有保護(hù)功能的51單片機(jī)編程器,Microcontroller Programmer

作者：張延年

這款簡易編程器具有自動(dòng)斷電保護(hù)功能，當(dāng)單片機(jī)插反，保護(hù)電路會(huì)立刻切斷電源（電源指示燈進(jìn)入閃爍狀態(tài)），既保護(hù)了單片機(jī)、編程器，也保護(hù)了計(jì)算機(jī)USB口，避免造成不必要的損失。它所支持的芯片型號如下表所示。

一、特點(diǎn)及性能
①具有自動(dòng)斷電保護(hù)功能，當(dāng)單片機(jī)插反，保護(hù)電路會(huì)立刻切斷電源（電源指示燈進(jìn)入閃爍狀態(tài)），即保護(hù)了單片機(jī)、編程器，也保護(hù)了計(jì)算機(jī)USB接口，避免造成不必要的損失。
②使用串口通信，芯片自動(dòng)判別，編程過程中的擦除、燒寫、校驗(yàn)各種操作完全由編程器上的監(jiān)控芯片89C51控制，不受PC配置及其主頻的影響，因此燒寫成功率高可以達(dá)到100%，燒寫速度很快并且．燒寫速度和微機(jī)的檔次無關(guān)。
③采用最高可達(dá)57600bps高速波特率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，編程速度可以和一般并行編程器相媲美，經(jīng)測試，燒寫一片4KBROM的AT89C51僅需要9.5s，而讀取和校驗(yàn)僅需要3.5s。
④體積小巧，省去笨重的外接電源適配器，直接使用USB端口5v電源，攜帶方便，非常適合初學(xué)者學(xué)習(xí)51單片機(jī)的要求。也可使用7~15V的直流電源作為輸入，內(nèi)有極性保護(hù)電路，無需擔(dān)心電源極性接反。
⑤40PIN和20pin鎖緊插座，所有器件全部以第①腳對齊，無附加跳線，對于DIP封裝芯片無需任何適配器。
⑥上位機(jī)軟件可自動(dòng)搜索并識別插座上的器件型號。
⑦采用優(yōu)質(zhì)萬用鎖緊插座，可燒寫40腳單片機(jī)芯片和20腳單片機(jī)芯片⑧改進(jìn)的燒寫深度確保每一片51系列芯片的反復(fù)燒寫次數(shù)都能達(dá)到1000以上！內(nèi)部數(shù)據(jù)至少保存10年。
二、電路原理介紹
編程器的電路主要由電源保護(hù)電路、通信電路、編程電路、編程電壓選擇電路4部分組成。分別介紹如下：

1．電源及保護(hù)電路
有兩種輸入方式：7~15V的直流輸入或電腦USB的5V輸入。當(dāng)輸入7~15V的直流電壓時(shí)，經(jīng)過7805三端穩(wěn)壓器轉(zhuǎn)換為5V電壓，C3、C4.C5、C7是濾波電容。Q4(8550)是一個(gè)受控于保護(hù)電路的電子開關(guān)，保護(hù)電路由單片機(jī)PIC12C508A和Q5(9014)、l{5、R6組成。正常情況下，電源的輸出電流很小，R5上的電壓也很小，Q5處于截止?fàn)顟B(tài)，上拉電阻R6使GP2是高電平，PIC單片機(jī)的監(jiān)控程序使CP1輸出低電平，從而使Q4(8550)工作于飽和狀態(tài)，CPO輸出低電平使電源指示燈LED1常亮；當(dāng)燒寫單片機(jī)時(shí)不慎放反方向，電源的輸出電流會(huì)很大，大于400mA時(shí)R5上的電壓大于0.5v，Q5進(jìn)入飽和狀態(tài)，使PIC單片機(jī)CP2輸入低電平，監(jiān)控程序使CP1輸出高電平，從而使Q4(8550)進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)這樣就切斷了編程器的電源輸出，同時(shí)使電源指示燈LED1進(jìn)入報(bào)警的閃爍狀態(tài)，達(dá)到了保護(hù)單片機(jī)和編程器、電腦串行接口的目的。電源及保護(hù)電路原理圖如下圖所示。

2．通信電路
編程器與計(jì)算機(jī)是通過DB9型9針對9孔的電纜連接的，因?yàn)橛?jì)算機(jī)RS232接口的電平是+12V（代表數(shù)字電路中的0）、-12V(代表數(shù)字電路中的1)而單片機(jī)的電平是+5V（代表數(shù)字電路中的1）、0v（代表數(shù)字電路中的0），所以兩者之間的通訊就需要電平轉(zhuǎn)換。電平轉(zhuǎn)換電路由IC3 (MAX232CPE)、C8、C9、C10、C1l組成。同時(shí)為了滿足某些單片機(jī)需要12V的編程電壓，D2、D3、D4、C12、C13、C14、R4組成了從串口“借”12V電壓的電路。通信電路如下圖所示。

3．編程電路
由一個(gè)事先寫好監(jiān)控程序的單片機(jī)U1(AT89C51)和ZIP1、ZIP2組成，C15、R13組成上電復(fù)位電路，S2是手動(dòng)復(fù)位電路，C1、C2、Xl（11.0592M晶振）組成振蕩器電路，ZIP1用于DIP40封裝的單片機(jī)，ZIP2用于DIP40封裝的單片機(jī)。在上位機(jī)軟件里指定待燒寫的單片機(jī)型號后，當(dāng)把一個(gè)HEX文件（由KeilC51等軟件編譯生成）傳送到編程器的時(shí)候，監(jiān)控單片機(jī)就會(huì)由監(jiān)控程序把對應(yīng)的地址、數(shù)據(jù)和控制信號加載到目標(biāo)單片機(jī)。數(shù)據(jù)寫入后再將寫入目標(biāo)單片機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送回計(jì)算機(jī)校驗(yàn)。編程電路如下圖所示。

4．編程電壓選擇電路
不同類型的單片機(jī)需要不同的編程電壓，像AT89C系列單片機(jī)的編程電壓一般是12V，而AT89S系列單片機(jī)的編程電壓一般則是SV，由監(jiān)控單片機(jī)的12、13引腳來選擇不同的編程電壓VPP，單片機(jī)和編程電壓的對應(yīng)關(guān)系如表l所示。單片機(jī)的特征字是單片機(jī)的身份證，監(jiān)控單片機(jī)U1(AT89C51)通過讀取單片機(jī)的特征字來判斷對于何種單片機(jī)應(yīng)該加哪一種編程電壓。編程電壓選擇電路如下圖所示。