STC51单片机自动ISP下载电路设计

51单片机可以通过ISP下载方式烧写程序，常用的工具为USB/TTL，常用的芯片有MAX232、CH340G等。下面介绍以CH340G芯片设计的ISP下载电路。

1. 51单片机程序下载原理

51单片机程序烧写接口为RXD和TXD，即UART口，这两个接口是通信口，配合不同的芯片可以实现不同的通讯方式。如果连接MAX232即可实现232通信，如果连接MAX3082即可实现RS485通讯。下载程序正是通过这两个接口来实现的。下载方式如下图所示。单片机的RXD和TXD要与USB/TTL设备的TXD和RXD交叉连接才能实现下载。

2. CH340G芯片介绍

CH340是一个USB总线的转接芯片，实现USB转串口、USB转IrDA红外或者USB转打印口。是一款比较成熟的国产芯片，价格在1.5元左右。

具有如下特点：

全速USB设备接口，兼容USB V2.0，外围元器件只需要晶体和电容。

仿真标准串口，用于升级原串口外围设备，或者通过USB增加额外串口。

计算机端Windows操作系统下的串口应用程序完全兼容，无需修改。

硬件全双工串口，内置收发缓冲区，支持通讯波特率50bps～2Mbps。

支持常用的MODEM联络信号RTS、DTR、DCD、RI、DSR、CTS。

通过外加电平转换器件，提供RS232、RS485、RS422等接口。

支持IrDA规范SIR红外线通讯，支持波特率2400bps到115200bps。

软件兼容CH341，可以直接使用CH341的驱动程序。

支持5V电源电压和3.3V电源电压。

提供SSOP-20和SOP-16无铅封装，兼容RoHS

3. 电路设计

CH340G的下载电路如下图所示。

P2为USB接口，CH340G的TXD与单片机的RXD连接，CH340G的RXD和单片机的TXD连接。图中的CH340G用的是5V供电，如果用3.3V供电的话第4脚要连接到3.3V。由于STC51单片机在下载程序的时候要断电再重新上电，所以单片机部分的电源设计如下图所示：

为了实现单片机电源的断电再上电(注意：这里是指单片机的电源而不是整个电路的电源)，在单片机的电源脚上加了一个X1跳线。

4. 使用效果

使用STC的软件STC-ISP来下载。

下载步骤如下：

执行到第4步，点击下载之后要将电路板上的X1断开再接上即可实现单片机程的下载。

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51单片机程序下载、ISP及串口基础知识

本文详细介绍了串口、51单片机的ISP下载等基础知识，已经学过单片机的也可以看看，加强一下对这方面的了解。

串口

串行接口简称串口，也称串行通信接口，是采用串行通信方式的扩展接口。

我们比较熟悉的USB接口，全名通用串行总线(Universal Serial BUS)，就属于串口。

串行接口按电气标准及协议来分还包括UART、RS232、RS422、RS485等。

老式的台式计算机和部分笔记本上则有RS232串口，这里RS232指的是RS232电平的串口。后来由于这种串口使用很少、速度较慢、体积较大而逐渐在笔记本甚至台式机上被淘汰了。而51单片机等中含有UART串口，UART这里指的是TTL电平的串口。

UART与RS232区别主要在于其电平定义不同。TTL电平是5V的，而RS232是负逻辑电平，它定义+5~+12V为低电平，而-12~-5V为高电平。

标准串口即RS232串口(通常指COM接口)，如图。

由于USB接口与单片机的TTL串口无法直接连接，一般通过转换芯片来连接。连接到USB接口的转换芯片一般需要在电脑上安装驱动。

USB转RS232串口(常用转换芯片为CH341，价格10-20元)

RS232转TTL(电平转换芯片MAX232)

MAX232电路图

USB转TTL串口(常称为USB转TTL升级小板，USB-TTL转接板，常用转换芯片为PL2303，价格6-10元)

PL2303电路图

USB - RS232串口 - TTL串口 转接板

USB-RS232电路图

通常成品学习板上都是USB接口或者RS232串口+USB接口。一方面USB接口负责给单片机供电，另一方面，USB转TTL或RS232转TTL已经集成的学习板上。

51单片机程序的烧写

我们最常见的51单片机是美国Atmel公司生产的AT系列单片机和中国宏晶公司生产的STC系列单片机。早期的AT89C51系列(89后面是字母C)单片机，下载程序时需要使用专门的烧写器烧写进去，单片机烧写程序时必须从电路上取下来，非常麻烦。后来推出了支持ISP(In System Programming)在线编程的AT89S51系列单片机，只需连接几根线即可烧写程序，也不需取下单片机。

标准10芯ISP插头

如图，学习板的左上角为标准10芯ISP插座

标准10芯ISP插座的接口定义

ISP下载电路图

AT89S51系列单片机下载程序时，计算机端可使用ProgISP等软件来下载。

AT89S51系列单片机的ISP下载是通过P1^5、P1^6、P1^7、RST引脚来下载的，而宏晶国产STC单片机则具有串口ISP功能，可直接使用串口，将程序下载进单片机。即将USB转TTL的TXD接单片机的RXD，RXD接单片机的TXD(实际中一些TTL转接板可能会把TXD、RXD标反，如果反了，交换即可)。STC系列的单片机在上电的时候会执行在ISP FLASH的ISP程序。只要在串口上收到连续的0x7F，便会进入ISP模式。所以STC单片机下载程序时，需要先在计算机端程序中点下载，然后给单片机通电。另外STC单片机需使用宏晶专用的单片机下载程序STC-ISP下载。

下载程序顺序如下：

1、设置单片机型号，COM口，波特率等参数。

2、装载好要烧的单片机程序。

3、点击“下载”。

4、给单片机上电。

5、下载软件显示：正在下载....

6、下载完成。

STC-ISP软件：

下载程序时注意，如果使用USB接口转串口的需安装对应驱动(PL2303、CH341等)。安装好驱动后连接上学习板或下载线，可以在设备管理其中看到相应的串口，如图：

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