1 引言

STC(宏晶科技)公司推出的STC 89C/S 51XX/52XX 等系列單片機，具有價格便宜、無法解密、低功耗、高速、高可靠、強抗靜電、強抗干擾等優(yōu)點，其指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051 單片機，片內資源非常豐富，且均內置可反復擦寫的Flash 存儲器，并提供了ISP(In-System Programming)編程模式。STC89C52RC 作為STC 89C/S51XX/52XX 系列單品機的一個典型代表，其特征主要有，8K 字節(jié)可編程閃爍存儲器、1000 次寫/ 擦循環(huán)壽命、10 年的數(shù)據(jù)保留時間、三級程序存儲器鎖定、512 內部RAM、32 可編程I/O 線、兩個16 位定時器/ 計數(shù)器、5 個中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式以及片內振蕩器和時鐘電路等。因而這款功能強大和超高性價比的單片機，在國內應用極為廣泛。

ISP 在線編程是一種徹底顛覆了傳統(tǒng)的編程模式的技術，它不會損壞芯片的引腳，同時下載速度很快，從而縮短了設計時間，降低了研發(fā)成本、加速了產品的上市，大大提高了工作效率。一般編程器的采用方法都是使用PL2303、CP2102、FT232 等主控芯片，但往往成本較高，而且有的芯片穩(wěn)定差，極少數(shù)芯片固件版本有Bug，鑒于此，本文提出以國產CH340T 芯片為主體的ISP 編程器的設計方案，經過STC89C52RC 等芯片反復測試，功能穩(wěn)定，性能出色。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 系統(tǒng)總體結構圖

系統(tǒng)總體結構圖如圖1 所示。其中USB 供電和數(shù)據(jù)傳輸模塊主要負責為單片機和CH340T 等模塊供電，并將來自計算機的USB串行數(shù)據(jù)經CH340T 轉換為串口數(shù)據(jù)后和單片機通信，為單片機編程提供數(shù)據(jù)通道。

2.2 核心芯片CH340T 介紹

CH340T 是南京沁恒電子有限公司設計生產的一款接口轉換及單片機外圍芯片，支持USB2.0.可以實現(xiàn)USB 轉串口、擴展計算機異步串口和USB 轉IrDA 紅外等功能。本設計僅作USB 轉串口使用，轉換后的串口為全雙工串口，內置收和發(fā)緩沖區(qū)，支持通訊波特率從50bps 到2Mbps，發(fā)送允許波特率誤差《 0.3%，接收允許波特率誤差《2%.其使用方法比較簡單，外圍元器件只需要晶體、電阻和電容即可。

CH340T 有20 個標準引腳接口。主要有1、UD+ 和UD- 引腳，這些引腳內置了USB 上拉電阻，可以直接接到USB 總線上。2、GND和VCC，即接地和電源引腳，支持5V 或者3.3V 電源電壓。3、數(shù)據(jù)傳輸引腳TXD 和RXD，分別為串口數(shù)據(jù)發(fā)送和接收引腳。輸入空閑時，一般RXD 是高電平，但是如果R232 引腳為高電平，且啟用輔助RS232 功能，RXD 引腳內部會自動插入一個反相器，默認變成低電平;輸出空閑時，一般TXD 是高電平。4、其他引腳。包括MODEM 聯(lián)絡信號引腳和輔助引腳。

2.3 系統(tǒng)原理圖

原理圖如圖2 所示。

圖中，USB 接口P1 除用于數(shù)據(jù)傳輸外，還經過LM7805 穩(wěn)壓后為CH340T 芯片和單片機和其他部件供電，當使用5V 工作電壓時，CH340 芯片的VCC 引腳輸入外部 5V 電源，并且V3 引腳應該外接容量為4700pF 或者 0.01uF 的電源退耦電容。CH340T 轉接芯片將UD1+ 和UD1- 轉換為串口信號串口數(shù)據(jù)和單片機串口進行通信。需要注意的是，CH340T 芯片的串行接收口CRXD 需要和單片機的P3.1(串行輸出口TXD)通過PNP 三極管Q1 接成射極發(fā)生器的形式，以到達數(shù)據(jù)的緩沖和隔離的作用。

單片機子系統(tǒng)，采用40 引腳的試驗用插座，為了正常編程，外接必備的單片機復位電路和晶振電路。特別地，為提高編程器的適用性，晶振電路采用跳線開關J1 為單片機提供12MHz 和11.0592M共2 種工作頻率。

3 系統(tǒng)測試

ISP 編程涉及的軟件主要有USB 驅動程序、單片機固件程序和計算機應用程序三部分構成。單片機固件程序用來實現(xiàn)計算機讀取和編程STC 單片機內部的E2PROM(數(shù)據(jù)Flash)，已提前固化在單片機內部。

測試之前，必須首先安裝USB 驅動軟件USB DriverInstaller.exe，該驅動可以將接入計算機USB 接口的編程映射為虛擬串口，一般是COM3 或COM4.然后安裝STC 單片機在線編程燒錄軟件STC-ISP.STC-ISP 是針對STC 系列單片機而設計的軟件，可下載STC89 系列、12C2052 系列和12C5410 等系列的STC 單片機，功能強大，使用簡便。本編程器要求版本在V3.0 以上。

測試步驟是，將單片機STC89C52RC 插入編程器插座，整體插入計算機USB 接口(或用USB 線將編程器和計算機連接)。然后打開STC-ISP 軟件，依次在主界面中選擇MCU 單片機型號(MCUTYPE)，導入Hex 文件(Open File/ 打開文件)，選擇串口(COM ：

COM3 或COM4 等)和波特率，最后點擊下載按鈕。下載成功的主界面如圖3 所示。

經過多次反復測試本方案所設計的編程器，功能正常，性能可靠。

4 結束語

本文介紹了一種簡單實用、價格低的ISP 編程器設計方案。經過反復測試本方案所設計的編程器具有功能穩(wěn)定、速度快、價格低和易用性強等優(yōu)點，適合STC 89C/S51XX/52XX 等系列單片機的程序燒錄。另外，本系統(tǒng)擴展性較好，原理圖稍加改動，借助于SPI 接口，實現(xiàn)對Atmega8515/ Atmega162(AVR 芯片)等更多的單片機的ISP 編程下載。