单片机开机次数记忆器的设计及实现

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

（2024/2024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

：

2024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，2024.[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