基于单片机无限下载电路设计.doc

1 引言 1.1 开发背景 随着单片机的迅速发展，各种各样的编程器和在线下载器涌现出来，而且功能全，使用方便,体积小等优点，但价格高是我们在校大学生所不能承受。首先对当前的发展状况作一个简单的介绍。 单片机自70年代问世以来得到蓬勃发展，目前单片机功能正日渐完善: 1、单片机集成越来越多资源，内部存储资源日益丰富，用户不需要扩充资源就可以完成项目开发，不仅是开发简单，产品小巧美观，同时系统也更加稳定，目前该方向即是发展为SOC(片上系统)。 2、单片机抗干扰能力加强，使的它更加适合工业控制领域，具有更加广阔的市场前景。 3、单片机提供在线编程能力，加速了产品的开发进程，为企业产品上市赢得宝贵时间。 4、在线编程目前有两种不同方式： 1)、ISP ，具备ISP的单片机内部集成FLASH存储器，用户可以通过下载线以特定的硬件时序在线编程，但用户程序自身不可以对内部存储器做修改。这类产品如ATMEL8990系列。 2)、IAP ，具备这种特性的单片机厂家在出厂时内部写入了单片机引导程序，用户可以通过下载线对它在线编程，用户程序也可以自己对内存重新修改。这对于工业实时控制和数据的保存提供了方便。这类产品如SST的89系列。 5、在线仿真变的容易。用户一旦开发一个比较大的系统，开发调试变的非常复杂，同时由于单片机资源有限，不能像PC一样直接调试自己的软件，于是出现了品种繁多的专业仿真器，为用户的开发提供了强大功能，加速了开发进程，降低了开发难度，同时这类仿真器也给中小型用户带来沉重的经济负担，目前已经有公司推出了可以在线调试的单片机，这类单片机采用标准JTAG接口，JTAG是一种标准(IEEE 1149.1)，是为测试芯片而制定的，在可编程逻辑器件的数据下载中也使用JTAG接口，出现了在系统编程(ISP)的概念，也就是，即使可编程逻辑器件安装到了系统中，也可以对其内部电路进行修改，JTAG技术和EDA软件的进步，使可编程逻辑器件的开发与使用得到快速发展。 6、ISP的扩展应用。ISP的硬件电路和软件设计，可为单片机用户提供了一种全新的与计算机进行通信的方法，即用计算机直接控制硬件电路的方法，例如，传统的IC卡读卡器一般是由单片机作为IC卡的主控器，通过串行口与计算机进行通信，在计算机的控制下对IC卡进行操作，其缺点是在IC卡和计算机之间需增加串行协议，不仅增加了程序工作量，而且系统的稳定性也受影响。 在学习或开发MCS-51系列单片机时，不仅需要仿真器，还需要编程器。近年来，随着一项新技术─边界扫描（JTAG）的出现，开创了一种全新的单片机开发过程。JTAG集下载和在线仿真功能于一身，极大地方便了用户调试。简易JTAG不仅成本低廉（成本可控制在几十元以内），而且便于自己动手制作，从而为个人学习或开发单片机系统提供了良好的平台。 尽管利用ISP功能，用户不用编程器即可对单片机在线编程，但AT89S51/52系列单片机内部的Flash的擦写次数非常有限，只有1000次左右。这就给没有仿真器的用户调试程序带来许多不便。 这种基于串行口在线下载的单片机开发系统有如下显著特点： 可无限次下载，极大地方便了不具备仿真器的单片机用户，例如在校大学生和单片机爱好者。 性价比高，用途多，操作简单。 可用做实验板，在校大学生可用它做一些简单的实验，以便对单片机有更深的了解。 提供预留扩展接口，可供用户开发小程序使用。 基于以上描述，本人决定开发一套单片机无限次下载系统以满足需要，这套系统是由硬件电路和软件两部分构成。硬件电路主要包括AT89S51单片机最小系统、LED驱动电路、峰鸣器驱动电路、红外信号接收电路、动态扫描显示电路、矩阵键盘扫描电路和RS-232串行口电路。软件部分是由串行口通信模块和主程序构成。其中主程序是由C语言来编写。因为C语言具有简单灵活，容易编写，修改等优点。计算机端采用Windows系统自带的工具超级终端，利用其文件发送功能来实现，这样可节省计算机端软件的编写，用VB来编写下载程序，能极大地方便用户使用。 综上所述，有了硬件电路和软件程序，这套单片机无限次下载系统既可以作为一种低廉实用的学生用开发工具，又可以用于工业控制。它研制与开发的成功将为学生提供课外学习的可能，将极大地促进学生课外学习的兴趣，有利于学生切身的体会单片机的工作过程，学习单片机程序的编写，提高学生们的动手能力，也将会给许多没有仿真器的用户调试程序带来方便。 1.2 开发系统使用工具介绍 在硬件方面主要使用了由AT89S51单片机构成的最小系统；在制作硬件电路图方面主要使用了Protel；在软件方面主要使用了C语言。下面首先介绍AT89S51单片机的ISP引脚功能，然后介绍一下Protel 99 SE，最后再阐述一下C语言。 AT89S51是一个低功耗，高性能CMO