1、學號：課程設計課程名稱計算機硬件綜合設計設計題目EEPROM器件學院/專業計算機科學與技術班級 0804學號姓名黃棟指導教師李春林日期 2011年6月23日課程設計任務書學生姓名： 黃棟專業班級：0804指導教師：李春林工作單位：計算機科學與技術學院題 目: EEPROM器件初始條件：1. 課程設計使用ZG211硬件綜合實驗平臺（8051單片機），使用AT24C01接口芯片和輔助芯片以及器件；2. ZG211有程序設計集成開發環境，程序設計語言為C語言；3. ZG211硬件綜合實驗平臺使用說明書；要求完成的主要任務:（包括課程設計工作量及其技術要求，撰寫說明書具體要求）1. 學習使用ZG211

2、硬件綜合實驗平臺，程序設計集成開發環境；2. 根據課程設計題目，進行需求分析，搞清楚課程設計需要設計需求和需要解決的設計內容。3. 查閱和學習課程設計題目需要的接口芯片資料，掌握I2C接口芯片的使用方法和編程要領。查閱和學習課程設計題目需要的輔助芯片以及器件資料。4. 設計接口芯片和輔助芯片以及器件與8051單片機連接硬件電路原理圖。5. 設計與硬件電路原理圖對應的C語言程序（或8051匯編語言）。給出程序流程圖。在集成開發環境中調試程序。給出程序的詳細注釋。能夠解釋使用程序模擬電路時序信號和數據。6. 撰寫課程設計報告，1）詳細陳述以上的設計過程；2）詳細陳述電路的調試過程。時間安排：第17

3、周：1. 熟悉ZG211硬件綜合實驗平臺，KEILC UVISION2集成開發環境；查閱接口芯片資料，熟悉接口芯片和它的使用方法。2. 設計硬件電路原理圖，。第18周：1. 使用C語言或匯編語言設計和調試接口程序。2. 撰寫計算機硬件綜合設計報告。指導教師簽名：年月日系主任（或責任教師）簽名：年月日EEPROM 器件1. 實驗目的掌握IO 口操作；掌握顯示及鍵盤芯片的運用；掌握I2C總線操作。2.實驗設備PC 機一臺；ZG-211 單片機系統實驗板一塊實驗連接線若干并口編程線一根串口通訊線一根配套電源1 個芯片：CH451,89S52,CD4052,3.實驗要求使用ZG211實驗板，進行接口設

4、計，使設計電路達到具有如下功能：能正常操作LED 數碼顯示能通過中斷方式接收按鍵信息能正確讀寫EEPROM 芯片4實驗原理4.1芯片資料 ch451芯片CH451 是以硬件實現的多功能外圍芯片，使用串行接口，支持顯示驅動和鍵盤掃描以及P 監控，外圍元器件極少，非常適合作為單片機的外圍輔助芯片。優點：電路簡潔，性能穩定，多功能。CH451 具有大電流驅動能力，段電流不小于30mA，字電流不小于160mA，平均段電流是輔助單片機方案的8 倍，而且非連續的電流驅動能力更高。CH451是以硬件實現的，串行接口、顯示驅動、鍵盤掃描、P監控之間相互獨立不受干擾，串行接口的位時鐘能夠支持到10MHz，數據傳

5、輸速度比輔助單片機方案提高了40 倍，即使主控單片機頻繁操作也完全不會影響顯示驅動和鍵盤掃描以及P 監控。CH451 的串行接口以硬件實現，不需要時鐘；而顯示驅動和鍵盤掃描使用約0.75MHz 的全內置主時鐘多次分頻后的掃描時鐘，所以在工業現場不易受到干擾。即使受到強干擾，也能夠在干擾后立即正常工作，不會影響串行接口、顯示驅動和鍵盤掃描的后續操作。CH451 內置振蕩和上電復位以及看門狗，不但不需要外部提供時鐘和外部復位輸入，還能夠向外部的主控單片機提供上電復位和看門狗，進一步降低產品的成本，提供產品的可靠性。其原理圖為：其引腳圖為：其操作命令表為：4.1.2 89S52芯片AT89S52是一

6、種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業80C51 產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統可編程，亦適于常規編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標準功能：8k字節Flash，256字節RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數據指針，三個16 位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降

7、至0Hz 靜態邏輯操作，支持2種軟件可選擇節電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。其引腳結構：EEPROM 芯片單片機系統常用EEPROM 芯片在掉電情況下保存一些重要數據。本實驗板采用的芯片是AT24C02，可存儲256 個字節，重復擦寫1，000，000 次，數據保存100 年以上。該芯片通過I2C 總線接口進行操作，I2C 協議原理請看節。其原理圖如下:其引腳說明為:4.2IC協議IC 總線用兩條線（SDA 和SCL）在芯片和模塊間傳遞信息。SD

8、A 為串行數據線，SCL為串行時鐘線。1只有在總線空閑時才允許啟動數據傳送。2在數據傳送過程中，當時鐘線為高電平時，數據線必須保持穩定狀態不允許。有跳變時鐘線為高電平時，數據線的任何電平變化將被看作總線的起始或停止信號。起始信號：時鐘線保持高電平期間，數據線電平從高到低的跳變作為IC 總線的起始信號。停止信號：時鐘線保持高電平期間，數據線電平從低到高的跳變作為IC 總線的停止信號。總線時序寫周期時序起始/停止時序5實驗步驟5.1硬件連接將并口線插在實驗板與PC 機的并口插座上；按下圖連接實驗線路（圖中箭頭表示需要接線的地方）：CH451 與CPU 連接實驗線路圖：總連接圖為：仔細檢查無誤后，接

9、通電源。5.2軟件連接進入KEILC 開發環境。首先根據IC協議內容，編寫I2C 函數，由于AT24C02的I2C 接口最大頻率是400KHZ,所以在程序中對一個IO 口操作完后，請延時2.5us(實驗板上CPU 晶振為11.0592MHZ,一個指令周期為1.08us)。寫好I2C 讀寫函數后，可以對AT24C02進行操作。AT24C02 的寫從地址為0XA0，寫時WP 要置0（打開寫保護），寫完后置為1；讀從地址為0XA1。先將CD4052 的通道選為2，連接CPU 與AT24C02。向AT24C02 中地址為0X00 到0X07 的單元，寫入數據0X01, 0X02, 0X03, 0X04

10、, 0X05, 0X06, 0X07 后，再從AT24C02 中讀出，進行比較。如果一致則顯示1，錯誤則顯示0。打開89S52 的外部中斷1，并設置為下降沿中斷方式，當KEY1-KEY5 任一鍵按下時，CH451的DOUT 腳會產生一個下降沿，這時89S52 便會產生一個中斷，并進入中斷程序。中斷程序中，應首先關閉中斷，然后向CH451 發送讀鍵值指令（0111），讀取鍵值。KEY1-KEY5 的鍵值分別為：0X40,0X49,0X52,0X5B,0X64.程序編譯成功后，打開聯機下載軟件，將HEX文件下載到89S52中，觀看程序運行結果。如有問題則修改程序，再次下載。6. 實驗成功標志按下1

11、 號按鍵，顯示“001”，同時向AT24C02 中指定位置寫入數據；按下2 號按鍵，從AT24C02 中指定位置讀出數據并顯示，應與寫入數據一致；7. 程序說明Main函數代碼如下：main()unsigned char eep_temp4; unsigned char eep_out4;unsigned char temp = 0; int i=0,j=0;/MCU初始化InitMCU();set_8255();/開關蜂鳴器，表示開始工作speak_on();/毫秒級延時delay_1ms(50); /關閉蜂鳴器speak_off(); /測試顯示LED數碼管Display_TEST();

12、/測試值eep_temp0 = 0x01; eep_temp1=0x02; eep_temp2=0x03; eep_temp3=0x04;while(1)if(key_data!=0)/若有鍵按下temp = key_data;key_data = 0;switch(temp)case 0x40:/1/將測試值寫入EEPROMAT24C02Write(eep_tempi, i, 1); /顯示一個整數display_int(int)(eep_tempi); i+; if(i=4)i=0;break;case 0x49:/2 /從AT24C02讀取數據AT24C02Read(eep_tempj,

13、 j, 1); /顯示一個整數display_int(int)(eep_tempj); j+; if(j=4)j=0;break;default:break;AT24C02Read函數代碼如下：/*|函數名AT24C02Read|函數功能從AT24C02讀取數據|參數data：讀取數據的緩沖區 |addr：準備讀去的AT24C02扁移地址|leng：準備讀去的數據長度（字節）|返回值0：讀數據成功|1：讀數據失敗|*/char AT24C02Read(unsigned char * _data,unsigned char addr,unsigned char leng)unsigned cha

14、r n;chang_4052(2);if (AT24C02DummyWrite(addr)=NOK) return NOK;AT24C02Start();AT24C02OutByte(AT24C02Slave|0x01);if (AT24C02Nack()=NOK) return NOK;for (n=0;nleng-1; n+) _datan = AT24C02GetByte();AT24C02Ack();_dataleng - 1 = AT24C02GetByte();AT24C02Stop();delay_1ms(30);return OK;AT24C02Write代碼如下：/*|函數名

15、AT24C02Write |函數功能從AT24C02讀取數據|參數data：待寫數據的緩沖區 |addr：待寫的AT24C02扁移地址|leng：待寫數據長度（字節?） |返回值0：寫數據成功 |1：寫數據失敗|*/char AT24C02Write(unsigned char * _data,unsigned char addr,unsigned char leng)unsigned char n;chang_4052(2);AT24C02WP=0;if (AT24C02DummyWrite(addr)=NOK) return NOK;for (n=0; nleng; n+)AT24C02O

16、utByte(_datan);if (AT24C02Nack()=NOK)return NOK; AT24C02Stop();AT24C02WP = 1;delay_1ms(30);return OK;8. 操作過程說明編寫并編譯程序，程序編譯成功后，打開聯機下載軟件，將HEX文件下載到89S52中，觀看程序運行結果。按下1號鍵,數碼管顯示預設的001，并將該數據寫入AT24C02，再按下1號鍵，數碼管顯示預設002，同時也將該數據寫入AT24C02。如此繼續，按四次后，程序將預設的0x01，0x02，0x03，0x04分別寫入到AT24C02 中地址為0X00 到0X03 的單元。按下2號鍵

17、，數碼管顯示AT24C02 中地址為0x00的數據001，再按一次，數碼管將顯示AT24C02 中地址為0x01的數據。如此繼續，每按一下，則會顯示下一個地址的數據，直到地址為0X03，繼續按2號鍵則會顯示地址為0x00的數據，如此循環。9.心得體會這次課程設計為我們提供了與眾不同的學習方法和學習機會，讓我們從傳統的被動授學轉變為主動求學；從死記硬背的模式中脫離出來，轉變為在實踐中學習，增強了領悟、創新和推斷的能力。掌握了自學的方法，形成工程理論整體模式，使工作、學習、生活都步入系統化流程；思考方式成熟，邏輯性規范、明確。這些方法的提高是終身受益的。這次的課程設計，無論是從基礎知識、動手動腦能

18、力上，還是從心理素質上，都使我得到了鍛煉，各方面的能力有所加強。首先是基礎知識方面，由于授課學時的限制和自己平時學習中的疏忽，遺漏了一些比較細小的知識點，比如說老師在講課時，對這樣的設計案例講的比較少，而自己課后也沒有進行深入的研究。再有相關考試時不涉及案例設計，所以在平時學習時便沒有很重視這方面的學習和復習，不過，這次的課程設計使我將這些設計方面的知識點彌補了一下。這些都是不動手去操作實踐不能深刻體會的。在此次實驗中我把一些曾經不是很重視的東西重新學習了一遍，對一些比較熟悉的知識也重新溫習了一遍，收獲不少。其次是在動手動腦方面，不僅提高了我的動手和思考能力，而且賦予了我對專業課程設計的自信心。這次的課程設計讓我明白只要仔細看書，勤于思考，多向同學和老師請教，問題是一定能解決的，并且可以逐步完善。而且在解決問題的過程中能潛移默化的鞏固自己學到的知識和補充自己遺漏的知識。只要勤思考，勤動手，就可以解決問題，定會有收獲。還有，我學會了在編寫、調試程序時，能夠靜下心來去修改程序中的錯誤。當程序在執行過程中