引言
    STC單片機是我國宏晶公司研制的一系列51單片機。STC單片機以傳統(tǒng)的8051單片機為基礎，經過技術改進和資源擴展，具有片內資源豐富、運算速度快、價格低等優(yōu)點。STC單片機下載程序不需要編程器燒寫，可以通過串口下載。美中不足的是，STC單片機下載時必須進行冷啟動，即下載信號加到單片機串口以后必須對單片機斷電再上電，這給用戶帶來了一些不便。尤其是反復調試程序需要多次下載時，顯得更加繁瑣。
    為了解決這一問題，有必要研制一種STC單片機專用的自動下載系統(tǒng)，使系統(tǒng)接收到上位機發(fā)往單片機的下載信號后，自動冷啟動STC單片機，完成下載任務。

1 原理分析
    STC單片機下載時，需要使用宏晶公司提供的STCISP軟件。下載開始時，上位機軟件首先向單片機發(fā)出下載命令。自動下載系統(tǒng)收到上位機對單片機發(fā)出的下載命令后，實現(xiàn)對單片機的斷電、上電冷啟動操作。單片機經冷啟動后，收到命令數(shù)據流后作出回應，開始下載程序。需要注意的是，單片機在正常工作中，串口有可能接收數(shù)據，由于自動下載系統(tǒng)與單片機串口連接，因而系統(tǒng)必須具有自動判斷接收的數(shù)據流是否為下載命令的能力，保證及時冷啟動目標單片機。
    為了檢測下載程序的命令數(shù)據流，可以采用如下方法：從PC的串口引出連接線，接至PC的另一個串口，用串口調試助手打開；用STC-ISP軟件發(fā)送下載命令，可以檢測到在波特率為9 600 bps的情況下，該軟件持續(xù)向單片機發(fā)送十六進制的0x80；當自動下載系統(tǒng)連續(xù)接收到足夠數(shù)量的0x80時，即可判定接收到了下載命令數(shù)據流，從而進入冷啟動程序。

2 系統(tǒng)硬件設計
2．1 主控芯片STC15F104E簡介
    自動下載系統(tǒng)需要接收上位機發(fā)往目標單片機的下載命令程序流，并對目標單片機進行冷啟動。STC15F104E是宏晶公司研發(fā)的一款單片機，具有省去一些外部電路而功能較全面的優(yōu)點。
    該單片機的特點有：
    ◆內部集成了可靠復位，省去了外部復位電路。
    ◆內部集成了R／C時鐘(在常溫下僅有5‰溫漂)，省去了外部晶振。
    ◆內部集成了2個16位可重裝載定時器，與普通8051單片機兼容。
    ◆為DIP8／SOP8封裝，體積較小，功耗較低。
    ◆增強型8051內核，單時鐘周期，信號處理速度快，實時性較好。
    由于STC15F104E可以省去傳統(tǒng)單片機的復位電路、外部晶振電路，且采用貼片封裝，因此占用電路板面積非常小，適合集成在電路板上，因而作為本系統(tǒng)的主控芯片。
2．2 主控電路
    如圖1所示，整個系統(tǒng)以STC15F104E為核心進行設計。STC15F104E的P3．0腳與目標單片機STC89C52RC的串口接收端相連，即將發(fā)往目標單片機的信號連接到自動下載系統(tǒng)，實現(xiàn)信號的獲取和處理。由丁自動下載系統(tǒng)不需要發(fā)出任何信息，STC15F104E的P3．1引腳懸空，不與目標單片機相連。

    對目標單片機進行冷啟動，實現(xiàn)斷電、再上電，可以用三極管作為電子開關實現(xiàn)。必須注意到的是，三極管的最大可通過電流不要小于單片機電路的所需電流。如果三極管僅作為單片機供電的開關，由于STC89系列單片機的正常丁作模式功耗為2～7 mA，90系列三極管通常情況下可以滿足需求。但在某些情況下，單片機的串口上電后會給單片機供電，使單片機各引腳電平處于不確定的狀態(tài)，因而必須對目標電路板整體進行冷啟動，三極管必須滿足目標電路板的總電流需求。由于三極管8550的最大可通過電流為1．5 A，可以滿足絕大多數(shù)電路的供電需求。所以選擇三極管8550連接到目標單片機STC89C52RC的VCC腳，作為對其冷啟動的開關。
    如圖1所示，D1為指示燈，其亮滅可以通過STC15F104E的P3．3腳控制。在程序中加入相應的語句即可實現(xiàn)燈的亮滅與閃爍，以顯示系統(tǒng)的狀態(tài)。

3 系統(tǒng)軟件設計
    STC單片機自動下載系統(tǒng)軟件流程如圖2所示。在初始化后，系統(tǒng)循環(huán)檢測是否接收到下載信號；經過判斷證實接收到下載信號后，就切斷目標單片機電源；等待適當?shù)臅r間后，再給目標單片機上電。單片機正常工作期間，系統(tǒng)接收到發(fā)往目標單片機串口的非下載命令程序，經自動判斷后不作任何動作。

3．1 串口模擬程序
    由于STC15F104E沒有串口，因而必須利用定時器模擬串口。其方法是，定義一個常量，根據所需要的波特率對該常量賦值，并將該常量值賦到定時所用的寄存器中。在模擬外部晶振為11．059 2 MHz、波特率為9 600 bps的情況下，設置常量BAUD為0xFE80，并將該常量賦值到TL1、TH1兩個寄存器中，實現(xiàn)定時。每到相應時間觸發(fā)定時中斷程序，將外部引腳的狀態(tài)讀入并存入預先設定的數(shù)組中，完成模擬串口讀入字節(jié)的任務。
3．2 下載命令檢測程序
    在STC上位機軟件發(fā)出的下載命令中，波特率為9 600 bps時數(shù)據流為連續(xù)的0x80。由于在單片機正常工作時也有可能接收0x80，下載系統(tǒng)只有嚴格檢測到連續(xù)多個0x80時，才能判斷為接收到了下載命令。如果其中有一個不是0x80，則重新檢測計數(shù)。這里設定為當系統(tǒng)連續(xù)接收到200個0x80時，判定為接收到了下載命令。
3．3 冷啟動操作和指示燈程序
    接收到下載命令后，STC15F104E首先關閉定時器中斷，停止模擬串口的接收工作。之后將P3．4置1，切斷目標單片機的電源。延遲1～2 s后置0，恢復對目標單片機的供電。考慮到STC上位機下載軟件從發(fā)送下載命令到單片機開始下載大約需要1～2 s的時間，恢復供電后需要繼續(xù)延遲5 s，保證目標單片機已經開始下載后再啟動定時器中斷。
    STC單片機接收到下載命令后，必須作出回應才能進行下載。上位機發(fā)出的下載信號同時發(fā)送到目標單片機和自動下載系統(tǒng)，自動下載系統(tǒng)中的單片機的P3．1腳懸空，而目標單片機的P3．1與上位機串口相連。這樣，只有目標單片機能夠回應下載命令實現(xiàn)下載，自動下載系統(tǒng)中的單片機不能回應下載命令，避免了對上位機的干擾。

結語
    本文針對STC單片機冷啟動下載的特點，設計了STC單片機自動下載系統(tǒng)，自動判斷下載命令并對目標單片機實現(xiàn)自動冷啟動下載。由于自動下載系統(tǒng)是以STC15F104E為核心，在使用前仍然需要以傳統(tǒng)冷啟動方式將代碼下載到STC15F104E中，之后才可以對目標單片機實現(xiàn)自動下載。STC單片機自動下載系統(tǒng)省去了操作人員手動開關電源的不便，避免了相應的機械損耗，具有較高的實用價值。