計算機(jī)計算機(jī)硬件綜合設(shè)計

1、學(xué)號：課程設(shè)計課程名稱計算機(jī)硬件綜合設(shè)計設(shè)計題目EEPROM器件學(xué)院/專業(yè)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班級 0804學(xué)號姓名黃棟指導(dǎo)教師李春林日期 2011年6月23日課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名： 黃棟專業(yè)班級：0804指導(dǎo)教師：李春林工作單位：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院題 目: EEPROM器件初始條件：1. 課程設(shè)計使用ZG211硬件綜合實驗平臺（8051單片機(jī)），使用AT24C01接口芯片和輔助芯片以及器件；2. ZG211有程序設(shè)計集成開發(fā)環(huán)境，程序設(shè)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(wù):（包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求，撰寫說明書具體要求）1. 學(xué)習(xí)使用ZG211

2、硬件綜合實驗平臺，程序設(shè)計集成開發(fā)環(huán)境；2. 根據(jù)課程設(shè)計題目，進(jìn)行需求分析，搞清楚課程設(shè)計需要設(shè)計需求和需要解決的設(shè)計內(nèi)容。3. 查閱和學(xué)習(xí)課程設(shè)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(lǐng)。查閱和學(xué)習(xí)課程設(shè)計題目需要的輔助芯片以及器件資料。4. 設(shè)計接口芯片和輔助芯片以及器件與8051單片機(jī)連接硬件電路原理圖。5. 設(shè)計與硬件電路原理圖對應(yīng)的C語言程序（或8051匯編語言）。給出程序流程圖。在集成開發(fā)環(huán)境中調(diào)試程序。給出程序的詳細(xì)注釋。能夠解釋使用程序模擬電路時序信號和數(shù)據(jù)。6. 撰寫課程設(shè)計報告，1）詳細(xì)陳述以上的設(shè)計過程；2）詳細(xì)陳述電路的調(diào)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(fā)環(huán)境；查閱接口芯片資料，熟悉接口芯片和它的使用方法。2. 設(shè)計硬件電路原理圖，。第18周：1. 使用C語言或匯編語言設(shè)計和調(diào)試接口程序。2. 撰寫計算機(jī)硬件綜合設(shè)計報告。指導(dǎo)教師簽名：年月日系主任（或責(zé)任教師）簽名：年月日EEPROM 器件1. 實驗?zāi)康恼莆誌O 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(shè)備PC 機(jī)一臺；ZG-211 單片機(jī)系統(tǒng)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(jìn)行接口設(shè)

4、計，使設(shè)計電路達(dá)到具有如下功能：能正常操作LED 數(shù)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(xiàn)的多功能外圍芯片，使用串行接口，支持顯示驅(qū)動和鍵盤掃描以及P 監(jiān)控，外圍元器件極少，非常適合作為單片機(jī)的外圍輔助芯片。優(yōu)點：電路簡潔，性能穩(wěn)定，多功能。CH451 具有大電流驅(qū)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(jī)方案的8 倍，而且非連續(xù)的電流驅(qū)動能力更高。CH451是以硬件實現(xiàn)的，串行接口、顯示驅(qū)動、鍵盤掃描、P監(jiān)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(shù)據(jù)傳

5、輸速度比輔助單片機(jī)方案提高了40 倍，即使主控單片機(jī)頻繁操作也完全不會影響顯示驅(qū)動和鍵盤掃描以及P 監(jiān)控。CH451 的串行接口以硬件實現(xiàn)，不需要時鐘；而顯示驅(qū)動和鍵盤掃描使用約0.75MHz 的全內(nèi)置主時鐘多次分頻后的掃描時鐘，所以在工業(yè)現(xiàn)場不易受到干擾。即使受到強(qiáng)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(qū)動和鍵盤掃描的后續(xù)操作。CH451 內(nèi)置振蕩和上電復(fù)位以及看門狗，不但不需要外部提供時鐘和外部復(fù)位輸入，還能夠向外部的主控單片機(jī)提供上電復(fù)位和看門狗，進(jìn)一步降低產(chǎn)品的成本，提供產(chǎn)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(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降

7、至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。其引腳結(jié)構(gòu)：EEPROM 芯片單片機(jī)系統(tǒng)常用EEPROM 芯片在掉電情況下保存一些重要數(shù)據(jù)。本實驗板采用的芯片是AT24C02，可存儲256 個字節(jié)，重復(fù)擦寫1，000，000 次，數(shù)據(jù)保存100 年以上。該芯片通過I2C 總線接口進(jìn)行操作，I2C 協(xié)議原理請看節(jié)。其原理圖如下:其引腳說明為:4.2IC協(xié)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(shù)據(jù)線，SCL為串行時鐘線。1只有在總線空閑時才允許啟動數(shù)據(jù)傳送。2在數(shù)據(jù)傳送過程中，當(dāng)時鐘線為高電平時，數(shù)據(jù)線必須保持穩(wěn)定狀態(tài)不允許。有跳變時鐘線為高電平時，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)線電平從低到高的跳變作為IC 總線的停止信號?？偩€時序?qū)懼芷跁r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(jī)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(xì)檢查無誤后，接

9、通電源。5.2軟件連接進(jìn)入KEILC 開發(fā)環(huán)境。首先根據(jù)IC協(xié)議內(nèi)容，編寫I2C 函數(shù)，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(shù)后，可以對AT24C02進(jìn)行操作。AT24C02 的寫從地址為0XA0，寫時WP 要置0（打開寫保護(hù)），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(shù)據(jù)0X01, 0X02, 0X03, 0X04

10、, 0X05, 0X06, 0X07 后，再從AT24C02 中讀出，進(jìn)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(shè)置為下降沿中斷方式，當(dāng)KEY1-KEY5 任一鍵按下時，CH451的DOUT 腳會產(chǎn)生一個下降沿，這時89S52 便會產(chǎn)生一個中斷，并進(jìn)入中斷程序。中斷程序中，應(yīng)首先關(guān)閉中斷，然后向CH451 發(fā)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(lián)機(jī)下載軟件，將HEX文件下載到89S52中，觀看程序運行結(jié)果。如有問題則修改程序，再次下載。6. 實驗成功標(biāo)志按下1

11、 號按鍵，顯示“001”，同時向AT24C02 中指定位置寫入數(shù)據(jù)；按下2 號按鍵，從AT24C02 中指定位置讀出數(shù)據(jù)并顯示，應(yīng)與寫入數(shù)據(jù)一致；7. 程序說明Main函數(shù)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(guān)蜂鳴器，表示開始工作speak_on();/毫秒級延時delay_1ms(50); /關(guān)閉蜂鳴器speak_off(); /測試顯示LED數(shù)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(shù)display_int(int)(eep_tempi); i+; if(i=4)i=0;break;case 0x49:/2 /從AT24C02讀取數(shù)據(jù)AT24C02Read(eep_tempj,

13、 j, 1); /顯示一個整數(shù)display_int(int)(eep_tempj); j+; if(j=4)j=0;break;default:break;AT24C02Read函數(shù)代碼如下：/*|函數(shù)名AT24C02Read|函數(shù)功能從AT24C02讀取數(shù)據(jù)|參數(shù)data：讀取數(shù)據(jù)的緩沖區(qū) |addr：準(zhǔn)備讀去的AT24C02扁移地址|leng：準(zhǔn)備讀去的數(shù)據(jù)長度（字節(jié)）|返回值0：讀數(shù)據(jù)成功|1：讀數(shù)據(jù)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(shù)名

15、AT24C02Write |函數(shù)功能從AT24C02讀取數(shù)據(jù)|參數(shù)data：待寫數(shù)據(jù)的緩沖區(qū) |addr：待寫的AT24C02扁移地址|leng：待寫數(shù)據(jù)長度（字節(jié)?） |返回值0：寫數(shù)據(jù)成功 |1：寫數(shù)據(jù)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(lián)機(jī)下載軟件，將HEX文件下載到89S52中，觀看程序運行結(jié)果。按下1號鍵,數(shù)碼管顯示預(yù)設(shè)的001，并將該數(shù)據(jù)寫入AT24C02，再按下1號鍵，數(shù)碼管顯示預(yù)設(shè)002，同時也將該數(shù)據(jù)寫入AT24C02。如此繼續(xù)，按四次后，程序?qū)㈩A(yù)設(shè)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(shù)碼管顯示AT24C02 中地址為0x00的數(shù)據(jù)001，再按一次，數(shù)碼管將顯示AT24C02 中地址為0x01的數(shù)據(jù)。如此繼續(xù)，每按一下，則會顯示下一個地址的數(shù)據(jù)，直到地址為0X03，繼續(xù)按2號鍵則會顯示地址為0x00的數(shù)據(jù)，如此循環(huán)。9.心得體會這次課程設(shè)計為我們提供了與眾不同的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)機(jī)會，讓我們從傳統(tǒng)的被動授學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃忧髮W(xué)；從死記硬背的模式中脫離出來，轉(zhuǎn)變?yōu)樵趯嵺`中學(xué)習(xí)，增強(qiáng)了領(lǐng)悟、創(chuàng)新和推斷的能力。掌握了自學(xué)的方法，形成工程理論整體模式，使工作、學(xué)習(xí)、生活都步入系統(tǒng)化流程；思考方式成熟，邏輯性規(guī)范、明確。這些方法的提高是終身受益的。這次的課程設(shè)計，無論是從基礎(chǔ)知識、動手動腦能

18、力上，還是從心理素質(zhì)上，都使我得到了鍛煉，各方面的能力有所加強(qiáng)。首先是基礎(chǔ)知識方面，由于授課學(xué)時的限制和自己平時學(xué)習(xí)中的疏忽，遺漏了一些比較細(xì)小的知識點，比如說老師在講課時，對這樣的設(shè)計案例講的比較少，而自己課后也沒有進(jìn)行深入的研究。再有相關(guān)考試時不涉及案例設(shè)計，所以在平時學(xué)習(xí)時便沒有很重視這方面的學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)，不過，這次的課程設(shè)計使我將這些設(shè)計方面的知識點彌補(bǔ)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(jīng)不是很重視的東西重新學(xué)習(xí)了一遍，對一些比較熟悉的知識也重新溫習(xí)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(yè)課程設(shè)計的自信心。這次的課程設(shè)計讓我明白只要仔細(xì)看書，勤于思考，多向同學(xué)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(xué)到的知識和補(bǔ)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(xué)會了在編寫、調(diào)試程序時，能夠靜下心來去修改程序中的錯誤。當(dāng)程序在執(zhí)行過程中