自制STC單片機(jī)下載電路，再也不用人工干預(yù)了
[導(dǎo)讀]關(guān)注星標(biāo)公眾號(hào)，不錯(cuò)過(guò)精彩內(nèi)容來(lái)源|?TsinghuaJokingSTC單片機(jī)的程序下載使用ISP模式，下載程序通過(guò)微機(jī)上串口，或者USB轉(zhuǎn)串口，與單片機(jī)上特定的下載端口相連進(jìn)行下載。不需要任何第三方的下載器，調(diào)試器便可以完成單片機(jī)的開(kāi)發(fā)，使用起來(lái)非常方便，但缺點(diǎn)是每次下載都需要...
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STC下載模式介紹
STC單片機(jī)ISP下載程序過(guò)程具有非常確定的流程，通過(guò)以下三個(gè)步驟。
- PC在TXD每隔10ms發(fā)送兩個(gè)相連的0xff字節(jié)；
- 單片機(jī)上電，并發(fā)送給相關(guān)的信息；
- PC重新握手后繼續(xù)完成芯片的擦寫(xiě)和下載程序。
- STC單片機(jī)下載實(shí)驗(yàn)
▲ STC-ISP(V6.87C)下載程序界面
全自動(dòng)下載電路
1. 基本原理
計(jì)算機(jī)下載程序時(shí)，會(huì)在串口（或者USB轉(zhuǎn)串口）的TXD管腳上出現(xiàn)低電平脈沖，并且在整個(gè)下載程序過(guò)程，TXD都會(huì)有低電平脈沖。設(shè)計(jì)的電路板可以通過(guò)檢測(cè)該低脈沖，來(lái)產(chǎn)生單片機(jī)電源上電控制脈沖，使得單片機(jī)斷電，然后重新上電。模擬原本手工操作的過(guò)程。
2. 電路的功能描述
根據(jù)前面描述的原理，全自動(dòng)下載電路包括有兩部分：
- USB轉(zhuǎn)串口電路：這部分是由PL2303（SOP-8）完成；
- 電源控制電路：這部分包括有兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)時(shí)間定時(shí)電路和繼電器電路組成；
▲ 全自動(dòng)下載電路框圖關(guān)于USB轉(zhuǎn)串口部分可以參見(jiàn)博文“Prolific PL2303SA 調(diào)試[2]”中的內(nèi)容，在這里就省略了。
▲ STC下載程序過(guò)程考慮到單片機(jī)掉電過(guò)程中，電路中包括有儲(chǔ)能電源濾波電容，需要放電，根據(jù)手工測(cè)試，掉電時(shí)間大于1秒鐘基本上可以保證單片機(jī)電路可靠掉電。所以第二個(gè)單穩(wěn)態(tài)定時(shí)器的時(shí)間設(shè)置為1秒鐘。
3. 電路原理圖
（1）電路圖
全自動(dòng)程序下載接口板的原理圖如下圖所示。
▲ 全自動(dòng)程序下載接口板
（2） 電路功能描述
定時(shí)器使用施密特反相器74HC14來(lái)設(shè)計(jì)。由于HC14中包括有六個(gè)相同的反相器，而在實(shí)際中只需要三個(gè)。所以為了保證工作的可靠和接近理想狀態(tài)，就將HC14中六個(gè)反相器并聯(lián)成三個(gè)反相器。
（3）輔助電路功能
除了上面主要電路功能之外，按鈕BTN1可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制繼電器的開(kāi)關(guān)，在必要的時(shí)候手動(dòng)控制下載過(guò)程。
4. PCB板
繪制實(shí)驗(yàn)電路，其中為了適合快速單面制版，對(duì)電路元器件的布局和布線做了考慮。如果使用商業(yè)制版，可以考慮雙面排布元器件，以便進(jìn)一步縮小電路的面積。
▲ 全自動(dòng)程序下載接口PCB板經(jīng)過(guò)快速制版和焊接，形成全自動(dòng)下載電路的測(cè)試版。如下圖所示：
▲ 快速制版后的測(cè)試電路板根據(jù)原理圖設(shè)計(jì)，下載板的五個(gè)引線的功能定義如下表所示：
▲ 全自動(dòng)下載板與測(cè)試電路
▲ 自動(dòng)下載程序
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| 序號(hào) | 功能 | 符號(hào) |
|---|---|---|
| 1 | 工作電源 | 5V |
| 2 | 單片機(jī)電源 | 5VC |
| 3 | 底線 | GND |
| 4 | 串口輸入 | RXD |
| 5 | 串口輸出 | TXD |
功能測(cè)試
1. 測(cè)試單片機(jī)系統(tǒng)
使用STM15W415AS單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)板作為測(cè)試，利用面包板固定測(cè)試單片機(jī)電路板。將下載板的接口通過(guò)面包板與測(cè)試單片機(jī)板的電源、下載串口線相連。
2. 測(cè)試過(guò)程
設(shè)置STC的ISP程序，選擇MCU型號(hào)，調(diào)入測(cè)試程序。設(shè)置最低波特率為19200， 最高波特率115200。
（1）測(cè)試下載程序
按動(dòng)下載/編程按鈕，便可以開(kāi)始下載程序。此時(shí)下載板上的繼電器會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)一秒鐘，然后重新上電。ISP程序完成握手信號(hào)之后，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行擦除、編程等過(guò)程。當(dāng)操作成功之后，經(jīng)過(guò)大約2秒鐘，下載板上的LED熄滅。之后便可以進(jìn)行下一次的程序下載了。
（2）測(cè)試“檢測(cè)MCU選項(xiàng)”
按動(dòng)“檢測(cè)MCU選項(xiàng)”，可以自動(dòng)完成單片機(jī)的選項(xiàng)測(cè)試。
小結(jié)
在單片機(jī)開(kāi)發(fā)中，為了簡(jiǎn)化調(diào)試過(guò)程，可以通過(guò)迭代“下載-運(yùn)行”過(guò)程完成程序的開(kāi)發(fā)驗(yàn)證過(guò)程。使用全自動(dòng)下載電路板，則可以避免在程序下載過(guò)程中的手動(dòng)開(kāi)關(guān)，提高程序開(kāi)發(fā)的效率。
參考資料
[1]STC單片機(jī)下載實(shí)驗(yàn): https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/105448141
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