单片机开机次数记忆器设计及实现

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 <reg51.h> #include <intrins.h> 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