第 12 页 共 36 页
节等。
(5) 片上集成1280字节 RAM。
(6) 通用I/O口(36/40/44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:准双向口/弱上拉,强推挽/强上拉,仅为输入/高阻,开漏每个I/O 口驱动能力均可达到20mA,但整个芯片最大不要超过120mA。
(7) ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程),无需专用编程器,无需专用仿真 器,可通过串口(P3.0/P3.1)直接下载用户程序,数秒即可完成一片。 (8) 有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM)和看门狗。
(9) 内部集成MAX810专用复位电路(外部晶体12M以下时,复位脚可直接1K电阻到地)。 (10) 外部掉电检测电路: 在P4.6口有一个低压门槛比较器5V单片机为1.33V,误差为 ±5%,3.3V 单片机为1.31V,误差为±3%。
(11) 时钟源:外部高精度晶体/时钟,内部R/C振荡器(温漂为±5% 到±10% 以内)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:
? 5.0V 单片机为: 11MHz ~ 15.5MHz; ? 3.3V 单片机为: 8MHz ~ 12MHz。
精度要求不高时,可选择使用内部时钟,但因为有制造误差和温漂,以实际测试为 准。
(12) 共4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,但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器,再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器。
(13) 2个时钟输出口,可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟,可由T1的溢出在P3.5/T1输 出时钟。
(14) 外部中断I/O口7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中 断的PCA模块,Power Down模式可由外部中断唤醒,INT1/P3.3,T0/P3.4,T1/P3.5, RXD/P3.0,CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到P4.2), CCP1/P1.4(也可通过寄存器设置到P4.3)。
(15) PWM(2路)/PCA(可编程计数器阵列,2路);也可用来当2路D/A使用;也可用来再实现2个定时器;也可用来再实现2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,转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)。 (17) 通用全双工异步串行口(UART),由于STC12系列是高速的8051可再用定时器或PCA 软件实现多串口。
(18) STC12C5A60S2系列有双串口,后缀有S2标志的才有双串口,RxD2/P1.2(可通过
第 13 页 共 36 页
寄存器设置到P4.2),TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到P4.3)。 (19) 工作温度范围:-40 ~ +85℃(工业级) / 0 ~ 75℃(商业级)。 (20) 封装:LQFP-48, LQFP-44, PDIP-40, PLCC-44, QFN-40。
I/O口不够时,可用2到3根普通I/O口线外接74HC164/165/595(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。 3.2.2 单片机STC12C5A60S2最小系统的组成
单片机STC12C5A60S2最小系统(DY_mini80E开发板),是指用最少的元件组成的单片机可对STC12C5A60S2单片机来说,其最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路、A/D转换电路等。本设计的最小系统的原理图见附件A。 (1)复位电路
STC12C5A60S2的复位引脚(RESET)是第9脚,当此引脚连接高电平超过2个机器周期,即可产生复位的动作。以24MHz的时钟脉冲为例,每个时钟脉冲为0.5us,两个机器周期为1us,因此,在第9脚上连接一个2us的高电平脉冲,即可产生复位动作。最简单的就是只有一个电阻跟一个电容就可可靠复位的电路,电阻一般选择10KΩ,电容一般选择10uF。
DY_mini80E开发板有两种复位电路方式,如下图3.4所示的复位电路。这里说下用高电平复位:在VCC和RST端接一容量为10uF左右的电解电容,再串联一个电阻R21(10KΩ)接地。
图3.4 复位电路
第 14 页 共 36 页
正常工作时,利用RST内部复位下拉电阻Rr(40KΩ-220KΩ)便构成了复位电路。接通电源瞬时,电容C10上电压很小,由于复位下拉电阻Rr>>10KΩ,所以复位下拉电阻Rr上的电压接近电源电压,即RST位高电平,电路没有影响。在电容充电过程中,RST端电位逐渐下降,当RST端电位小于某一数值后,CPU脱离复位状态。只要电容C容量足够大,即可保证RST高电平有效时间大于24个真到周期,CPU能可靠复位。在断电后,VCC逐渐下降,当VCC=0时,相当于VCC端与地等电位,这时电容C10通过电阻R21迅速放电,保证再上电时端位高电平。
此复位电路本身存在一个缺点,当死机时只能通过关机复位。为了解决这一问题,在电解电容C10上并联一个电阻R10和开关K。
复位按钮按下时,电解电容C10通过R10放电,当电解电容C10放电结束后,RST端的电位由Rr和R10分压比决定。由于Rr>>R10,因此RST位高电平,CPU进入复位状态,松手后,电解电容C10充电,RST端电位下降,CPU脱离复位状态。R10的作用在于限制按钮按下瞬间电解电容C10的放电电流,避免产生火花,以保护按钮的触点。 (2)晶振电路(时钟电路)
STC12C5A60S2单片机的最高时钟脉冲频率已经达到了24MHz,它内部已经具备了振荡电路,只要在STC12C5A60S2的两个引脚(即18、 19脚)连接到简单的石英振荡体的2个管脚即可,同时晶体的2个管脚也要用30pF的电容耦合接地。在该电路由两个30pF的电容C8、C9和一个24MHz的晶振Y2组成。其连接方式如图3.5。
图3.5 晶振电路
(3)A/D转换电路
PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I2C总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0, A1和A2可用于硬件地址编程,允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件,而无需额外的硬件。在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输。
PCF8591的功能包括多路模拟输入、内置跟踪保持、8-bit模数转换和8-bit数模转换。
A/D转换电路如图3.6。电路将电压VCC(5V)通过四路W3~W6均10KΩ的滑动变阻器
第 15 页 共 36 页
(即电压可调范围0V-5V)分别进入AIN0~AIN3进行A/D转换,转换后的数字信号通过SCL、SDA脚送到STC12C5A60S2单片机。
图3.6 A/D转换电路
3.3 带SD卡的TFT彩屏
控制芯片STC12C5A60S2的逻辑电平为5V CMOS电平标准,而SD卡的逻辑电平为3.3V,它们之间不能直接相连,否则可能会烧坏SD卡;但我们选择了带SD卡的TFT彩屏模块,TFT彩屏模块中已含REG1117-3.3 电压转换模块。而在SD卡向单片机传输数据时可以直接连接,因为它们之间的电平刚好满足上述的电平兼容原则。图3.7即为带SD卡的TFT彩屏接口定义。
数据接口兼容DY_mini80E开发板上12864接口,GND为1脚,对应12864的1脚,插接方式如图3.9带SD卡的TFT彩屏与DY_mini80E开发板实物连接图。
图3.7 带SD卡的TFT彩屏接口定义
第 16 页 共 36 页
带SD卡的TFT彩屏数据接口兼容DY_mini80E开发板上的12864液晶接口,GND为1脚,对应12864液晶插座的脚,其接口原理图如图3.7;插接方式如图3.8 带SD卡的TFT彩屏与DY_mini80E开发板实物连接图。SD卡信号接口,直接接5V单片机,DY_mini80E开发板需要使用4根度光线连接,实物图见图3.9。
图3.8 TFT彩屏接口原理图
SD卡 镀光线 插接12864液晶接口,1脚对齐 图3.9 带SD卡的TFT彩屏与DY_mini80E开发板实物连接图