深入了解STC单片机.docx
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深入了解STC单片机
STC单片机
∙ STC单片机
是以51内核为主的系列单片机,STC单片机是宏晶生产的单时钟/机器周期的单片机,是高速、低功耗、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。
4路PWM8路高速10位A、D转换,针对电机
控制,强干扰场合。
目录
∙STC单片机主要性能
∙STC单片机特点
∙STC单片机AD和EEPROM的驱动C程序
∙基于STC单片机的经济型步进电机控制系统
STC单片机主要性能
●高速:
1个时钟/机器周期,增强型8051内核,速度比普通8051快8~12倍
●宽电压:
5.5~3.8V,2.4~3.8V(STC12LE5410AD系列)
●低功耗设计:
空闲模式,掉电模式(可由外部中断唤醒)
●工作频率:
0~35MHz,相当于普通8051:
0~420MHz
---实际可到48MHz,相当于8051:
0~576MHz
●时钟:
外部晶体或内部RC振荡器可选,在ISP下载编程用户程序时设置
●12K/10K/8K/6K/4K/2K字节片内Flash程序存储器,擦写次数10万次以上
●512字节片内RAM数据存储器
●芯片内EEPROM功能
●ISP/IAP,在系统可编程/在应用可编程,无需编程器/仿真器
●10位ADC,8通道,STC12C2052AD系列为8位ADC。
4路PWM还可当4路D/A使用
●4通道捕获/比较单元(PWM/PCA/CCU),STC12C2052AD系列为2通道
---也可用来再实现4个定时器或4个外部中断(支持上升沿/下降沿中断)
●2个硬件16位定时器,兼容普通8051的定时器。
4路PCA还可再实现4个定时器
●硬件看门狗(WDT)
●高速SPI通信端口
●全双工异步串行口(UART),兼容普通8051的串口
●先进的指令集结构,兼容普通8051指令集
4组8个8位通用工作寄存器(共32个通用寄存器)
有硬件乘法/除法指令
●通用I/O口(27/23/15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
STC单片机特点
∙ 1、I/O口经过特殊处理
2、轻松过2KV/4KV快速脉冲干扰(EFT测试)
3、宽电压,不怕电源抖动
4、宽温度范围,-40℃~85℃
5、高抗静电(ESD保护)
6、单片机内部的时钟电路经过特殊处理
7、单片机内部的电源供电系统经过特殊处理
8、单片机内部的看门狗电路经过特殊处理
9、单片机内部的复位电路经过特殊处理
STC单片机AD和EEPROM的驱动C程序
∙ STC单片机具有在应用编程,调试起来比较方便;带有10位AD;内部eeprom;可在1T/机器周期下工作,速度是传统51单片机的12倍;下面是我写的AD和EEPROM的驱动C代码:
/*----------------------------------------------------------------
*FileName:
stc_AD.c-
*Description:
A/D转换程序
*Project:
-
*MCUtype:
STC12C5410AD-
-
*Company:
WY-
*Compiler:
KEILC51-
*DESINER:
郭准06.2.7-
-----------------------------------------------------------------------*/
#include
/*A/DSFR*/
sfrADC_LOW2=0xBE;
sfrADC_CONTR=0xC5;
sfrADC_DATA=0xC6;
sfrCLK_DIV=0xC7;////////
//定义变量
ucharcodedisplay_AD_channel_ID[2]={0x00,0x01};
uchardataAD_channel_result[2][5];//各通道A/D转换结果。
前是通道号;后是转换的值
//定义引用外部
externvoidDelay(uintnumber);//晶振=11059200,机器周期=1.085069444us,"加"的机器周期=1
externvoidsend_char_com(ucharch);
externvoidsend_string_com(uchar*str,ucharstrlen);
voidAd_Change(ucharchannel);
//------------------------------------------------------
//功能:
A/D转换
//入口:
channel=通道号.0:
0通道;1:
1通道。
。
。
。
。
。
。
//出口:
AD_channel_1_result:
10位的数据,16进制。
//设计:
郭准,伟业,2006/2/7
//------------------------------------------------------
voidAd_Change(ucharchannel)
{
uintAD_Result_Temp=0;
//---------------------将P1.0--P1.1设置成适合AD转换的模式
///P1=0xff;//将P1口置高,为A/D转换作准备
ADC_CONTR=ADC_CONTR|0x80;//1000,0000打开A/D转换电源
P1M0=0x03;//0000,0011用于A/D转换的P1.x口,先设为开漏
P1M1=0x03;//0000,0011P1.0--P1.1先设为开漏。
断开内部上拉电阻
Delay(20);//20
ADC_CONTR=ADC_CONTR&0xE0;//1110,0000清ADC_FLAG,ADC_START位和低3位
ADC_CONTR=ADC_CONTR|(display_AD_channel_ID[channel]&0x07);//设置当前通道号
Delay
(1);//延时使输入电压达到稳定
ADC_DATA=0;//清A/D转换结果寄存器
ADC_LOW2=0;
ADC_CONTR=ADC_CONTR|0x08;//0000,1000ADCS=1,启动转换
do{;}
while((ADC_CONTR&0x10)==0);//0001,0000等待A/D转换结束
ADC_CONTR=ADC_CONTR&0xE7;//1110,0111清ADC_FLAG位,停止A/D转换
AD_Result_Temp=((AD_Result_Temp|ADC_DATA)<<2)|(ADC_LOW2&0x03);
//保存返回AD转换的结果
//----------------------------转换成可由串口显示的字符
AD_channel_result[channel][0]=AD_Result_Temp/1000+0x30;
AD_channel_result[channel][1]=(AD_Result_Temp%1000)/100+0x30;
AD_channel_result[channel][2]=(AD_Result_Temp%100)/10+0x30;
AD_channel_result[channel][3]=AD_Result_Temp%10+0x30;
//------------------------串口监视
//send_char_com(ADC_DATA);//////发送转换的到的值,这里只是高8位,值的转换需要考虑
//send_char_com(ADC_LOW2);//////发送转换的到的值,这里只是低2位,值的转换需要考虑
send_string_com(AD_channel_result[channel],4);
Delay
(1);//
}
/*----------------------------------------------------------------
*FileName:
STC_EEPROM.c-
*Description:
IAP/ISP功能-
*Project:
-
*MCUtype:
STC12C5410AD-
-
*Company:
WY-
*Compiler:
KEILC51-
*DESINER:
郭准06.2.7-
-----------------------------------------------------------------------*/
#include
/*IAP有关功能寄存器*/
sfrISP_DATA=0xE2;
sfrISP_ADDRH=0xE3;
sfrISP_ADDRL=0xE4;
sfrISP_CMD=0xE5;
sfrISP_TRIG=0xE6;
sfrISP_CONTR=0xE7;
//----------------------------定义常量
#defineENABLE_ISP0x82//<20MHz
//#defineENABLE_ISP0x83//<12MHz
#defineDEBUG_DATA0x5A
//----------------------------flash存储的起始地址
#defineDATA_FLASH_START_ADDRESS0x2800//stc12c2052ad////////////?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
uchartx_buf[3]={0,0,0};
externvoidDelay(uintnumber);//晶振=11059200,机器周期=1.085069444us,"加"的机器周期=1
externvoidsend_char_com(ucharch);
externvoidsend_string_com(uchar*str,ucharstrlen);
ucharByte_Read(uintaddress);
voidSector_Erase(uintaddress);
voidByte_Program(uintaddress,ucharch);
/*
voidEeprom_Start(void)
{
P1=0xf0;//开始工作
Delay
(2);//22us..原13us
//SP=0xE0;//堆栈指针指向0E0H单元
}
*/
//------------------------------------------------------
//功能:
读一字节;调用前需打开IAP功能
//入口:
uintaddress=页地址0~512,为了提高处理速度,最好用0~256的范围
//出口:
//设计:
郭准,伟业,2006/2/7
//------------------------------------------------------
ucharByte_Read(uintaddress)
{
uchardatach;
ISP_CONTR=ENABLE_ISP;//打开IAP功能,设置Flash操作等待时间
ISP_CMD=0x01;//选择读AP模式
//--------------------------
address=DATA_FLASH_START_ADDRESS+address;
ISP_ADDRH=(uchar)(address>>8);//填页地址
ISP_ADDRL=(uchar)(address);//填页地址
EA=0;
ISP_TRIG=0x46;//出发ISP处理器
ISP_TRIG=0xB9;
nop();
ch=ISP_DATA;//保存数据
EA=1;
//------------------------在处理器完成之前,CUP将暂停
//------------------------关闭IAP功能,清与ISP有关的特殊功能寄存器
ISP_CONTR=0;
ISP_CMD=0;
ISP_TRIG=0;
//send_char_com(ch+0x30);
returnch;
}
//------------------------------------------------------
//功能:
擦除扇区
//入口:
uintaddress=页地址0~512,为了提高处理速度,最好用0~256的范围
//出口:
//设计:
郭准,伟业,2006/2/7
//------------------------------------------------------
voidSector_Erase(uintaddress)
{
ISP_CONTR=ENABLE_ISP;//打开IAP功能,设置Flash操作等待时间
ISP_CMD=0x03;//选择页擦除模式
//--------------------------
address=DATA_FLASH_START_ADDRESS+address;
ISP_ADDRH=(uchar)(address>>8);//填页地址
ISP_ADDRL=(uchar)(address);//填页地址
EA=0;
ISP_TRIG=0x46;//出发ISP处理器
ISP_TRIG=0xB9;
nop();
EA=1;
//------------------------关闭IAP功能,清与ISP有关的特殊功能寄存器
ISP_CONTR=0;
ISP_CMD=0;
ISP_TRIG=0;
}
//------------------------------------------------------
//功能:
字节编程,写
//入口:
uintaddress=页地址0~512,为了提高处理速度,
//最好用0~256的范围;ucharch=要写的数据
//出口:
//设计:
郭准,伟业,2006/2/7
//------------------------------------------------------
voidByte_Program(uintaddress,ucharch)
{
//Sector_Erase(address);
ISP_CONTR=ENABLE_ISP;//打开IAP功能,设置Flash操作等待时间
ISP_CMD=0x02;//选择字节编程模式
//--------------------------
address=DATA_FLASH_START_ADDRESS+address;
ISP_ADDRH=(uchar)(address>>8);//填页地址
ISP_ADDRL=(uchar)(address);//填页地址
ISP_DATA=ch;
EA=0;
ISP_TRIG=0x46;//出发ISP处理器
ISP_TRIG=0xB9;
nop();
EA=1;
//------------------------关闭IAP功能,清与ISP有关的特殊功能寄存器
ISP_CONTR=0;
ISP_CMD=0;
ISP_TRIG=0;
}
//------------------------------------------------------
//功能:
字节编程,写字符串
//入口:
uintaddress=页地址0~512,为了提高处理速度,
//最好用0~256的范围;ucharch=要写的数据
//len=字符串的长度
//出口:
//设计:
郭准,伟业,2006/2/7
//------------------------------------------------------
voidMorebyte_Program(uintaddress,uchar*ch,ucharlen)
{
uchark=0;
Sector_Erase(address);
do
{
Byte_Program(address,*(ch+k));
address++;
k++;
}
while(k } //------------------------------------------------------ //功能: 读多字节;调用前需打开IAP功能 //入口: uintaddress=页地址0~512,为了提高处理速度,最好用0~256的范围 //出口: //设计: 郭准,伟业,2006/2/7 //------------------------------------------------------ voidMoreyte_Read(uintaddress) { uchark=0; do { tx_buf[k]=Byte_Read(address); address++; k++; } while(k<3); } 基于STC单片机的经济型步进电机控制系统 ∙ 步进电机是工业控制中应用十分广泛的一种电动机,它能将数字信号直接转换成角位移或线位移,驱动速度和指令脉冲能严格同步,具有较高的定位精度,控制系统成本低廉,在经济型数控机床等领域应用广泛。 这里针对电磁干扰较强以及要求低成本应用的场合,采用超强抗干扰、小巧低功耗的工业级STC12C系列单片机,充分利用单片机内部的硬件资源,设计实用的步进电机控制和驱动系统。 1控制系统总体方案设计 系统功能原理示意图如图1所示。 在该系统中由单片机直接输出电机的各相控制脉冲序列,光耦进行必要的光电隔离,采用分立元件构成功率.MOSFET管驱动电路,带动电机转动。 键盘接口与LED显示功能由具有SPI串行接口功能的ZLG7289实现。 既可使用按键输入的方式精确设置电机的工作方式与转速,也可以通过调速旋钮实现电机转速的连续调节,还能通过上位机实现对电机工作方式的调整与控制。 2硬件电路设计 2.1控制电路设计 控制芯片采用STC12C4052AD,它是1个时钟/机器周期的单片机,速度比普通的8051单片机快8~12倍,有20个引脚且为小巧封装。 该单片机具有超强抗干扰,抗静电的特点,能轻松通过4kV快速脉冲干扰,其功耗超低,正常工作模式下的典型功耗为2.7~7mA。 芯片自带硬件看门狗,具有高速SPI通信端口,8通道8位A/D转换,2路PWM输出,4KB容量的FLASH存储器,256B容量的SRAM,4个定时器,1个全双工串行通信口。 由于单片机内部的资源丰富,性价比高,能够满足该设计的要求,而且减少了硬件电路的设计,提高了工作效率。 单片机的外部引脚定义,及其在该设计中的资源分布如图2所示。 P1.4(ADC4)口外接4.7kΩ的可调电位器,利用单片机内部的模/数转换功能转换成数字量,进而控制输出脉冲频率,完成步进电机速度的“连续”调节。 过流检测的结果直接引入到外部中断0,实现对电流的快速控制。 2.2驱动电路设计 功率MOSFET管的部分驱动电路如图3所示。 该电路的设计可改进功率MOSFET管的快速开通时间,提高了驱动电流的前后沿陡度,能够改善高频响应。 功率MOSFET管栅源间的阻抗很高,工作于开关状态下漏源间电压的突变会通过极间电容耦合到栅极,产生相当幅度的VGS脉冲电压。 正方向的VGS脉冲电压可能会导致器件的误导通。 为此,需要适当降低栅极驱动电路的阻抗,在栅源之间并接阻尼电阻或接一个稳压值小于20V,而又接近20V的齐纳二极管,以防止栅源开路工作。 为了抑制功率管内的快恢复,二极管出现反向恢复效应,在电路中接入4只快恢复二极管。 其中,反并联快恢复二极管的作用是为电机相绕组提供续流通路,其余2只是为了使功率MOSFET管内部的快恢复二极管不流过反向电流,以保证功率MOSFET管在动态工作时能起到正常的开关的作用。 2.3显示与按键处理电路 在单片机应用系统中,典型的键盘显示接口电路由基于并行扩展技术的8155,8279构成控制电路。 现代单片机应用系统广泛采用串行扩展技术。 相对于并行方式,串行扩展接线灵活,占用单片机资源少。 ZLG7289A是具有SPI串行接口功能的可同时驱动8位数码管或64只独立LED的智能显示驱动芯片,单片即可完成显示、键盘接口的全部功能。 采用串行方式与微处理器通信,数据从DIO引脚送入芯片,并由CLK端同步。 当选信号变为低电平后,DIO引脚上的数据在CLK引脚的上升沿被写入ZLG7289A的缓冲寄存器。 图4是ZLG7289的典型应用。 ZLG7289A连接共阴式数码管,应用中不需要的数码管与键盘可以不连接,省去数码管或对数码管设置消隐属性,这均不会影响键盘的使用。 整个电路无需添加锁存器和驱动器,耗电少,软件设计中无需编写显示译码程序,省去了静态显示扩展芯片,大大节省了CPU的时间。 该电路设计中仅采用4×4键盘和4位数码管,已完全满足设计需要。 3软件设计 软件部分采用模块化结构设计。 对步进电机转速的控制是通过定时器工作在中断方式实现的。 定时器定时中断产生周期性脉冲序列,不是采用软件延时的方式,这样不占用CPU的时间。 CPU在非中断时间内可以处理其他事件,只有在中断发生时才驱动步进电机转动一步。 根据步进电机励磁状态转换,采用查表法求出所需的输出状态,并以二进制码的形式依次存入单片机内部的存储器中;然后按照正向或反向顺序依次取出地址的状态字,送给STC12C4052AD,输出各励磁状态,从而实现环形分配器的功能。 程序总体框架包括: 主程序、过流检测中断服务子程序
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