自制STC单片机下载电路，再也不用人工干预了
时间：2021-10-11 13:48:26
[导读]关注星标公众号，不错过精彩内容来源| TsinghuaJokingSTC单片机的程序下载使用ISP模式，下载程序通过微机上串口，或者USB转串口，与单片机上特定的下载端口相连进行下载。不需要任何第三方的下载器，调试器便可以完成单片机的开发，使用起来非常方便，但缺点是每次下载都需要...
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STC下载模式介绍
STC单片机ISP下载程序过程具有非常确定的流程，通过以下三个步骤。
- PC在TXD每隔10ms发送两个相连的0xff字节；
- 单片机上电，并发送给相关的信息；
- PC重新握手后继续完成芯片的擦写和下载程序。
- STC单片机下载实验
▲ STC-ISP(V6.87C)下载程序界面
全自动下载电路
1. 基本原理
计算机下载程序时，会在串口（或者USB转串口）的TXD管脚上出现低电平脉冲，并且在整个下载程序过程，TXD都会有低电平脉冲。设计的电路板可以通过检测该低脉冲，来产生单片机电源上电控制脉冲，使得单片机断电，然后重新上电。模拟原本手工操作的过程。
2. 电路的功能描述
根据前面描述的原理，全自动下载电路包括有两部分：
- USB转串口电路：这部分是由PL2303（SOP-8）完成；
- 电源控制电路：这部分包括有两个单稳态时间定时电路和继电器电路组成；
▲ 全自动下载电路框图关于USB转串口部分可以参见博文“Prolific PL2303SA 调试[2]”中的内容，在这里就省略了。
▲ STC下载程序过程考虑到单片机掉电过程中，电路中包括有储能电源滤波电容，需要放电，根据手工测试，掉电时间大于1秒钟基本上可以保证单片机电路可靠掉电。所以第二个单稳态定时器的时间设置为1秒钟。
3. 电路原理图
（1）电路图
全自动程序下载接口板的原理图如下图所示。
▲ 全自动程序下载接口板
（2） 电路功能描述
定时器使用施密特反相器74HC14来设计。由于HC14中包括有六个相同的反相器，而在实际中只需要三个。所以为了保证工作的可靠和接近理想状态，就将HC14中六个反相器并联成三个反相器。
（3）辅助电路功能
除了上面主要电路功能之外，按钮BTN1可以实现手动控制继电器的开关，在必要的时候手动控制下载过程。
4. PCB板
绘制实验电路，其中为了适合快速单面制版，对电路元器件的布局和布线做了考虑。如果使用商业制版，可以考虑双面排布元器件，以便进一步缩小电路的面积。
▲ 全自动程序下载接口PCB板经过快速制版和焊接，形成全自动下载电路的测试版。如下图所示：
▲ 快速制版后的测试电路板根据原理图设计，下载板的五个引线的功能定义如下表所示：
▲ 全自动下载板与测试电路
▲ 自动下载程序
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| 序号 | 功能 | 符号 |
|---|---|---|
| 1 | 工作电源 | 5V |
| 2 | 单片机电源 | 5VC |
| 3 | 底线 | GND |
| 4 | 串口输入 | RXD |
| 5 | 串口输出 | TXD |
功能测试
1. 测试单片机系统
使用STM15W415AS单片机的实验板作为测试，利用面包板固定测试单片机电路板。将下载板的接口通过面包板与测试单片机板的电源、下载串口线相连。
2. 测试过程
设置STC的ISP程序，选择MCU型号，调入测试程序。设置最低波特率为19200， 最高波特率115200。
（1）测试下载程序
按动下载/编程按钮，便可以开始下载程序。此时下载板上的继电器会自动断开一秒钟，然后重新上电。ISP程序完成握手信号之后，对单片机进行擦除、编程等过程。当操作成功之后，经过大约2秒钟，下载板上的LED熄灭。之后便可以进行下一次的程序下载了。
（2）测试“检测MCU选项”
按动“检测MCU选项”，可以自动完成单片机的选项测试。
小结
在单片机开发中，为了简化调试过程，可以通过迭代“下载-运行”过程完成程序的开发验证过程。使用全自动下载电路板，则可以避免在程序下载过程中的手动开关，提高程序开发的效率。
参考资料
[1]STC单片机下载实验: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/105448141
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