路、单片机引脚连接和外部设备连接等。
4.选择外部器件：根据电路原理图，选择合适的外部器件。
例如，选择合适的电源电压稳压器、晶振、电容和电阻等。
5.画PCB布局图：根据电路原理图，设计PCB布局图。
布局图应合理布置各个元件的位置和走线，以确保信号的良好传输和电磁兼容性。
6.进行布线和布局：根据布局图和PCB设计软件，完成布线和布局工作。
布线应避免交叉和并行走线，以减小电磁干扰。
7.进行PCB制造和焊接：将设计好的PCB布局图发送给PCB制造商，并完成PCB的制造和元件的焊接。
8.进行调试和测试：将单片机电路连接到开发板或系统中，进行调试和测试。
这包括程序烧录、外设驱动和功能测试等。
单片机电路设计需要注意以下几点：1.选择合适的单片机型号：根据实际需求和预算，选择性能和功能适合的单片机型号。
过高的性能可能导致成本上升，而过低的性能可能无法满足功能要求。
2.引脚功能规划：根据实际需求，合理规划单片机引脚的功能。
需要注意的是，不同的引脚可能有不同的电气特性和对外部电路的接口要求。
3.外部器件的选择和匹配：选择合适的外部器件，并匹配单片机的引脚和工作电压等特性。
STM32单片机原理及硬件电路设计研究
STM32单片机原理及硬件电路设计研究一、概述随着科技的飞速发展，微控制器（MCU）已广泛应用于各个领域，而STM32单片机作为其中的佼佼者，因其强大的性能、灵活的配置和广泛的应用领域而备受关注。
STM32单片机是由STMicroelectronics 公司推出的一款基于ARM CortexM系列内核的32位微控制器，其融合了高性能、低功耗、易于编程和丰富的外设接口等优点，使得STM32单片机在嵌入式系统、工业自动化、智能家居、汽车电子等领域得到了广泛应用。
本文旨在对STM32单片机的原理及硬件电路设计进行深入的研究和探讨。
我们将对STM32单片机的内部架构、工作原理和性能特点进行详细的阐述，帮助读者了解其基本构成和工作方式。
我们将重点关注STM32单片机的硬件电路设计，包括电源电路、时钟电路、复位电路、外设接口电路等关键部分的设计要点和注意事项，以期为STM32单片机的实际应用提供有益的参考和指导。
本文还将对STM32单片机的开发环境、编程语言和开发工具进行介绍，帮助读者快速掌握STM32单片机的开发流程和技巧。
同时，我们还将通过实际案例，展示STM32单片机在不同领域的应用实例，以加深读者对其实际应用价值的理解和认识。
1. STM32单片机的背景与意义自微控制器技术诞生以来，其在各个领域的应用日益广泛，从家用电器到工业自动化，从汽车电子到航天科技，都留下了微控制器的身影。
在这一背景下，STM32单片机的出现无疑为微控制器市场注入了新的活力。
作为由意法半导体（STMicroelectronics）推出的一款32位ARM CortexM系列单片机，STM32以其高性能、低功耗和丰富的外设功能，成为了众多应用领域中的首选微控制器之一。
STM32单片机的研发和应用，源于ARM公司在2004年推出的CortexM3内核。
CortexM3内核具有低功耗、高性能和易于开发等优势，为微控制器市场带来了全新的设计理念。
单片机方案设计
单片机方案设计摘要本文介绍了单片机方案设计的基本原理和步骤。
单片机是一种集成电路，可用于控制各种设备和系统。
设计一个单片机方案需要考虑硬件和软件两方面的因素，包括选择合适的单片机芯片、设计电路板、编写程序等。
本文将从硬件设计和软件设计两方面详细介绍单片机方案设计的步骤和注意事项。
1. 硬件设计硬件设计是单片机方案设计中的重要环节。
它涉及到选择合适的单片机芯片、设计电路板以及与外部设备的连接。
以下是硬件设计的主要步骤：1.1 选择单片机芯片单片机芯片的选择是硬件设计的第一步。
根据项目的需求，选择合适的单片机芯片非常重要。
需要考虑的因素包括芯片的性能、功能、存储容量、接口类型等。
根据实际需求评估各个芯片的优缺点，选择最适合项目的芯片。
1.2 设计电路板设计电路板是将单片机芯片和其他电子元件连接起来的关键环节。
根据单片机芯片的引脚布局，设计合理的电路板布局，保证信号传输的可靠性和稳定性。
在设计电路板时，需要考虑电路的供电、信号线的走向、元件布局等因素。
1.3 连接外部设备根据项目需求，单片机可能需要与多种外部设备进行连接。
这些外部设备可以是传感器、执行器、通信模块等。
在设计单片机方案时，需要考虑如何与这些外部设备进行连接，设计相应的接口电路，保证单片机能够与外部设备进行数据交换。
2. 软件设计软件设计是单片机方案设计中的另一个重要环节。
它涉及到编写程序，控制单片机的行为。
以下是软件设计的主要步骤：2.1 学习编程语言在进行软件设计之前，需要学习掌握单片机的编程语言。
目前比较常用的单片机编程语言包括C语言和汇编语言。
选择一种合适的编程语言，并学习其语法和语义。
2.2 编写程序根据项目需求，编写相应的程序控制单片机的行为。
这包括读取传感器数据、执行相应的算法、发送和接收数据等。
编写程序时需要考虑程序的效率和稳定性，确保程序能够正确地控制单片机的运行。
2.3 调试和测试在编写程序完成后，需要对程序进行调试和测试。
基于STC单片机的硬件电路设计
本文提出了一种基于STC单片机学习平台的硬件电路设计，采用了一款新型的单片机型号一STC12C5410AD，在学习平台中加入了一些串行接口的芯片，接口标准包括RS-232、SPI、IIC、1-wire等。
学习平台的设计目标：ISP可编程、液晶屏显示、日历时钟(IIC接口芯片)、温度测量(1-wire接口芯片)、FLAH存储器(SPI接口芯片)、按键(腊换扫描按键)、电压测量(AD转换)。
1硬件系统概述学习平台以STC12C5410AD为核心，结构图如图1所示。
结构图1.1 STC12C5410AD单片机简介STC12C5410AD单片机是宏晶科技在标准8051单片机内核基础上进行较大改进后推出的增强型单片机。
它是增强型8051单片机，单时钟/机器周期，工作电压5.5V一3.5V，工作频率范围0～35MHz，512字节片内数据存储器，10K字节片内Flash程序存储器，ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程)，可通过串口直接下载程序，EEPROM 功能，6个16位定时/计数器，PWM(4路)/PCA(可编程计数器阵列，4路)，8路10位A/D转换，SPI同步通信口。
2硬件系统设计2.1晶振，电源及复位电路图2、图3和图4分别为复位电路、电源电路和晶振电路。
复位电路中的RST网络标号连接至STC12C5410AD单片机的引脚3，该电路上电复位。
由于STC12C5410AD单片机工作电压在5.5～3.5V之间，因此电源用的是5V的开关电源，为了AD转换准确，加入了一个LM7805稳压芯片。
ISP(In—System Programming)在系统可编程，指的是电路板上的空白器件可以编程写入最终用户代码，而不方需式要擦从除电或路再板编卜程取。
下传器件统，的已80经51编单程片的机器调件试也可程以序用的I删SP要使用编程器或者仿真器，比较繁琐，而STC12C5410AD支持在ISP，只要加入图5中的电路，就可以通过串口利用STC单片机PC端ISP下载摔制软件将要调试的程序写到电路板上的单片机中。
简单51单片机开发板的电路设计
简单51单片机开发板的电路设计(总15页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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-SPST4自制封装SW-SPDT1自制封装1KΩ电阻1508052KΩ电阻50805三极管90152TO-18HRS4-S-DC5V继电器1自制封装跳线6LED1108059针串口1DB9/M极性电容10uF1.6104电容4080530pF电容50805电池Battery1自制封装响铃1n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/输出3X2晶振引脚7SCLK串行时钟输入4GND电源地8VCC1主电源 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。
《单片机电路设计》
《单片机电路设计》单片机是一种应用广泛的集成电路，可用于各种电子设备中，如家用电器、汽车电子、工业控制等。
在单片机电路设计中，需要考虑到系统的功能需求、外设接口、供电电路、时序控制等方面的问题。
本文将介绍单片机电路设计的基本原理和方法。
一、电路设计中需要考虑的问题：1.系统功能需求：首先要明确单片机系统的功能需求，包括输入输出接口、通信接口、时序控制等。
根据系统需求选择合适的单片机型号和外设器件。
2.外设接口设计：根据系统需求设计外设接口电路，包括数字输入输出、模拟输入输出、串口通信、定时器计数器等。
3.供电电路设计：单片机需要稳定的供电电压，一般采用稳压芯片或稳压电路来提供电源。
4.时序控制设计：单片机工作需要精确的时钟信号，可以采用外部晶振或内部时钟源来提供时钟信号。
5.电路布局设计：将各个电路部分布局在电路板上，设计合理的连接线路，避免信号干扰和电磁干扰。
6.软件编程：对单片机进行程序设计，实现系统功能的控制和数据处理。
二、单片机电路设计的基本组成部分：1.单片机芯片：单片机作为系统的核心部件，负责控制系统的各个功能模块。
2.输入输出接口：连接外部设备和单片机的接口电路，实现数据交换和控制信号传输。
3.通信接口：通过串口、I2C、SPI等通信接口与外部设备进行数据交换。
4.定时器计数器：提供精确的时序控制信号，用于调整系统的工作时序。
5.电源管理电路：提供稳定的供电电压，确保单片机正常工作。
6.晶振电路：提供准确的时钟信号，控制单片机的工作频率。
7.外设接口电路：包括LED、按键、继电器、传感器等外部设备的接口电路。
8.外部存储器：用于存储程序代码和数据，提供系统的扩展功能。
三、单片机电路设计的实例：以一个简单的LED闪烁控制系统为例，介绍单片机电路设计的实现步骤：1.系统功能需求：设计一个能够控制LED灯闪烁的系统。
2. 单片机选择：选择一款适合的单片机芯片，如ATmega328P。
3.外设接口设计：设计LED灯接口电路，将LED连接到单片机的一些IO口。
第三章 单片机系统硬件设计PPT课件
➢ 是指利用译码器进行地址译码的方式；
A15
C
Y0
A14
B
A13
A
3/8
译码器
(1)
EN Y7
A12
C
Y0
A11
B
A10
A
3/8
译码器
(2)
CS5
EN Y7
CS0
CS7 CS8
CS15
➢ 例如A15～A13经3/8译码器译码，可产生8个地址连续的片选 信号。当需要更多的片选信号时，可采用级联扩展技术；
B RT
电子系统设计
第三章 单片机系统硬件设计
3.1 概述
➢一个完整的智能型电子系统包括模拟部分、数字部分和微处理 器部分，其中，微处理器部分是一个相对独立的电子系统。在 测控系统中，它的核心是单片机，所以也称为单片机系统。
❖单片机系统组成
单片机系统
基本系统
（信号处理）
最小系统组成 基本系统扩展
前向通道
➢ 外设一侧的情况很复杂，重点放在搞清被连外设的工作原理 与特点上，找出需要接口为它提供哪些信号才能正常工作， 它能反馈给接口哪些信号。
B RT
电子系统设计
2. 进行信号转换
➢ 找出两侧信号的差别之后，应设法进行信号转换与改造，使 之协调一致；
➢ 可以从CPU一侧做起，将CPU的信号进行转换以达到外设的要 求；也可以从外设一侧做起，将外设的信号进行改造以达到 CPU的要求；
B RT
电子系统设计
四．总线接口扩展示例
➢ 在单片机系统中，常用的扩展芯片主要有程序存储器、数据 存储器、I/O口，以及其他专用功能芯片如定时/计数器、中 断控制器、通信控制器等。
1. 程序存储器扩展
4单片机DDS信号发生器硬件电路的设计
4硬件电路的设计4.1 总体方案的设计本设计以AT89S52单片机为主控器件，以DDS AD9833为该信号发生器的核心，辅以AD603程控放大器，通过按键输入选择波形并在12864液晶屏上显示示意波形，硬件电路整体框图如图4-1所示。
图4-1 硬件电路整体框图整体框图中各个模块的选择，我都经过了认真思考，想要实现本设计的最后的功能并不难，可以用很多种不同类型的方案及芯片实现，难点在于既要保证结果的达标和准备，又要考虑各模块之间及各个模块内部的主芯片之间的兼容性，倘若某两中芯片在电气上或性能上不兼容将会导致不可想象的恶果。
为此，我广泛详细的查阅了诸多资料。
最后主控芯片选择了AT89S52，信号产生的主芯片选用了AD9833，放大器选用AD603。
实验证明，它们的兼容性很好，并且能出来预期结果。
整个硬件电路由一个直流电源供电即可，需要注意的是电源对液晶显示模块、单片机模块、按键模块、DDS 模块的供电都是+5V ，而对放大器的供电则是 5V.这是为了防止放大器自身产生自激震荡。
4.2 电源电路的设计因为本设计所需电源为正负5直流电，所以需要对电源电路进行设计，将220V 交流电转化为稳定的正负5V 直流电。
单相交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压，其框图如图4-2所示。
图4-2 电源电路框图4.2.1 变压器的选择直流电源上的输入为220V 的电网电压，一般情况下，所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器变压后再对交流电进行处理。
变压器副边电压～220V50HZ有效值决定于后边电路的需要。
本系统主要消耗功率软件有：A T89S52（1片）、12864液晶屏（1片）、普通发光二极管（1只）、AD9833（1片）、AD603（1片）。
AT89S52消耗电流mA I L 201=，供电电压为V 5+，则功率为： W V mA P 1.05201=⨯= (4-1) 12864液晶屏电流为4～5 mA ，压降为5V ，又因为本系统用驱动方式为任一时刻八只数码管点亮，则八只八段数码管功耗为（按5 mA 计算）[11]：W V mA P 025.0552=⨯= (4-2) 普通发光二极管的导通压降为1.4V ～3V ，工作电流为十几毫安～几十毫安，这里电压按2V 计算，电流按50 mA 计算，且任意时刻都只有一个发光二极管点亮则功率为： W mA V P 1.05023=⨯= (4-3)AD9833的供电电压为+5V ，供电电流为1000，则消耗功率为：W uA V P 005.0100054=⨯= (4-4) AD603的供电电压为+5V ，供电电流为10mA ，则AD603消耗功率为：W mA V P 05.01055=⨯= (4-5)(4-7)则消耗总功率为：W P P P P P P 05.154321=++++= (4-8) 加上一些例如电阻、电容等小器件的功耗，再留不小于2倍的裕量，则取系统总的耗散功率不小于2W 。
单片机设计——硬件部分
结论与展望以上为毕业期间所作的毕业论文---基于单片机的电子密码锁设计，它经过多次修改和整理，可以满足设计的基本要求。
输入密码时，如三次输入错误，则进行报警，在输入时，LCD显示为“*”，在修改密码时，则显示数字。
次设计还具有防盗功能，如对密码控制系统进行破坏，有报警功能。
但因为我的水平有限，此电路中也存在一定的问题。
譬如说电路的密码不能遗忘，一旦遗忘，就很难打开，这可以通过增加电路解决，但由于过于复杂，本设计并未加入；其次，由于水平有限，没有加入无线报警短信提示用户等功能，电路密码只有16种可供修改，但由于他人不知道密码的位数，而且还要求在规定的时间内按一定的顺序开锁，所以他人开锁的几率很小。
由于使用的是单片机作为核心的控制元件，配合其它器件，使本密码控制系统具有功能强、性能可靠、电路简单、成本低的特点，加上经过优化的程序，使其有很高的智能化水平。
通过对该课题的研究，加深对所学知识的理解，提高对课外知识的学习能力，增强知识的应用能力，提高解决实际问题的能力，培养自我创新意识。
积累实践经验，为以后的发展打下基础，也为以后我们自己在这方面的发展打下基础，并能够在这方面培养自己的兴趣。
在设计中我们必须首先熟悉和掌握单片机的结构及工作原理，单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法。
以单片机核心的电路设计的基本方法和技术了解表关电路参数的计算方法。
单片机不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。
目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。
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单片机类型
集中指令集（ CISC）和精简指令集（ RISC）
– 采用CISC结构的单片机数据线和指令线分时复 用，即所谓冯.诺伊曼结构。它的指令丰富，功 能较强，但取指令和取数据不能同时进行，速 度受限，价格亦高。
– 采用RISC结构的单片机，数据线和指令线分离 ，即所谓哈佛结构。这使得取指令和取数据可 同时进行，且由于一般指令线宽于数据线，使 其指令较同类CISC单片机指令包含更多的处理 信息，执行效率更高，速度亦更快。同时，这 种单片机指令多为单字节，程序存储器的空间 利用率大大提高，有利于实现超小型化。
? 一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两 部分内容：
– 一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如 ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统 等不能满足应用系统的要求时，必须在片外进 行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。
– 二是系统的配置，即按照系统功能要求配置外 围设备，如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A 转换器等，要设计合适的接口电路。
PIC系列
– Microchip公司PIC系列单片机是CMOS工艺的 RISC结构8位单片机，这类单片机具有功耗低、 体积小、OTP（或FLASH）、内含看门狗和电 源监测、A/D、EEPROM、抗干扰能力强、价 格低廉等特点，特别适合应用于家电、消费电 子产品、仪表、玩具、计算机外设等领域。
单片机应用系统的硬件电路设计
常用的几个系列单片机
MCS-51 及其兼容系列：
– 英特尔公司的MCS-51系列单片机是目前应 用最广泛的8位单片机之一，并且ATMEL、 PHILIPS、ADI、MAXIM、LG、 SIEMENS等公司都有其兼容型号的芯片。 这个系列的单片机具有运算与寻址能力强， 存储空间大，片内集成外设丰富，功耗低等 优点，其中大部分兼容芯片都含有片内 FLASH程序存储器，价格便宜。适合应用于 仪器仪表、测控系统、嵌入系统等开发。
? 7、尽量朝“单片”方向设计硬件系统。系统器件 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。
LED输出电路
键盘输入电路
阵列键盘动态扫描电路
LED数码动态扫描电路
串行SPI接口LED数码管及键盘管理器件 ZLG7289A
蜂鸣器和继电器驱动电路
单片机和 PC接口电路
? 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、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。
R4
2
RE S2
图5
图6
ISD1420 语音录放电路
? ISD1420是单片录放集成芯片，它采用 模拟号直接存储还原技术制成的，能 录放20s语音
SPI接口AD电路
SPI 接口A/D的扩展
MAX1202
SPI 接口D/ A的扩展
? 高精度的10位D/A转换芯片TLC5615，同时采 用TL431产生的高精度的2.5V参考电压基准源，其 有输出的电压值增倍功能。单片机以SPI的方式驱 动它产生电压，其精度可以达到1/210即达到0.1% ，电路接法如图7所示。
单片机应用设计
概述
单片机是一种大规模的具有计算机基本功能的单片 集成电路。可以与少量外围电路构成一个小而完善 的计算机系统。芯片内置和外围的电路能在软件的 控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规 定的任务。
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩 展灵活、使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表、 家用电器、医用设备、航空航天、通信产品、智能 玩具、汽车电子、专用设备的智能化管理及过程控 制等领域。
SPI 接口D/ A的扩展
输出口的扩展
输入口的扩展
SPI接口EEPROM的扩展
93C46
I2C接口的EEPROM扩展电路
串行LED显示的扩展
I2C接口 EEPROM的扩展
基准电压源设计
VCC
R? RES2
3
1
REFIN
D9 TL431
2
1 2V R3 RE S2
RE FIN
R5
3
ห้องสมุดไป่ตู้
POT2
D1
1
C1
TL4 31
CAP
系统的扩展和配置原则
? 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 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 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。