1.系统概述
89C51单片机学习板是一款基于8位单片机处理芯片STC89C52RC的系统。其功能强大，可以实现单片机开发的多种要求，学习、开发者可以根据需要选配多种常用模块，达到实验及教学的目的。
89C51单片机学习板功能强大，具有报警，跑马灯、串行通信（max232）、段码液晶（msm0801LCD）和字符液晶显示(LCD1602)、电机控制(L298)、A/D转换(TLC2543)、D/A转换(TLC5615)、温度采集(DS1602)、数字信号合成(AD9851)、实时时钟电路(DS1302)、4—20mA输出、PWM输出（UC3842）、红外检测（KSM-603LM）控制等十七种功能，供学习者学习开发使用。89C51-III单片机学习板采用的芯片都是常用芯片，使学习者对常用电子产品进一步学习理解。
2.系统原理
2.1系统组成
2.2主CPU电路
主CPU电路选用STC89C52RC系列单片机，STC89C52RC是采用8051核的ISP（In System Programming）在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，片内含8K Bytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，具有在系统可编程（ISP）特性，配
合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，而且速度更快。
STC89C52RC系列单片机是单时钟/ 机器周期(1T)的兼容8051 内核单片机，是高速/ 低功耗的新一代8051 单片机，全新的流水线/ 精简指令集结构,内部集成MAX810 专用复位电路。
STC89C51系列单片机的特点：
(1)增强型1T 流水线/ 精简指令集结构8051 CPU (2)工作电压：3.4V-5.5V （5V 单片机）/ 2.0V-3.8V （3V 单片机）
(3)工作频率范围：0 -35 MHz，相当于普通8051 的0～420MHz.实际工作频率可达48MHz.(4)用户应用程序空间12K / 10K / 8K / 6K / 4K / 2K 字节 (5)片上集成512 字节RAM (6)通用I/O 口（27/23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，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，但整个芯片最大不得超过55mA (7)ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器 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)EEPROM 功能 (9)看门狗
(10)内部集成MAX810 专用复位电路（外部晶体20M 以下时，可省外部复位电路）
(11)时钟源：外部高精度晶体/ 时钟，内部R/C 振荡器。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：5.2MHz ～6.8MHz。精度要求不高时，可选择使用内部时钟，因为有温漂，请选4MHz ～8MHz (12)有2个16 位定时器/ 计数器
(13)外部中断2 路,下降沿中断或低电平触发中断,Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒
(14)PWM( 4 路）/ P C A（可编程计数器阵列），也可用来再实现4个定时器或4个外部中断(上升沿中断/ 下降沿中断均可支持) (15)STC89Cc516AD具有ADC功能。10 位精度ADC，共8 路 (16)通用异步串行口(UART) (17)SPI 同步通信口，主模式/ 从模式 (18)工作温度范围：0 -75℃/ -40 -+85℃
(19)封装：PDIP-28，SOP-28，PDIP-20，SOP-20，PLCC-32,TSSOP-20(超小封状，定货) STC89C52RC系列单片机为真正的看门狗，缺省为关闭（冷启动），启动后无法关闭，可省去外部看门狗。此系列单片机P4口地址为E8H，并有2个附加外部中断，P4.2/INT3,P4.3/INT2。
晶振电路部分，使用11.0592M晶体，和20PF的电容。
在复位电路中，采用阻容复位时，电容为10uF，电阻为10k；晶振及复位电路如图2.1。因为STC89C52RC系列单片机RESET脚内部没有下拉电阻，必须接10k电阻。
图2.1晶振及复位电路
2.3电源电路：
电源电路采用外部供电的方式，通过变压器将220V交流电转变为12V，再通过接口J0向实验板供电，为保护系统的安全性，增加了开关k0,防止因电源不当引起硬件的烧坏，电源经过k0后，经过整流桥，再通过电源芯片7805和7809得到+5V和+9V，为系统及周围芯片提供电源。电源供电原理图如图2.2 图
图2.2电源供电原理图 2.5 按键
系统设计有三路独立的输入按键，按键直接接入到单片机的P1口，键盘电路如图2.4所示。当按键未按下时，由于上拉电阻的作用，单片机检测到引脚为高电平；当按键被按下时，单片机检测到引脚为低电平。所以只要通过检测相应端口的状态的变化，就可以检测到是否有按键按下。
图2.4键盘电路与STC89C52RC的连接
2.6 跑马灯电路
系统跑马灯模块设计中，发光二极管LED作为指示器件，用亮或灭或是颜色的变化来告诉系统的或某个模块的工作状态。在该系统跑马灯模块设计中，由于考虑到P2口使用的外围器件比较多，同时使用时，可能使端口的驱动能力下降。为了使以后P2口更易于扩展，在P2口加入缓冲驱动器SN7407，提高P2口的驱动能力。跑马灯电路如图：
图2.5跑马灯电路与STC89C52RC的连接
2.7串行通信模块
2.7.1.RS232接口电路 系统设计了RS232接口电路，来实现系统与PC机串口通讯。在此系统中RS232接口电路主要用来将用户程序下载进控制器。用户通过USB线将程序代码送入RS232串口J9，经MAX232将程序下载进单片机。接线方法如图2.6.1。
用户也可在自己的目标系统上，可将P3.0/P3.1 经过RS-232 电平转换器转换后连接到电脑的普通RS-232 串口，就可以在系统编程/ 升级用户软件。建议如果用户板上无RS-232 电平转换器，应引出一个插座，含Gnd / P3.1 / P3.0 / Vcc 四个信号线，当然如能引出Gnd / P3.1 / P3.0 / Vcc / P1.1 /P1.0 六个信号线为最好，这样就可以在用户系统上直接编程了。关于ISP 编程的原理及应用指南详见附录部分“STC12C5410AD 系列单片机ISP 编程原理工具使用说明”部分。
图2.6.1RS2
32、与TTL电平转换电路与STC89C52RC的连接
2.7.2.RS485接口电路
RS485是一个半双工通信的接口电路，其电路采用MAX485。利用RS485接口可方便实现多一机对多机的组网通信。P3.5为收发控制脚。电路如图2.6.2
图2.6.2RS485接口电路与STC89C52RC的连接
2.8液晶显示模块
系统设计中，液晶显示采用SMS0801 LCM液晶屏。SMS0801 LCM可以显示8位带小数点数字，采用串行接口，使用方便，只需将1，2脚接电源地，3脚接单片机P1.6，4，5脚接电源，6脚接单片机P1.3即可实现显示。如图2.7所示。 表1 SMS0801 LCM 使用说明一．主要技术参数作电压 显示容量
芯片工作电压
工作电流
显示容量 8位带小数点数字 芯片工
8位带小数点数字 2.7v~5.5v 20uA(3.0V) 字高
视角
显示方式 10.7mm 环境相对湿度
反射式正显式
存储温度 -20～+60℃
接口方式
串行接口
二．接口信号说明1 VSS: 电源地 2VSS： 电源地 3 CLK： 串行移位脉冲输入 1 VSS: 3 CLK：
5 VDD： LCDBUF 0 1 2 3 4 5 6 7 D7 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 电源地
2VSS：
串行移位脉冲输入 4 VDD：
电源正极输入
6 DI：
D6 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8
D5 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8
D4 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8
D3 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8
电源地
电源正极
串行数据输入
D2 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8
D1 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8
D0 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8
三、SMS0401地址映射表
图2.7SMS0801的结构图
2.10 A/D模块
系统使用12位模数转换器TLV2543来实现，TLVC2543采用串行接口，具有11路输入，有三个控制输入端为CS(片选)、输入/输出时钟(I/OCLOCK)以及串行数据输入端(DATAINPUT)。片内的14通道多路器可以选择11个输入中的任何一个或3个内部自测试电压中的一个,采样－保持是自动的,转换结束,EOC输出变高。 主要特性如下：
11个模拟输入通道；66ksps的采样速率; 最大转换时间为10μs；SPI串行接口； 线性度误差最大为±1LSB； 低供电电流(1mA典型值)；
TLC2543与STC89C52的连接如图2.9所示。TLC2543的I/O时钟、数据输入、片选
信号由P2.1、P2.
2、P2.0提供,转换结果由P2.3口串行读出。另外将11路输入端接J3扩展接口，以便信号输入。
图2.9A/D转换电路与STC89C52RC的连接
2.13 数字频率合成电路
直接数字信号合成部分采用180MHZ 直接数字频率合成器（ DDS）AD9851 来实现， AD9581 是一个高度集成的器件，它是用先进的DDS 技术，内部有一个高速的高性能的D/A 转
换器和比较器以构成一个可数字编程的频率发生器和时钟功能。当作为准确的时钟参考时， AD9851 可以通过数字编程产生一个具有稳定的频率和相角的模拟正弦函数波形输出信号。产
生的正弦波形可被直接用作一个频率信号，或者可在内部转换为一个方波信号，可作为灵活 调节的时钟发生器。AD9851 创新的高速DDS 内核，可接受32 位的可调频率的信息，可以产
生一个大约0.04 HZ 的调谐输出信号并伴有180MHZ 的系统时钟。AD9851 包含一个特殊的
6REFCLK乘法器电路，因此不需要高速的振荡器。这个6REFCLK乘法器对SFDR 只
有很微弱的冲击和很小的相角噪声特点。AD9851 提供了5 位可编程的相角调节方案，使相角
能随输出信号的增加11.25°。接线图如图2.12。
图2.12DDS 数字频率合成器连接电路与STC89C52RC的连接
2.16 实时时钟电路
系统使用DALLAS公司的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟电路DS1302。它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。DS1302 的主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。采用普通32.768kHz晶振。工作电压为2.5V～5.5V。DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源，Vcc2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1＋0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。 如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc≥2.5V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，SCLK始终是输入端。
DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。DS1302与CPU的连接需要三条线，即SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)。其电路连接 如图2.15所示。
图2.15DS1302实时时钟电路与STC89C52RC的连接
2.18 红外控制电路
系统还增加了红外遥控电路，该电路采用KSM-6031LM来实现。KSM-6031LM是由一个PIN高速光电二极管和一个前置放大芯片封装而成的红外遥控接收器。它兼容TTL和CMOS,接线简单，不易受外界干扰，接线简单，如图2.17.
图2.17红外接收（KSM-603LM）与STC89C52RC的连接
