科信-信息2班15號史進秋

1、1. 課程設計與實現(xiàn)的要求與目的 1.1課程設計與實現(xiàn)的要求  以單片機52為核心，使用24C02串行EEPROM進行存儲開機次數(shù)，用LCD1602顯示存儲的開機次數(shù)，并且單片機復位1次，從24C02中讀取數(shù)據(jù)，然后加1。1.2課程設計與實現(xiàn)的目的  單片機自20世紀70年代問世以來，以其極高的性能價格比，受到人們的重視和關注，應用很廣，發(fā)展很快。單片機體積小，重量輕，抗干擾能力強，環(huán)境要求不高，價格低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)較為容易。由于具有上述優(yōu)點，在我國，單片機已廣泛地應用在工業(yè)自動化控制、自動檢測、智能儀器儀表、家用電器、電子電力、機電一體化設備等各個

2、方面。  而此次設計與實現(xiàn)的目的是通過對單片機機與24C02存儲芯片串行通信設計，結(jié)合以前所學的專業(yè)知識，通過這次的設計，把理論聯(lián)系到實際。通過對課題的分析，了解課題的任務，進行實際操作，從而更好的地鍛煉我們的實際動手操作能力。另外，提高學習能力，提高對一個陌生的芯片從查找到學習，到會運用的能力。2.組員分工 2.1 任務分配 成員一：主要搜集存儲器24C02的相關資料及電路設計和程序設計全過程的的討論。 成員二：主要搜集顯示器1602的相關資料及電路設計和程序設計的全過程的討論。 成員三：為該組組長，主要搜集與本設計與實現(xiàn)相關的單片

3、機知識，及電路設計和程序設計的全過程的討論。3.開機次數(shù)記憶器的設計 3.1總體設計思路  該系統(tǒng)的功能概括起來就是能測量開機次數(shù)。要完成此功能，關鍵在次數(shù)的寫入和讀出，因此只要能累計關機或復位次數(shù)，并且能在開機后讀出來，即可實現(xiàn)記錄的功能。我們采用89C52和24C02作為基本元件. 以口P2.1和P2.0來控制24C02的時鐘信號線SCL和數(shù)據(jù)線SDA, 在按下開關或復位鍵后, 通過這兩個口來使24C02達到數(shù)據(jù)的接收和寫入的目的,在電路重新工作的時候，又從24C02中讀數(shù)并通過顯示電路顯示顯示出來。  載入程序，自動初始化，在液

4、晶屏上顯示開機次數(shù)，將程序燒入到芯片時，顯示的第一次為0。然后進行判斷是否有操作：若是復位，則存儲在24C02中的數(shù)據(jù)加1，然后立即讀出顯示在液晶屏上；若是關機，則24C02里面的數(shù)據(jù)加1，在再次開機時將數(shù)據(jù)讀出顯示在數(shù)碼管上。其整個流程圖如圖1-1 主程序流程圖 3.2 系統(tǒng)整體框圖圖3-1 主程序框圖3.3 STC89C52單片機的工作原理和工作設計   強大功能的單片機是此課程設計的主要芯片之一，它的工作原理影響到整個課程設計，因此，我進行設計前我們有必要了解下單片機的基本知識。在了解了單片機的基本知識后，我們對單片機各引腳進行相應的設計。3.3.

5、1 STC89C52單片機的引腳  主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入，接5V電源GND(Pin20)：接地線外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。可編程輸入/輸出引腳（32根）STC89

6、C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個口有8位（8根引腳），共32根。PO口（Pin39Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位準雙向I/O口線，名稱為P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位準雙向I/O口線，名稱為P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位準雙向I/O口線，名稱為P3.0P3.73.3.2 STC89C52單片機主要功能如表3-1所示 STC89C52主要功能表主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復擦寫Flash ROM32個雙向I/O口256x8bit內(nèi)部R

7、AM3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率0-24MHz2個串行中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設置睡眠和喚醒功能 表3-1 3.4 24c02的工作原理 3.4.1 AT24c02的基本介紹  AT24C02是美國Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM，內(nèi)含256×8位存儲空間，具有工作電壓寬(2.55.5 V)、擦寫次數(shù)多(大于10000次)、寫入速度快(小于10 ms)、抗干擾能力強、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點。而且他是采用了I2C總線式進行

8、數(shù)據(jù)讀寫的串行器件，占用很少的資源和IO線，并且支持在線編程，進行數(shù)據(jù)實時的存取十分方便。AT24C02中帶有的片內(nèi)地址寄存器。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動加1，以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時間，一次操作可寫入多達8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。I2C總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線。他通過SDA(串行數(shù)據(jù)線)及SCL(串行時鐘線)兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識別每個器件。 AT24C02正是運用了I2C規(guī)程，使用主從機雙向通信，主機(通常為單片機)和從機(AT24C02)均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機產(chǎn)

9、生串行時鐘信號(通過SCL引腳)并發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和停止的條件。無論是主機還是從機，接收到一個字節(jié)后必須發(fā)出一個確認信號ACK。AT24C02的控制字由8位二進制數(shù)構成，在開始信號發(fā)出以后，主機便會發(fā)出控制字，以選擇從機并控制總線傳送的方向。 3.3.2 IIC總線的介紹  IIC 即Inter-Integrated Circuit，這種總線類型是由菲利普半導體公司在八十年代初設計出來的，主要是用來連接整體電路（ICS） ，IIC是一種多向控制總線，也就是說多個芯片可以連接到同一總線結(jié)構下，同時每個芯片都可以

10、作為實施數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂圃?。這種方式簡化了信號傳輸總線。 I2C總線進行數(shù)據(jù)傳送時，時鐘信號為高電平期間，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，只有在時鐘線上的信號為低電平期間，數(shù)據(jù)線上的高電平或低電平狀態(tài)才允許變化。起始和終止信號 ：SCL線為高電平期間，SDA線由高電平向低電平的變化表示起始信號；SCL線為高電平期間，SDA線由低電平向高電平的變化表示終止信號。 數(shù)據(jù)傳送格式:字節(jié)傳送與應答 每一個字節(jié)必須保證是8位長度。數(shù)據(jù)傳送時，先傳送最高位（MSB），每一個被傳送的字節(jié)后面都必須跟隨一位應答位（即一幀共有9位）。如果一段時間內(nèi)沒有收到從機的應答信號，則自動

11、認為從機已正確接收到數(shù)據(jù)。3.4.3 AT24c02的具體介紹 特性 u 與400KHz I2C 總線兼容 u  1.8 到6.0 伏工作電壓范圍 u 低功耗CMOS 技術 u 寫保護功能當WP 為高電平時進入寫保護狀態(tài) u 頁寫緩沖器自定時擦寫周期 1,000,000 編程/擦除周期 u 可保存數(shù)據(jù)100 年 8 腳DIP SOIC&#

12、160;或TSSOP 封裝 u 溫度范圍商業(yè)級工業(yè)級和汽車級 SDA 串行數(shù)據(jù)/地址 CAT24WC01/02/04/08/16 雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收SDA 是一個開漏 輸出管腳可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進行線或wire-OR A0 A1 A2 器件地址輸入端 這些輸入腳用于多個器件級聯(lián)時設置器件地址當這些腳懸空時默認值為0 24WC01 除外 當使用24WC01 或24WC02&

13、#160;時最大可級聯(lián)8 個器件如果只有一個24WC02 被總線尋址這三個地 址輸入腳A0 A1 A2 可懸空或連接到Vss 如果只有一個24WC01 被總線尋址這三個地址輸入 腳A0 A1 A2 必須連接到Vss 當使用24WC04 時最多可連接4 個器件該器件僅使用A1 A2 地址管腳A0 管腳未用可以連 接到Vss 或懸空如果只有一個24WC04 被總線尋址A1 和A2&

14、#160;地址管腳可懸空或連接到Vss 當使用24WC08 時最多可連接2 個器件且僅使用地址管腳A2 A0 A1 管腳未用可以連接到 Vss 或懸空如果只有一個24WC08 被總線尋址A2 管腳可懸空或連接到Vss 當使用24WC16 時最多只可連接1 個器件所有地址管腳A0 A1 A2 都未用管腳可以連接到 Vss 或懸空 WP 寫保護 如果WP 管腳連接到Vcc 

15、;所有的內(nèi)容都被寫保護只能讀當WP 管腳連接到Vss 或懸空允許 器件進行正常的讀/寫操作 極限參數(shù) 工作溫度工業(yè)級-55 +125 商業(yè)級0 +75 貯存溫度-65 +150 各管腳承受電壓-2.0 Vcc+2.0V Vcc 管腳承受電壓-2.0 +7.0V 封裝功率損耗Ta=25 1.0W焊接溫度(10 秒) 300 輸出短路電流100mA 分布電容 TA=25 

16、, f =1.0MHz, Vcc =5V 3.4.4 AT24c02的存、取編程 AT24C02的芯片地址，1010為固定，A0，A1，A2正好與芯片的1，2，3引角對應，為當前電路中的地址選擇線，三根線可選擇8個芯片同時連接在電路中，當要與哪個芯片通信時傳送相應的地址即可與該芯片建立連接，TX-1B實驗板上三根地址線都為0。最后一位R/W為告訴從機下一字節(jié)數(shù)據(jù)是要讀還是寫，0為寫入，1為讀出。3.5 1602液晶簡介 3.5.1. 1602的特點 液晶顯示屏是以若干個5´8

17、或5´11點陣塊組成的顯示字符群。每個點陣塊為一個字符位，字符間距和行距都為一個點的寬度。 主控制驅(qū)動電路為HD44780或其他全兼容電路，如SED1278（SEIKO EPSON）、KS0066（SAMSUNG）、NJU6408（NER  JAPAN RADIO）。 具有字符發(fā)生器ROM可顯示192種字符（160個5´7點陣字符和32個5´10點陣字符。 具有64個字節(jié)的自定義字符RAM，可自定義8個5´8點陣字符或四個5´11點陣字符。 具有80個字節(jié)的RAM。

18、 單+5V電源供電。3.5.2引腳功能  共16個引腳，各引腳詳情見表3-2  表3-23.5.3 1602 指令簡述如下： 清屏（0x01） 把空碼20H寫入DDRAM的全部單元。 地址計數(shù)器AC清零，光標歸位。 設置I/D=1，使AC處于自動加1模式。 歸位（0x02） 使AC清零，還可以使發(fā)生位移的畫面返回00H處顯示，光標或是閃爍將回到原點00H處。 輸入方式（0000，01，I/D，S） 該指令設置單片機讀、寫DDRAM或CGRAM后，AC的變化

19、方向，該指令有兩個參數(shù)： I/D：I/D=1 AC自動加1，光標右移；I/D=0 AC自動減1，光標左移。 S：設置在寫入DDRAM數(shù)據(jù)后，顯示屏上的畫面全部向左或向右平移一個字符位。 S=0：無效，S=1有效。 S=1、I/D=1，畫面左移。 S=1、I/D=0，畫面右移。 顯示開關控制（0000，1，D，C，B） 該指令控制顯示效果，帶有三個參數(shù)： D：顯示開關，D=1時，允許顯示屏顯示；D=0，不允許顯示屏顯示。 C：光標開關，C=1時，允許顯示屏顯示光標；C=0時，不允許顯示光

20、標。光標位置由AC控制。 B：閃爍開關，使一個字符位交替全亮或是全暗，閃爍頻率為2.4Hz。閃爍位置由AC控制。 B=1，閃爍；B=0，不閃爍。 光標或畫面位移（0001，S/C，R/L，0，0） 執(zhí)行該指令時，光標或顯示屏上的畫面將左移或右移一個字符位置。 S/C：位移對象選擇，S/C=1時，畫面位移，S/C=0時光標位移。 R/L：位移方向選擇，R/L=1時為右移，R/L=0時為左移。 功能設置（001，DL，N，F(xiàn)，00） 該指令HD44780的初始化設置指令，單片機必須使用這條指令初始化HD44780，該指

21、令有三個參數(shù)：DL：總線數(shù)據(jù)位數(shù)，DL=0，總線為4位，DL=1，總線為8位。  N：顯示屏顯示行數(shù)，N=0為1行，N=1為2行。  F：字符格式，F(xiàn)=0為5×7點陣，F(xiàn)=1為5×10。 CGRAM地址設置（指令碼：01 A5，A4，A3，A2，A1，A0） 該指令將CGRAM的6位地址碼00H3FH寫入地址計數(shù)器AC內(nèi)，隨后單片機將對CGRAM操作。 DDRAM地址設置（指令碼：0 A6，A5，A4，A3，A2，A1，A0） 該指令將DDRAM的7位地址碼送入地址計數(shù)器AC

22、內(nèi)，隨后單片機對DDRAM操作，DDRAM的地址范圍是： N=0（1行字符）00H4FH N=1（2行字符）第1行：00H27H， 第2行：40H67H DF與AC DF與AC 當單片機讀操作時（RS=0，R/W=1），讀出1位忙標志（BF）和7位地址計數(shù)器AC的組合，格式為：其中AC的值可以是DDRAM的地址，也可以是CGRAM的地址。 寫入DDRAM或是CGRAM 單片機把要寫入DDRAM或CGRAM的數(shù)據(jù)寫入HD44780中，需要首先寫入地址設置指令，選擇DDRAM或是CGRAM，然后是設置地址計數(shù)器AC的自

23、動修改方式。 讀取DDRAM或是CGRAM4. 開機次數(shù)記憶器的實現(xiàn) 4.1 硬件實現(xiàn) 4.1.1復位電路的實現(xiàn) 復位電路是使單片機初始化，即使單片機重新開始執(zhí)行程序。當復位開關按下，RST由高電平變?yōu)榈碗娖?，則程序從頭開始執(zhí)行。通常選擇C=1030F，R=1K，本設計采用的電容值為10F的電容和電阻為10k電阻。在接通電源瞬間，電容充電因此相當于短路，復位腳相當于接高電平，等電源平穩(wěn)后電容起到隔離直流電平的作用，復位腳通過電阻接地處于低電平，這樣就相當于在復位腳輸入了一個高電平脈沖起到復位作用。在此次課程設計電路中復位實現(xiàn)次數(shù)加一。

24、電路參考如下圖4-1 復位電路。 圖4-14.1.2 晶振電路晶振，在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡，電工學上這個網(wǎng)絡有兩個諧振點，以頻率的高低分其中較低 的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當?shù)慕咏谶@個極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個電感，所以只要晶 振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會組成并聯(lián)諧振電路。這個并聯(lián)諧振電路加到一個負反饋電路中就可以構成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄， 所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。 

25、; 圖4-25.  電路仿真及測試5.1 電路仿真圖  圖5-15.2 實物圖 圖5-2 實物演示圖6. 程序代碼#include <reg52.h>#include <intrins.h> typedef unsigned char uint8; /無符號8位整型變量 typedef signed char int8; /有符號8位整型變量typedef unsigned char byte;typedef bit BOOL ; sbit sda=P20; /EEPROM AT24C02 串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端 sbit scl=P21; /EEPR

26、OM AT24C02 串行時鐘輸入端sbit rs= P33;sbit rw = P34;sbit en = P35;int time=0;int time2=0;byte code dis1 = "TIME"byte dis210="0123456789" byte dis310="0123456789"void delay(byte ms)/ 延時子程序byte i;while(ms-)for(i = 0; i< 255; i+)_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /1602程序BOOL lcd

27、_bz()/ 測試LCD忙碌狀態(tài)BOOL result;rs = 0;rw = 1;en = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();result = (BOOL)(P0 & 0x80);en = 0;return result;void lcd_wcmd(byte cmd)/ 寫入指令數(shù)據(jù)到LCDwhile(lcd_bz();rs = 0;rw = 0;en = 0;_nop_();_nop_();P0 = cmd;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();en = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();

28、en = 0;void lcd_pos(byte pos)/設定顯示位置lcd_wcmd(pos | 0x80);void lcd_wdat(byte dat)/寫入字符顯示數(shù)據(jù)到LCDwhile(lcd_bz();rs = 1;rw = 0;en = 0;P0 = dat;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();en = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();en = 0;void lcd_init()/LCD初始化設置lcd_wcmd(0x38);/設置16×2顯示，5×7點陣，8位數(shù)據(jù)接口delay(1);lcd_

29、wcmd(0x0c);/設置開顯示，不顯示光標delay(1);lcd_wcmd(0x06);/寫一個字符后地址指針加一且光標加一delay(1);lcd_wcmd(0x01);/清除LCD的顯示內(nèi)容delay(1);/2402程序void AT2402_Delay() /延時;void busy() byte temp; temp=0x00; rs=0; rw=1; en=1; while(temp&0x80)=0x80) en=0;_nop_();en=1;_nop_(); void AT2402_Start() /啟動信號/vc=1;/vc=0;sda=1;AT2402_Dela

30、y();scl=1;AT2402_Delay();sda=0;AT2402_Delay();void AT2402_Stop() /停止信號sda=0;AT2402_Delay();scl=1;AT2402_Delay();sda=1;AT2402_Delay();void AT2402_Respons() /應答信號uint8 i;scl=1;AT2402_Delay();while(sda=1)&&(i<250)i+;scl=0;AT2402_Delay();void AT2402_Init() /24C02初始化函數(shù)sda=1;AT2402_Delay();scl=

31、1;AT2402_Delay();void AT2402_WByte(uint8 date) /寫一個字節(jié)到24C02uint8 i,temp;temp=date;for(i=0;i<8;i+)temp=temp<<1;scl=0;AT2402_Delay();sda=CY;AT2402_Delay();scl=1;AT2402_Delay(); scl=0;AT2402_Delay();sda=1;AT2402_Delay();uint8 AT2402_RByte() /讀一個字節(jié)到24C02uint8 i,k;scl=0;AT2402_Delay();sda=1;AT24

32、02_Delay();for(i=0;i<8;i+)scl=1;AT2402_Delay();k=(k<<1)|sda;scl=0;AT2402_Delay();return k;void AT2402_WAddr(uint8 address,uint8 date)/指定地址寫一個數(shù)據(jù) AT2402_Start();AT2402_WByte(0xa0);AT2402_Respons();AT2402_WByte(address);AT2402_Respons();AT2402_WByte(date);AT2402_Respons();AT2402_Stop();uint8 A

33、T2402_RAddr(uint8 address)/指定地址讀取一個字節(jié)uint8 date;AT2402_Start();AT2402_WByte(0xa0);AT2402_Respons();AT2402_WByte(address);AT2402_Respons();AT2402_Start();AT2402_WByte(0xa1);AT2402_Respons();date=AT2402_RByte();AT2402_Stop();return date;void wr_com(byte com) en=0; rs=0; rw=0; P0=com; _nop_(); en=1; _nop_(); en=0;void wr_data(byte date) busy(); en=0; rs=1; rw=0; P0=date; _nop_(); en=1; _nop_(); en=0