基于STC15W408AS的創意實驗平臺設計

李翔宇 陶建華 桂林電子科技大學職業技術學院

引言：對于電子類專業的專、本科學生而言，所學的知識多種多樣，涉及面也很廣。

學生在有限的時間內，接觸了門類眾多且較難的課程，考完一科就放下一科，使得教學效果過于孤立。為了解決這一困境，結合實踐教學經驗開發了一套成本低、結構簡單而表現力很強的創意單片機實驗平臺。它吸收了“口袋實驗室”的實踐教學理念，讓學生盡早且方便的接觸單片機，一旦入門單片機就打開了電子世界大大門。

1 STC15W408AS的創意實驗平臺設計

本設計基于STC15W08AS微控制器，實驗平臺的組成主要包括微控制器部分、電源供電部分、按鍵部分、三色LED顯示部分（12個LED組成）、下載接口部分，該實驗平臺的組成框圖如圖1所示。

圖1 基于STC15W408AS的創意實驗平臺組成框圖

STC微控制器負責整個系統的運作，來對三色LED的色彩、LED選擇進行控制，LED電流由三極管驅動。另外還包含按鍵負責切換顯示效果及單排插針構成的下載接口，供電方式采取Micro-USB方便使用。

1.1 STC15W408AS微控制器最小系統設計

STC15W408AS集成了內部時鐘，比起傳統的89C51系列單片機，由于其不需要外圍晶振部分，所以電路結構得到了極大的簡化。STC15W408AS采取雙列直插封裝，降低焊接難度。“LED COM1”至“LED COM12”分別與12個三色共陰LED的負極相連接，配合微控制器對應接口來控制LED選通。“PWM B”、“PWM G”、“PWM R”分別與三極管的基極接在一起，此三個引腳負責控制LED的色彩。“Function-Key”與獨立按鍵相連接，“UART-TX”、“UART-RX”連接下載接口。綜上所述，STC15W408AS最小系統十分簡潔，各接口集成多種功能，可擴展性強。

1.2 三色LED顯示及驅動部分設計

設計中采用12個三色（RGB）共陰極霧狀LED作為顯示器件。霧狀LED因為封裝外殼的磨砂視覺，使得發出的光更加均勻、朦朧，視覺效果更好，觀感舒適。與微控制器相連接的“LED COM”端分別接在每個三色LED的負極。LED驅動部分如圖4所示，“LED R”、“LED G”、“LED B”對應的端口與分別與三極管對應引腳相接，由三極管在微控制器的控制下，向LED輸送電流。

1.3 獨立按鍵電路部分設計

本設計采用輕觸開關作為功能按鍵來切換顯示效果。由于STC15W408AS上電后端口默認高電平，因此該按鍵采取低電平觸發方式。

1.4 下載接口及供電部分設計

下載接口負責與芯片燒錄器相連接，在本設計中以單排插針作為接口。供電接口采用了安卓手機中的通用貼片Micro USB接口，通用性強。本實驗平臺實物圖如圖3所示，該平臺尺寸為104mm長×26mm寬。

圖2 STC15W408AS的創意實驗平臺實物圖

2 STC15W408AS的軟件設計思路

該創意實驗平臺通過12個三色LED作為效果展示平臺，通過直觀的效果，讓學生在具有趣味效果同時不涉及過度復雜原理的情況下，對單片機知識進行入門學習。學習過程中可以銜接模擬電路、數字電路、C語言程序設計等大一、大二學生正在進行的課程，讓學生能夠融匯貫通這些知識。驗平臺在學生完成焊接后，燒錄演示程序來檢驗焊接質量及效果展示。而更多的效果則是由學生自己來進行創意設計。

演示程序介紹及設計思路：從單片機的入門來說，重點是掌握端口控制、軟件延時、按鍵檢測與去抖動、定時器及中斷的使用。因此示例程序及教學亦要包含上述內容。下面結合一個示例程序主干進行說明片內PWM調用，示例程序如圖3所示。

彩 色 由 Display_Color_Green、Display_Color_Red、Display_Color_Blue這三個數組中的數據來控制，實驗平臺上的12個三色LED的紅綠藍三色由這三個數組分別控制。如：Display_Color_Green[0]至Display_Color_Green[11]。而數組中的數據位置與燈的liangdu一一對應，如要讓第一個燈點的綠色點亮為最亮，那就是：Display_Color_Green[0]=100。需要指出的是，只要顏色混合比例固定，在0-100數值范圍內變化，只會改變這個混色所對應的顏色亮度。

圖3 STC15W408AS的創意實驗平臺實物圖

3 結論

本設計中的STC15W408AS創意實驗平臺，符合“口袋實驗室”實踐教學理念，簡潔的布局使得學生更容易接受,適合作為專本科學生入門單片機學習，實驗平臺效果生動有趣。將多門課程知識在該平臺中融會貫通，用來開發自己的創意效果。讓學生盡快的發現電子專業的巨大魅力。