单片机制作机器人 USB－ISP编程电路方案

发布时间：2018-08-06

一、实验目的

二、相关知识

AT89S51的编程方式可分为并行及串行模式。由于目前PC台式及及笔记本已经逐渐取消并口，因此并口编程器已经逐渐被淘汰。采用USB接口的ISP编程器比较适合实验之用。本书所附赠的电路就是以USB ISP串行模式来对AT89S51进行编程的，其电路如图3.9所示。在接下来的内容里，我们均称书中所附电路板为实验板。

1、图3.9 AT89S51 USB ISP编程器电路图

2、USB编程器电路

本实验板电路采用USB接口对AT89S51进程编程。除了通过USB接口编程外，也通过USB接口为电路板提供5V电压。所以在实验过程中，不用再额外使用外接电源。USB编程电路如图3.12所示。

CH341A是南京沁恒一个USB总线转接芯片，通过USB总线提供异步串口、打印口、并口，以及常用的2线和4线等同步串行接口。CH341A采用SOP-28无铅封装，具体功能由复位后的功能配置决定，同一引脚在不同功能下的定义可能不同。

CH341芯片正常工作时需要外部向XI引脚提供12MHz的时钟信号。一般情况下，时钟信号由CH341内置的反相器通过晶体稳频振荡产生，外围电路只需在XI和XO引脚之间连接一个12MHz晶体，并为XI和XO引脚对地连接振荡电容。CH341芯片支持5V电源电压或者3.3V电源电压。当使用5V工作电压时，CH341芯片的VCC引脚输入外部5V电源，第9脚(V3引脚)应该外接容量为4700pF或者0.01uF的电源退耦电容。

CH341第10、11脚连接到USB数据总线。第13、14脚外接12MHz晶体，为芯片提供时钟。第16、18、20、22脚分别接300Ω的限流电阻，作为RST、SCK、MOSI、MISO信号输入/输出。在使用CH341A的USB转ISP功能时，第23脚必须接地。第28为电源5V输入，接退耦电容，可使让芯片工作更稳定。

在实际制作时，由于限流电阻的阻值对电路稳定性影响并不大，读者可以在300Ω附近选择，如270Ω或330Ω都可以。

图3.12 USB编程器电路图

在图3.12里，USB1为与电脑连接的USB插座。此USB插座共有4个脚，分别为+5V、D-、D+及GND。+5V及GND是本电路板的电源来源。R3为限流电阻，此电阻的取值需要根据实际情况确定。在使用此电阻时，应保证后端的CH341A及AT89S51芯片供电电压大于4.5V。在保证接入的元件接线正确及电路整体消耗电流小于500mA的情况下，此电阻可以不接，直接用短线连接即可。CH341A芯片通过USB接口和USB连接线完成与电脑的数据传输。

读者如使用本书附赠的PCB板制作编程器，需特别注意CH341芯片的安装方向。

三、电路制作

四、与电脑连线

编程器制作完成后，接下来是与电脑连线。若能与电脑连线成功，则代表实验板的USB芯片及电路没有问题。

步骤1 将实验板端接上USB线，USB线的另一头接上电脑的USB口，如图3.17所示。

(a)将实验板接上USB延长线

步骤2：此时电脑会出现“叮咚”音效，表示电脑已经侦测到USB芯片，否则请再次确认电路板是否正确焊接。

步骤3：若第一次使用本电路板或更换了USB接口位置时，电脑会要求安装驱动程序。在系统弹出找到新硬件向导时，请选择“否，暂时不(连接到Windows Update以搜索驱动软件)”。如图3.18所示。

步骤4：在安装驱动程序时，请选择“从列表或指定位置安装(高级)”，然后指定CH341驱动程序的位置。如图3.19所示。

步骤5：在安装驱动程序完成后，硬件安装向导会提示已经完成了USB-EPP/I2C.。.CH341A的安装。如图3.20所示。

步骤6：驱动程序安装完成后，可以打开CH341DP.exe编程软件。如果硬件没有问题，程序会提示“成功打开CH341设备”。此时可手动选择MCU类型，如图3.21所示。在有些系统下，如Windows 7 64位系统下，如果程序提示“无法启动程序，因为计算机中丢失CH341DLL.DLL。尝试重新安装该程序以解决此问题。”请将CH341A驱动目录下的CH341DLL.DLL库拷贝至与CH341DP.exe程序同目录下即可。

步骤7：在芯片类型下拉菜单中，请选择AT89S51。点击“配置”按钮，会弹出AT89S51的加密设置及配置窗口，如图3.22所示。

步骤8：在对AT89S51单片机进行编程时，请点击“浏览。..”按钮，选中需要编程的HEX文件后，点击“下载”按钮，可对单片机进行编程操作。如图3.23所示。下载完成后，可通过编程软件的复位按钮，直接将实验板复位。在读者自制电路或通过面包板等进行编程操作时，如程序出现“数据传输失败”等提示，或对AT89S51编程时下载进度条长时间无进度提示，在确认电路各元件工作正常后，请检查电路的设计及走线等问题。不合理的电路设计及走线，会造成编程器工作不稳定。