计算机计算机硬件综合设计

1、学号：课程设计课程名称计算机硬件综合设计设计题目EEPROM器件学院/专业计算机科学与技术班级 0804学号姓名黄栋指导教师李春林日期 2011年6月23日课程设计任务书学生姓名： 黄栋专业班级：0804指导教师：李春林工作单位：计算机科学与技术学院题 目: EEPROM器件初始条件：1. 课程设计使用ZG211硬件综合实验平台（8051单片机），使用AT24C01接口芯片和辅助芯片以及器件；2. ZG211有程序设计集成开发环境，程序设计语言为C语言；3. ZG211硬件综合实验平台使用说明书；要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，撰写说明书具体要求）1. 学习使用ZG211

2、硬件综合实验平台，程序设计集成开发环境；2. 根据课程设计题目，进行需求分析，搞清楚课程设计需要设计需求和需要解决的设计内容。3. 查阅和学习课程设计题目需要的接口芯片资料，掌握I2C接口芯片的使用方法和编程要领。查阅和学习课程设计题目需要的辅助芯片以及器件资料。4. 设计接口芯片和辅助芯片以及器件与8051单片机连接硬件电路原理图。5. 设计与硬件电路原理图对应的C语言程序（或8051汇编语言）。给出程序流程图。在集成开发环境中调试程序。给出程序的详细注释。能够解释使用程序模拟电路时序信号和数据。6. 撰写课程设计报告，1）详细陈述以上的设计过程；2）详细陈述电路的调试过程。时间安排：第17

3、周：1. 熟悉ZG211硬件综合实验平台，KEILC UVISION2集成开发环境；查阅接口芯片资料，熟悉接口芯片和它的使用方法。2. 设计硬件电路原理图，。第18周：1. 使用C语言或汇编语言设计和调试接口程序。2. 撰写计算机硬件综合设计报告。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日EEPROM 器件1. 实验目的掌握IO 口操作；掌握显示及键盘芯片的运用；掌握I2C总线操作。2.实验设备PC 机一台；ZG-211 单片机系统实验板一块实验连接线若干并口编程线一根串口通讯线一根配套电源1 个芯片：CH451,89S52,CD4052,3.实验要求使用ZG211实验板，进行接口设

4、计，使设计电路达到具有如下功能：能正常操作LED 数码显示能通过中断方式接收按键信息能正确读写EEPROM 芯片4实验原理4.1芯片资料 ch451芯片CH451 是以硬件实现的多功能外围芯片，使用串行接口，支持显示驱动和键盘扫描以及P 监控，外围元器件极少，非常适合作为单片机的外围辅助芯片。优点：电路简洁，性能稳定，多功能。CH451 具有大电流驱动能力，段电流不小于30mA，字电流不小于160mA，平均段电流是辅助单片机方案的8 倍，而且非连续的电流驱动能力更高。CH451是以硬件实现的，串行接口、显示驱动、键盘扫描、P监控之间相互独立不受干扰，串行接口的位时钟能够支持到10MHz，数据传

5、输速度比辅助单片机方案提高了40 倍，即使主控单片机频繁操作也完全不会影响显示驱动和键盘扫描以及P 监控。CH451 的串行接口以硬件实现，不需要时钟；而显示驱动和键盘扫描使用约0.75MHz 的全内置主时钟多次分频后的扫描时钟，所以在工业现场不易受到干扰。即使受到强干扰，也能够在干扰后立即正常工作，不会影响串行接口、显示驱动和键盘扫描的后续操作。CH451 内置振荡和上电复位以及看门狗，不但不需要外部提供时钟和外部复位输入，还能够向外部的主控单片机提供上电复位和看门狗，进一步降低产品的成本，提供产品的可靠性。其原理图为：其引脚图为：其操作命令表为：4.1.2 89S52芯片AT89S52是一

6、种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降

7、至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。其引脚结构：EEPROM 芯片单片机系统常用EEPROM 芯片在掉电情况下保存一些重要数据。本实验板采用的芯片是AT24C02，可存储256 个字节，重复擦写1，000，000 次，数据保存100 年以上。该芯片通过I2C 总线接口进行操作，I2C 协议原理请看节。其原理图如下:其引脚说明为:4.2IC协议IC 总线用两条线（SDA 和SCL）在芯片和模块间传递信息。SD

8、A 为串行数据线，SCL为串行时钟线。1只有在总线空闲时才允许启动数据传送。2在数据传送过程中，当时钟线为高电平时，数据线必须保持稳定状态不允许。有跳变时钟线为高电平时，数据线的任何电平变化将被看作总线的起始或停止信号。起始信号：时钟线保持高电平期间，数据线电平从高到低的跳变作为IC 总线的起始信号。停止信号：时钟线保持高电平期间，数据线电平从低到高的跳变作为IC 总线的停止信号。总线时序写周期时序起始/停止时序5实验步骤5.1硬件连接将并口线插在实验板与PC 机的并口插座上；按下图连接实验线路（图中箭头表示需要接线的地方）：CH451 与CPU 连接实验线路图：总连接图为：仔细检查无误后，接

9、通电源。5.2软件连接进入KEILC 开发环境。首先根据IC协议内容，编写I2C 函数，由于AT24C02的I2C 接口最大频率是400KHZ,所以在程序中对一个IO 口操作完后，请延时2.5us(实验板上CPU 晶振为11.0592MHZ,一个指令周期为1.08us)。写好I2C 读写函数后，可以对AT24C02进行操作。AT24C02 的写从地址为0XA0，写时WP 要置0（打开写保护），写完后置为1；读从地址为0XA1。先将CD4052 的通道选为2，连接CPU 与AT24C02。向AT24C02 中地址为0X00 到0X07 的单元，写入数据0X01, 0X02, 0X03, 0X04

10、, 0X05, 0X06, 0X07 后，再从AT24C02 中读出，进行比较。如果一致则显示1，错误则显示0。打开89S52 的外部中断1，并设置为下降沿中断方式，当KEY1-KEY5 任一键按下时，CH451的DOUT 脚会产生一个下降沿，这时89S52 便会产生一个中断，并进入中断程序。中断程序中，应首先关闭中断，然后向CH451 发送读键值指令（0111），读取键值。KEY1-KEY5 的键值分别为：0X40,0X49,0X52,0X5B,0X64.程序编译成功后，打开联机下载软件，将HEX文件下载到89S52中，观看程序运行结果。如有问题则修改程序，再次下载。6. 实验成功标志按下1

11、 号按键，显示“001”，同时向AT24C02 中指定位置写入数据；按下2 号按键，从AT24C02 中指定位置读出数据并显示，应与写入数据一致；7. 程序说明Main函数代码如下：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();/开关蜂鸣器，表示开始工作speak_on();/毫秒级延时delay_1ms(50); /关闭蜂鸣器speak_off(); /测试显示LED数码管Display_TEST();

12、/测试值eep_temp0 = 0x01; eep_temp1=0x02; eep_temp2=0x03; eep_temp3=0x04;while(1)if(key_data!=0)/若有键按下temp = key_data;key_data = 0;switch(temp)case 0x40:/1/将测试值写入EEPROMAT24C02Write(eep_tempi, i, 1); /显示一个整数display_int(int)(eep_tempi); i+; if(i=4)i=0;break;case 0x49:/2 /从AT24C02读取数据AT24C02Read(eep_tempj,

13、 j, 1); /显示一个整数display_int(int)(eep_tempj); j+; if(j=4)j=0;break;default:break;AT24C02Read函数代码如下：/*|函数名AT24C02Read|函数功能从AT24C02读取数据|参数data：读取数据的缓冲区 |addr：准备读去的AT24C02扁移地址|leng：准备读去的数据长度（字节）|返回值0：读数据成功|1：读数据失败|*/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代码如下：/*|函数名

15、AT24C02Write |函数功能从AT24C02读取数据|参数data：待写数据的缓冲区 |addr：待写的AT24C02扁移地址|leng：待写数据长度（字节?） |返回值0：写数据成功 |1：写数据失败|*/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. 操作过程说明编写并编译程序，程序编译成功后，打开联机下载软件，将HEX文件下载到89S52中，观看程序运行结果。按下1号键,数码管显示预设的001，并将该数据写入AT24C02，再按下1号键，数码管显示预设002，同时也将该数据写入AT24C02。如此继续，按四次后，程序将预设的0x01，0x02，0x03，0x04分别写入到AT24C02 中地址为0X00 到0X03 的单元。按下2号键

17、，数码管显示AT24C02 中地址为0x00的数据001，再按一次，数码管将显示AT24C02 中地址为0x01的数据。如此继续，每按一下，则会显示下一个地址的数据，直到地址为0X03，继续按2号键则会显示地址为0x00的数据，如此循环。9.心得体会这次课程设计为我们提供了与众不同的学习方法和学习机会，让我们从传统的被动授学转变为主动求学；从死记硬背的模式中脱离出来，转变为在实践中学习，增强了领悟、创新和推断的能力。掌握了自学的方法，形成工程理论整体模式，使工作、学习、生活都步入系统化流程；思考方式成熟，逻辑性规范、明确。这些方法的提高是终身受益的。这次的课程设计，无论是从基础知识、动手动脑能

18、力上，还是从心理素质上，都使我得到了锻炼，各方面的能力有所加强。首先是基础知识方面，由于授课学时的限制和自己平时学习中的疏忽，遗漏了一些比较细小的知识点，比如说老师在讲课时，对这样的设计案例讲的比较少，而自己课后也没有进行深入的研究。再有相关考试时不涉及案例设计，所以在平时学习时便没有很重视这方面的学习和复习，不过，这次的课程设计使我将这些设计方面的知识点弥补了一下。这些都是不动手去操作实践不能深刻体会的。在此次实验中我把一些曾经不是很重视的东西重新学习了一遍，对一些比较熟悉的知识也重新温习了一遍，收获不少。其次是在动手动脑方面，不仅提高了我的动手和思考能力，而且赋予了我对专业课程设计的自信心。这次的课程设计让我明白只要仔细看书，勤于思考，多向同学和老师请教，问题是一定能解决的，并且可以逐步完善。而且在解决问题的过程中能潜移默化的巩固自己学到的知识和补充自己遗漏的知识。只要勤思考，勤动手，就可以解决问题，定会有收获。还有，我学会了在编写、调试程序时，能够静下心来去修改程序中的错误。当程序在执行过程中