基于STC12单片机控制板的改进和创新

杜 川 中北大学信息与通信工程学院

基于STC12单片机控制板的改进和创新

杜 川 中北大学信息与通信工程学院

单片机；实验开发板；硬件设计

国内外现状：单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势，较为典型地说明了数字单片机的水平。在目前，用户对单片机的需要越来越多，要求也越来越高。在单片机应用中，可靠性是首要因素为了扩大单片机的应用范围和领域，提高单片机自身的可靠性是一种有效方法。

引言

当今社会，应用单片机的产品已经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足迹。现在，单片机的使用领域已十分广泛。社会需要一批功能多样，拓展性、改造性强的单片机。科技越发达，智能化程度越深，因此，单片机设计的改进和创新是社会发展的必然需求。

然而，市场上现有最小系统板、学习开发板大多数存在过于原始，对入门学习者要求过高或者模块集成度高而掩盖单片机基础原理的缺陷，一款单片机开发板难以做到学习、自主装卸、应用兼得。尤其在高校的学习和竞赛中，缺少一款适应多种使用方式的单片机开发板。

1.设计目的与对象

为了解决上述问题，我们设计了这款STC12单片机控制板，该单片机主要为51单片机入门者设计，同时可作为比赛、课设用板。针对初学者，单片机外设层所含LED灯、独立按键、液晶显示等可完成入门学习。本着开放及方便用户的原则，该单片机开放了所有IO口，用户可以根据需求扩充模块，打造专属开发平台用于各种比赛。同时，我们配套开发了底层程序，方便使用。

2.设计方案

为了实现上述目的并方便不同人群使用，我们引入了小体积，大功能，多拓展的设计理念，完成了以下的设计方案。

2.1 分层设计

本STC12单片机控制板，包括外设层、主控层和驱动层，外设层、主控层和驱动层从上至下依次设置，外设层与主控层之间通过设置在其左右两侧的10P排针排母联接，主控层与驱动层通过设置在其前后两侧的2P排针排母和8P排针排母联接，驱动层和主控层单独供电，且其电压输入为7～14.4V。

外设层包括蜂鸣器、 LED灯、电源处理模块、5110显示屏、OLED显示屏、按键模块和无线模块，电源处理模块为3.3V的NRF24L01降压稳压电路，且均通过10P排针排母与主控层连接。

主控层包括STC12C5A60S2芯片、电源电路和通信电路， STC12C5A60S2芯片的电源端通过电源电路与7～14.4V的电压输入源连接，通信电路与STC12C5A60S2芯片的通信端连接，STC12C5A60S2芯片设置有1路串口、 8路模拟口、 8路数字口，通信电路为CH340电路。

驱动层包括L298P驱动芯片、驱动电路、光耦隔离电路和指示灯， L298P驱动芯片的驱动端通过驱动电路与待驱动电机连接， L298P驱动芯片的电源端与7～14.4V的电压输入源连接，光耦隔离电路和指示灯均与L298P驱动芯片连接，指示灯为电机正反转指示灯。

2.2 可拓展设计

主控层主要实现5V电源处理及引脚分配，其中包括1路串口、 8路模拟口、 8路数字口，此外设置15路数字口，所有引脚全部开放，可随意扩充模块；外设层放置1个NRF24L01电源处理（3.3V）、 2个LED指示灯；外设层除板载蜂鸣器、独立按键之外设置24L01接口、OLED接口、5110液晶屏接口，可直接连接外设。驱动层为298P芯片，可实现12V及以下电压电机驱动。除此以外，外接的WiFi模块可实现与其他单片机之间的通信和数据传递。再者，基于本单片机控制板的小体积，还可以实现对其他设备的手持遥控，便捷、实用。

2.3 资源说明

STC12C5A60S2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/低功能/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，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/S，即25万次/秒），针对电机控制，强干扰场合。稳压电路通过MP1584芯片实现稳压功能。 MP1584是一个高频率的降压开关稳压器，其具有一个集成的内部高端高压功率MOSFET。它提供了3A的输出电流模式控制快速环路响应，易于补偿。

3.结语

综合各方面的需求，我们设计了这款STC12单片机控制板，弥补了世面上的多功能单片机的空缺。并在教学、比赛课设、开发等多方面亲自使用，效果显著。希望有更多的学生，开发者等也能使用本STC12单片机控制板，并向我们提出宝贵的建议和意见。

［1］ 李建兰，邵建龙，张志宏等.基于STC12C系列单片机的DS18B20编程 ［J］.理论与方法， 2009， 128（1）： 23～26

［2］ 刘晋，王政林，薛凯方.基于STC12C5A60S2单片机的LED显示屏硬件设计［J］.硬件纵横，2011，30（22）：24～27

［3］ 黄超，刘婷，谢印庆.基于STC12C5A60S2多功能通信开发板设计［J］.现代电子技术，2014，37（5）：152～155

［4］ 宏晶科技.STC12C5A60S2系列单片机器件手册［EB/OL］：南通： 宏晶科技.2011-2-11.http：//www.stcmcu.com/.

针对世面上单片机功能单一的现状。我们设计了一种STC12单片机控制板，本STC12单片机控制板通过将单片机的外设层、主控层和驱动层分离设置，可以将其独立拆解，解决现有单片机过于原始以致初学苦难和模块集成度过高掩盖单片机基础原理等技术问题；该STC12单片机主控采用的是三层复合式结构且主控层和驱动层独立供电，各层可单独使用，既适用于单片机初学者使用也适用于单片机爱好者进阶使用。