信息与电气工程学院
单片机应用系统(三级项目)
设计说明书
(2014/2015学年第二学期)
题
目
:
开机次数记忆器设计及实现
专业班级
:
电子信息工程班
学生学号
:
学生姓名
:
指导教师
:
设计周数
:
2周设计成绩
:
2015年X月X日
1、项目设计
1.1
设计要求
(1)以单片机AT89C52为核心,使用24C02串行EEPROM进行存储开机次数;
(2)用LCD1602显示存储的开机次数;
(3)单片机复位一次,从24C02中读取数据,然后加1;
(4)在此基础上可以拓展对一组密码数据存储对比后,才能进入正常界面。
1.2
设计目的(1)培养学生正确的设计思想,理论联系实际的工作作风,严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。
(2)锻炼学生自学软件的能力及分析问题、解决问题的能力。
(3)通过课程设计,使学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资料、标准与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。
(4)巩固、深化和扩展学生的单片机理论知识。
(5)培养学生的团队合作能力。
2、项目设计正文
2.1方案设计
2.1.1设计思路
此次项目设计的目的是实现单片机开机次数的记忆及显示功能,即其复位断电关机都能准确的将开机次数显示在LCD1602显示屏上。根据对项目设计要求和实际应用的分析,选用以单片机AT89C52为核心,使用24C02串行EEPROM进行存储开机次数的方法,使C52单片机的P2.0口和P2.1口分别控制24C02的数据线SDA和时钟信号线SCK来完成数据的读写功能,然后用LCD1602显示屏将24C02中存储的数据显示出来。
具体设计实现的逻辑流程图如图1所示:
图1
逻辑实现流程图
2.1.2主要元器件
(1)
处理器AT89C52,引脚图如图2所示:
图2
AT89C52单片机引脚图
AT89C52是一个低电压,高性能CMOS
8位单片机,片内含8k
bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256
bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。
AT89C52有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2个外中断口,3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,2
个读写口线,AT89C52可以按照常规方法进行编程,也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
(2)
外部存储器24C02
串行E2PROM是基于I2C-BUS的存储器件,遵循二线制协议,由于其具有接口方便,体积小,数据掉电不丢失等特点,在仪器仪表及工业自动化控制中得到大量的应用。具有以下几大特点:
1.宽范围的工作电压1.8v~5.5v
2.低电压技术:
1mA典型工作电流
1uA典型待机电流
3.储存器组织结构
4.2线串行接口,完全兼容I2C总线
5.施密特触发输入噪声抑制
6.硬件数据写保护
7.内部与周期(最大5ms)
8.自动递增地址
9.可按照字节写
10.esd保护大于2.5kV
11.高可靠性:擦写寿命:100万次
数据保持时间:100年
12.无铅工艺,符合RoHS标准
2.2单元电路设计
2.2.1处理器AT89C52引脚的选择
本次项目设计选择的引脚分别为P0口、P2口、RES端口。
P0
口是一组8
位漏极开路型双向I/O
口,也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时,每位能吸收电流的方式驱动8
个TTL逻辑门电路,对端口P0
写“1”时,可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址(低8
位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时,P0
口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要求外接上拉电阻。
P2口
是一个带有内部上拉电阻的8
位双向I/O
口,P2的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4
个TTL
逻辑门电路。对端口P2
写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口,作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。访问外部程序存储器或16
位地数据存储器(例如执行MOVX
@DPTR
指令)时,P2
口送出高8
位地址数据。在访问8
位地址的外部数据存储器(如执行MOVX@RI
指令)时,P2
口输出P2锁存器的内容。Flash编程或校验时,P2亦接收高位地址和一些控制信号。P2.0口和P2.1口分别控制24C02的数据线SDA和时钟信号线SCK来完成数据的读写功能。
RST为复位输入。当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
单片机引脚图连接选择如图3所示:
图3
单片机的引脚连接图
2.2.2
RC复位电路
复位电路图如图4所示:
图4
复位电路图
系统复位的工作过程是在加电时,复位电路通过电容加给RST端一个短暂的高电平信号,此高电平信号随着VCC对电容的充电过程而逐渐回落,即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位,RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。在图4的复位电路中,当VCC掉电时,必然会使RST端电压迅速下降到0V以下,但是,由于内部电路的限制作用,这个负电压将不会对器件产生损害。另外,在复位期间,端口引脚处于随机状态,复位后,系统将端口置为全“1”态。如果系统在上电时得不到有效的复位,则程序计数器PC将得不到一个合适的初值,CPU可能会从一个未被定义的位置开始执行程序。
2.2.3
LCD1602显示屏的连接
LCD1602各引脚的功能如下:
第1脚:VSS为电源地
第2脚:VDD接5V电源正极
第4脚:RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
第5脚:RW为读写信号线,高电平(1)时进行读操作,低电平(0)时进行写操作。
第6脚:E(或EN)端为使能(enable)端。
第7~14脚:D0~D7为8位双向数据端。
单片机的P2.5,P2.6,P2.7分别接LCD1602的RS、RW、E端口,如图5所示:
图5
LCD1602显示屏的连接
2.2.4
24C02的连接
C52单片机的P2.0口和P2.1口分别控制24C02的数据线SDA和时钟信号线SCK来完成数据的读写功能,具体电路图如图6所示:
图6
24C02的连接
2.2.5
整体电路
系统整体仿真电路和实物操作电路如图7和图8所示:
图7
整体仿真电路图
图8
仿真实物图
2.3系统实现程序
#include
#include
sbit
SDA
=
P2^0;
//AT24C01串行数据
5脚
sbit
SCL
=
P2^1;
//AT24C01串行时钟
6脚
int
time=0;
int
time2=0;
typedef
unsigned
char
uint8;
/*
defined
for
unsigned
8-bits
integer
variable
无符号8位整型变量
*/
typedef
signed
char
int8;
/*
defined
for
signed
8-bits
integer
variable
有符号8位整型变量
*/
typedef
unsigned
char
BYTE;
typedef
unsigned
int
WORD;
typedef
bit
BOOL
;
sbit
rs
=
P2^6;
sbit
rw
=
P2^5;
sbit
ep
=
P2^7;
BYTE
code
dis1[]
=
{“TIME“};
BYTE
dis2[10]={“0123456789“};
BYTE
dis3[10]={“0123456789“};
delay(BYTE
ms)
{
//
延时子程序
BYTE
i;
while(ms--)
{
for(i
=
0;
i<
250;
i++)
{
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
}
}
}
BOOL
lcd_bz()
{
//
测试LCD忙碌状态
BOOL
result;
rs
=
0;
rw
=
1;
ep
=
1;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
result
=
(BOOL)(P0
&
0x80);
ep
=
0;
return
result;
}
lcd_wcmd(BYTE
cmd)
{
//
写入指令数据到LCD
while(lcd_bz());
rs
=
0;
rw
=
0;
ep
=
0;
_nop_();
_nop_();
P0
=
cmd;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
ep
=
1;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
ep
=
0;
}
lcd_pos(BYTE
pos)
{
//设定显示位置
lcd_wcmd(pos
|
0x80);
}
lcd_wdat(BYTE
dat)
{
//写入字符显示数据到LCD
while(lcd_bz());
rs
=
1;
rw
=
0;
ep
=
0;
P0
=
dat;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
ep
=
1;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
ep
=
0;
}
lcd_init()
{
//LCD初始化设定
lcd_wcmd(0x38);
delay(1);
lcd_wcmd(0x0c);
delay(1);
lcd_wcmd(0x06);
delay(1);
lcd_wcmd(0x01);
//清除LCD的显示内容
delay(1);
}
////2402程序2
void
AT2401_Delay()
{;;}
void
busy()
{
BYTE
temp;
temp=0x00;
rs=0;
rw=1;
ep=1;
while((temp&0x80)==0x80)
{
ep=0;
_nop_();
ep=1;
_nop_();
}
}
void
AT2401_Start()//启动信号
{
SDA=1;
AT2401_Delay();
SCL=1;
AT2401_Delay();
SDA=0;
AT2401_Delay();
}
void
AT2401_Stop()//停止信号
{
SDA=0;
AT2401_Delay();
SCL=1;
AT2401_Delay();
SDA=1;
AT2401_Delay();
}
void
AT2401_Respons()//响应
{
uint8
i;
SCL=1;
AT2401_Delay();
while((SDA==1)&&(i<250))
i++;
SCL=0;
AT2401_Delay();
}
void
AT2401_Init()//初始化函数
{
SDA=1;
AT2401_Delay();
SCL=1;
AT2401_Delay();
}
void
AT2401_WByte(uint8
date)//写一个字节
{
uint8
i,temp;
temp=date;
for(i=0;i<8;i++)
{
temp=temp<<1;
SCL=0;
AT2401_Delay();
SDA=CY;
AT2401_Delay();
SCL=1;
AT2401_Delay();
}
SCL=0;
AT2401_Delay();
SDA=1;
AT2401_Delay();
}
uint8
AT2401_RByte()//读一个字节
{
uint8
i,k;
SCL=0;
AT2401_Delay();
SDA=1;
AT2401_Delay();
for(i=0;i<8;i++)
{
SCL=1;
AT2401_Delay();
k=(k<<1)|SDA;
SCL=0;
AT2401_Delay();
}
return
k;
}
void
AT2401_WAddr(uint8
address,uint8
date)//指定地址写一个数据
{
AT2401_Start();
AT2401_WByte(0xa0);
AT2401_Respons();
AT2401_WByte(address);
AT2401_Respons();
AT2401_WByte(date);
AT2401_Respons();
AT2401_Stop();
}
uint8
AT2401_RAddr(uint8
address)//指定地址读取一个字节
{
uint8
date;
AT2401_Start();
AT2401_WByte(0xa0);
AT2401_Respons();
AT2401_WByte(address);
AT2401_Respons();
AT2401_Start();
AT2401_WByte(0xa1);
AT2401_Respons();
date=AT2401_RByte();
AT2401_Stop();
return
date;
}
void
wr_com(BYTE
com)
{
ep=0;
rs=0;
rw=0;
P0=com;
_nop_();
ep=1;
_nop_();
ep=0;
}
void
wr_data(BYTE
date)
{
busy();
ep=0;
rs=1;
rw=0;
P0=date;
_nop_();
ep=1;
_nop_();
ep=0;
}
///////////////////////////////////////
///////////////////////////////////////
main()
{
BYTE
i;
lcd_init();
//
初始化LCD
AT2401_Init();
time
=
AT2401_RAddr(0x01);
time2
=
AT2401_RAddr(0x02);
if(time>=9)
{
AT2401_WAddr(0x01,0);
time2+=1;
}
time+=1;
if(time2>9&&time>=9)
{
time=0;
time2=0
;
}
AT2401_WAddr(0x01,time);
AT2401_WAddr(0x02,time2);
lcd_pos(4);
//
设置显示位置为第一行的第5个字符
i
=
0;
while(dis1[i]
!=
'\0')
{
//
显示字符“TIME“
lcd_wdat(dis1[i]);
i++;
}
lcd_pos(0x49);
//
设置显示位置为第二行第一位字符
dis2[time];
lcd_wdat(dis2[time]);
//
显示字符
delay(1);
lcd_pos(0x48);
//
设置显示位置为第二行第二位字符
dis2[time2];
lcd_wdat(dis3[time2]);
//
显示字符
while(1);
}
3、项目设计总结
通过此次课程设计,使我更加扎实的掌握了有关单片机应用系统设计方面的知识,在设计过程中虽然遇到了一些问题,但经过一次又一次的思考,一遍又一遍的检查终于找出了原因所在,也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知,通过亲自动手制作,使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
课程设计诚然是一门专业课,给我很多专业知识以及专业技能上的提升,同时又是一门讲道课,一门辩思课,给了我许多道,给了我很多思,给了我莫大的空间。同时,设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计,我掌握了AT89C52、24C02和LCD1602的基本知识和连接测试,也通过查资料熟悉了外部存储24C02的工作原理。了解了C语言程序在单片机系统设计中的应用,掌握了系统电路的调试方法。
在此次的课程设计过程中,也对团队精神的进行了考察,我们小组三个人分工合作,查资料、电路设计、程序设计、硬件实物仿真都做得有条不紊,我们配合越来越默契,有问题一起解决,在成功后一起体会喜悦。果然是团结就是力量,只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。我认为,此次课设不仅培养了我们独立思考、团队协作、动手操作的能力,在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是,我们学会了很多自主学习的方法。而这是日后最实用的,真的是受益匪浅。要面对社会的挑战,只有不断的学习、实践,再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。
4、参考文献
[1]
张毅刚,彭喜元,董继成.单片机原理及应用.北京:高等教育出版社,2003.[2]
史良.LCD12864显示模块与微处理器的接口设计
[J].矿业安全与环保,1999.项目设计
评
语
项目设计
成绩
指导教师
(签字)
****年**月**日