基于STC15W408AS的创意实验平台设计

2018-08-11李翔宇陶建华桂林电子科技大学职业技术学院

数码世界 2018年7期

李翔宇陶建华桂林电子科技大学职业技术学院

引言：对于电子类专业的专、本科学生而言，所学的知识多种多样，涉及面也很广。

学生在有限的时间内，接触了门类众多且较难的课程，考完一科就放下一科，使得教学效果过于孤立。为了解决这一困境，结合实践教学经验开发了一套成本低、结构简单而表现力很强的创意单片机实验平台。它吸收了“口袋实验室”的实践教学理念，让学生尽早且方便的接触单片机，一旦入门单片机就打开了电子世界大大门。

1 STC15W408AS的创意实验平台设计

本设计基于STC15W08AS微控制器，实验平台的组成主要包括微控制器部分、电源供电部分、按键部分、三色LED显示部分（12个LED组成）、下载接口部分，该实验平台的组成框图如图1所示。

图1 基于STC15W408AS的创意实验平台组成框图

STC微控制器负责整个系统的运作，来对三色LED的色彩、LED选择进行控制，LED电流由三极管驱动。另外还包含按键负责切换显示效果及单排插针构成的下载接口，供电方式采取Micro-USB方便使用。

1.1 STC15W408AS微控制器最小系统设计

STC15W408AS集成了内部时钟，比起传统的89C51系列单片机，由于其不需要外围晶振部分，所以电路结构得到了极大的简化。STC15W408AS采取双列直插封装，降低焊接难度。“LED COM1”至“LED COM12”分别与12个三色共阴LED的负极相连接，配合微控制器对应接口来控制LED选通。“PWM B”、“PWM G”、“PWM R”分别与三极管的基极接在一起，此三个引脚负责控制LED的色彩。“Function-Key”与独立按键相连接，“UART-TX”、“UART-RX”连接下载接口。综上所述，STC15W408AS最小系统十分简洁，各接口集成多种功能，可扩展性强。

1.2 三色LED显示及驱动部分设计

设计中采用12个三色（RGB）共阴极雾状LED作为显示器件。雾状LED因为封装外壳的磨砂视觉，使得发出的光更加均匀、朦胧，视觉效果更好，观感舒适。与微控制器相连接的“LED COM”端分别接在每个三色LED的负极。LED驱动部分如图4所示，“LED R”、“LED G”、“LED B”对应的端口与分别与三极管对应引脚相接，由三极管在微控制器的控制下，向LED输送电流。

1.3 独立按键电路部分设计

本设计采用轻触开关作为功能按键来切换显示效果。由于STC15W408AS上电后端口默认高电平，因此该按键采取低电平触发方式。

1.4 下载接口及供电部分设计

下载接口负责与芯片烧录器相连接，在本设计中以单排插针作为接口。供电接口采用了安卓手机中的通用贴片Micro USB接口，通用性强。本实验平台实物图如图3所示，该平台尺寸为104mm长×26mm宽。

图2 STC15W408AS的创意实验平台实物图

2 STC15W408AS的软件设计思路

该创意实验平台通过12个三色LED作为效果展示平台，通过直观的效果，让学生在具有趣味效果同时不涉及过度复杂原理的情况下，对单片机知识进行入门学习。学习过程中可以衔接模拟电路、数字电路、C语言程序设计等大一、大二学生正在进行的课程，让学生能够融汇贯通这些知识。验平台在学生完成焊接后，烧录演示程序来检验焊接质量及效果展示。而更多的效果则是由学生自己来进行创意设计。

演示程序介绍及设计思路：从单片机的入门来说，重点是掌握端口控制、软件延时、按键检测与去抖动、定时器及中断的使用。因此示例程序及教学亦要包含上述内容。下面结合一个示例程序主干进行说明片内PWM调用，示例程序如图3所示。

彩色由 Display_Color_Green、Display_Color_Red、Display_Color_Blue这三个数组中的数据来控制，实验平台上的12个三色LED的红绿蓝三色由这三个数组分别控制。如：Display_Color_Green[0]至Display_Color_Green[11]。而数组中的数据位置与灯的liangdu一一对应，如要让第一个灯点的绿色点亮为最亮，那就是：Display_Color_Green[0]=100。需要指出的是，只要颜色混合比例固定，在0-100数值范围内变化，只会改变这个混色所对应的颜色亮度。