CH340G芯片的电源管理模块

一种模块独立的单片机开发板设计

以 STC89C52 单片机为控制核心，设计一种模块独立的单片机开发板。输入模块、输出模块、通信模块、电源管理模块、下载模块集成在一个 PCB 板上，具有模块独立、易于学习和开发的特点。

中图分类号：TP368.1-4 文章编号：1674-2583（2020）04-0064-02

DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2020.04.021

一种模块独立的单片机开发板设计［J］。集成电路应用， 2020， 37（04）：64-65.

Singlechip Microcomputer Development Board with Independent Modules

NIU Zhongjin ZHAO Chuanwen DU Yanzhe

Abstract — Taking STC89C52 as the control core， this paper designs a singlechip development board with independent module. Input module， output module， communication module， power management module and download module are integrated in a PCB board， which has the characteristics of independent module， easy to learn and develop.

Index Terms — integrated circuit application， singlechip， STC89C52， module independence.

0 引言

实验室的单片机开发板有多模块控制功能，本文设计一种模块之间相互独立的单片机开发板，包括 STC89C52 系统板（含下载电路），输入模块：DS1302 实时时钟、独立按键、红外接收模块、光敏传感器模块等作为输入模块给单片机，输出模块：12864 中文液晶、MC74HC5757 驱动的 8 个数码的输出显示单元模块，可以给使用者第一视觉的判断，通信模块是 zigbee 模块的 WiFi 通信和以 4.0 版的蓝牙通信技术，可以更加灵活的与电脑上位机之间的连接，可以与其他单片机或者从机之间连接，外带的 L298N 驱动模块可以直接驱动电机旋转，EEPROM 的储存模块，5 V、3.3 V 电压转换模块等组成。

1 系统架构

以 STC89C52 芯片为核心的最小单元系统，对开发板的各个模块进行控制，为了方便使用将各个模块独立化，通过排线进行连接，这样可以扩大使用者的使用灵活性能。对开发板上的 DS1302 实时时钟、独立按键、红外接收模块、光敏传感器模块等外围传感器模块的输入单元，方便使用者在传感器上面的选择。每个模块可以单独供电，也可以使用统一的供电，供电用的是 USB 供电，这种方式是现在流行的供电技术，并且在电脑上，手机充电器，插排等地方可以随时随地进行试验，并且上面配备了 5 V、3.3 V 稳压模块，这样可以更加方便对各个模块的供电，每个模块上面也可以进行单独的供电，方便使用者的使用。系统的原理方框图。

STC89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS 芯片，8 位微控制器。它替代传统的 AT89C51（不带 SPI 下载）。外围电路图。

2 模块设计

2.1 输入模块

（1）ZLG7290 键盘模块。ZLG7290 键盘是以 ZLG7290B 为核心的，具有自动消除抖动、段闪烁、段点亮等强大的功能，它采用 I2C 接口，可以直接驱动 8 位共阴式数码显示器件，同时控制 64 至按键，实现人机对话的功能，存写数据不需要外接电路即可驱动数码显示，同时它具有可操作性强，使用方便等特点。

（2）PCF8563 模块。PCF8563 是 PHILIPS 公司推出的一款工业级采用 I2C 接口功能的具有极低功耗的多功能时钟/日历芯片，提供定时器功能、时钟输出功能以及中断输出等功能能完成各种复杂的定时服务，甚至可为单片机提供看门狗功能。是一款性价比极高的时钟芯片。

（3）EEPROM 模块。电可擦可编程只读存储器，这个模块在掉电后会保存芯片里面的内容不会丢失，用户可更改的只读存储器 ROM，其可通过高于普通电压的作用来擦除和重编程。

（4）其他输入模块。以 DS1302为核心的模块，可以采用同步串行的方式进行通信，传输的数据 BCD 码，可以直接转换成单片机可以识别的通信代码，传送方式分为单字节传送和多字节传送方式，矩阵按键可以方便对每个模块每个模式的控制。矩阵按键节约了 I/O 口线，采用循环扫描或者反转法的方式对每个按键进行识别。也可采用 BCD 编码的方式进行控制。此外，加载了红外模块可以检测距离，光敏模块对光线进行检测，DHT11 温湿度传感器可以检测不同的温度和湿度等，方便对人们对传感器的使用。

2.2 输出模块

（1）LED 模块。LED 模块由 8 个发光二极管组成，为了方便开发者的使用，在使用时可以高电平点亮，也可以低电平点亮，可以按照需要组合使用。

（2）中文液晶模块。128×64 点阵液晶模块是工作在电压 5 V（4.75～5.25 V）左右的中文液晶模块。

（3）L298N 模块。L298N 电机驱动模块，是步进电机驱动芯片。里面有两组 H 桥，使 motor 两端的电压维持在 0~Vs 之间（不考虑二极管的导通电压），防止电机两端电压过高或者过低，线上电压小于 0 V 时下端两个二极管跟地导通，大于 Vs 时上端两个二极管跟 Vs 导通，使电压维持在 0~Vs 之间，防止电机两端有过高的上冲或者过低的下冲。L298N 电机驱动模块是现在主流的电机驱动模块，它是操作简单，易于使用的电机驱动模块。

（4）其他输出模块。蜂鸣器模块和语音模块为开发者提供语音提示以及警示的作用，以及实时播放需要的信息。8 位数码显示模块是由 MC74HC5757 驱动的显示电路，是现在实验室主流的数码驱动电路。

2.3 下载模块

CH340G 芯片是 USB 总线接口，常用于 USB 转串口，它采用 5 V 供电电路外围电路，全速 USB 接口，兼容 USB V2.0 版本，支持 Windows 操作系统不需要修改内容，是现在常用的串口模式。

2.4 电源管理模块

相对于 78 系列 LM1117 提供限电流保护和热保护，是低温差器件，参考电压确保输出电压的精度在 ±1% 以内，可提供一个高质量的线性电压，在外部电压带一个 10 μF 和 22 μF 的电容其滤波作用，可提供 5 V 和 3.3 V 的稳压电压。

2.5 通信模块

（1）蓝牙4.0 版蓝牙模块是用于短距离无线通信，按功能分为蓝牙数据模块，蓝牙模块可以避免射频信号到中频信号的变换。

（2）zigbee 模块。以 CC2530 为核心的 zigbee 模块基于 IEEE 802.15.4 标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。

3 测试结果

采用系统测试的方法进行测试，其中软件仿真测试用 Proteus 在线运行和调试，模拟软件的真实使用环境，验证程序的执行过程中的故障，及时调整硬件。硬件调试测试部分每一个功能模块是否可以实现功能，最后硬件软件联调，调试和排除故障后下载程序验证和调整。

根据可行性调试的测试结果，本设计全部满足要求，完成了设计中所要求的标准。

4 结语

本系统 AD 制板和 STC89C52 的编程为核心控制部分，在设计的时候我们在各个模块的选择尽量选择可操作性强，易于理解，覆盖全面的方式进行选择。在进行 AD 制板过程中我们在元器件选择上力求集成程度高，易于更换，相互干扰能力较弱，线性值较高的元器件，在编程的过程中我们对于程序尽量通俗易懂，程序简便的编程标准来进行。
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