基于单片机的掉电数据保持存储器.docx

1、基于单片机的掉电数据保持存储器东北石油大学课 程 设 计课 程 单片机课程设计 题 目基于单片机的掉电数据保持存储器 院 系 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2012年7月8日东北石油大学课程设计任务书课程 单片机课程设计 题目 基于单片机的多数表决器 专业 姓名 学号 一、任务设计一个以AT89C51单片机为控制核心，利用AT24C02内存芯片的一种掉电数据存储器，这种存储器掉电后再次开机，LED数码管能够显示上次关机时的数字二、设计要求1 掌握单片机的相关技术与方法。 2 掌握语言编程，能编写程序，程序设计框图，程序代码。 3 掌握程序编辑、编译、调试、仿真方法。4 写出详细的设计

2、报告。5 给出全部电路和源程序。三、参考资料1 刘国钧，陈绍业，王凤翥.图书馆目录M.北京：高等教育出版社，1957.15-18.2 刘润华,刘立山.模拟电子技术J.山东:石油大学出版社,2003. 3 沈美明等IBM（0502）汇编语言程序设计北京：清华大学出版社，1987 4 胡汉才单片机及其接口技术J.北京：清华大学出版社，2000.5 彭介华.电子技术课程设计指导J.北京:高等教育出版社,1997.完成期限 2012.6.29 至 2012.7.8 指导教师 专业负责人 曹广华 2012年 6月 29 日目 录第1章 绪论 21.1 掉电数据保持存储器的概述 21.2技术状况 21.3

3、 本设计任务 3第2 章 总体方案论证与设计 32.1 总体方案思路分析 32.2 总体方案设计 3第3章 系统硬件设计 43.1 掉电保护存储器的硬件设计 43.2数码显示管 6第4章 系统的软件设计 64.1 主程序设计 6第5章 系统调试与测试结果分析 75.1 使用的仪器仪表 85.2 系统调试 85.3 测试结果 8参考文献 11附录1 程序 1附录2 仿真效果图 6第1章 绪论单片计算机即单片微型计算机。由RAM ,ROM,CPU构成，定时，计数和多种接口于一体的微控制器。它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的

4、一种。这次课程设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。本设计是通过单片机设计一个掉点数据存储器，要求开机后，LED数码管能够显示上次关机的数字。还要设计一个能够进行数据回查的仪表。1.1 掉电数据保持存储器的概述在位置测量系统中，基准量的建立是最基本的，也是必不可少的而在目前所流行的位置测量系统中，大都采用相对测量或相对测量和绝对测量相结合的方法不论是前者还是后者，要想保证测量基准在整个测量过程中不发生丢失，测量系统信息掉电保护就显得特别重要由于有了系统信息掉电保护，可避免多次重建测量基准，而保证测量基准在整个测量过程中不发生丢失所以在当前所用的测量系统中，信息掉电保护

5、功能是必不可少的所谓信息掉电保护是指系统在掉电的瞬间，能把测量头的位置坐标准确记录下来，待下次上电后，就可正确复现掉电前测量头的位置坐标，保证了在接下去的测量过程中，测量基准不发生变化，从而保证测量系统在整个测量过程中的准确性。1.2技术状况在测量、控制等领域的应用中，常要求单片机内部和外部RAM中的数据在电源掉电时不丢失，重新加电时，RAM中的数据能够保存完好，这就要求对单片机系统加接掉电保护电路。掉电保护通常可采用以下三种方法：一是加接不间断电源，让整个系统在掉电时继续工作，二是采用备份电源，掉电后保护系统中全部或部分数据存储单元的内容；三是采用EEPROM来保存数据。由于第一种方法体积大

6、、成本高，对单片机系统来说，不宜采用。第二种方法是根据实际需要，掉电时保存一些必要的数据，使系统在电源恢复后，能够继续执行程序，因而经济实用，故大量采用。EEPROM既具有ROM掉电不丢失数据的特点，又有RAM随机读的特点。但由于其读写速度与读写次数的限制，使得EEPROM不能完全代替RAM。1.3 本设计任务 本设计任务是以AT89C51单片机为控制核心，利用AT24C02内存芯片设计一个掉电数据保持存储器，要求系统在断电时，能够保存数据，再次开机时，可以使LED数码管能够显示上次关机时的数字。设计要求包括单片机最小系统，总线接口，LED显示电路。第2 章 总体方案论证与设计本系统采用单片机

7、AT89C51为掉电数据保持存储器的控制核心。2.1 总体方案思路分析AT89C5l 中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路。 外接石英晶体及电容 C1、C2 接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容 C1、C2 虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体，我们推荐电容使用 30pF10pF，而如使用陶瓷谐振器建议选择 40pF10F。 用户也可以

8、采用外部时钟。采用外部时钟的电路。这种情况下，外部时钟脉冲接到 XTAL1 端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2 则悬空。 在掉电模式下，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令，片内 RAM 和特殊功能寄存器的内容在终止掉电模式前被冻结。退出掉电模式的唯一方法是硬件复位，复位后将重新定义全部特殊功能寄存器但不改变 RAM中的内容，在 Vcc 恢复到正常工作电平前，复位应无效，且必须保持一定时间以使振荡器重启动并稳定工作。同时AT24C02存储芯片，既具有ROM掉电不丢失数据的特点，又有RAM随机读写的特点。所以使用EEPROM AT24C02实现掉电保护，我们根据其特点进

9、行设计。2.2 总体方案设计本电路主要用到单片机AT89C51，数据存储芯片AT24C02，电容，电阻，LED显示器等。AT89C51单片机开关控制电路LED显示器 AT24C0数据存储芯片 图2-1 总体设计方案第3章 系统硬件设计3.1 掉电保护存储器的硬件设计3.1.1 AT89C51介绍AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的低电压，高性能 CMOS8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和 128 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

10、置通用 8 位中央处理器（CPU）和 Flash 存储单元，功能强大 AT89C51 单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节 Flash 闪速存储器，128 字节内部 RAM，32 个 IO 口线，两个 16 位定时计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51 可降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其

11、它所有部件工作直到下一个硬件复位。 图3-1AT89C51引脚图 3.1.2 驱动电路的设计此系统中驱动电路原理图如图3-1-2所示。图3-1-2 驱动电路原理图3.2数码显示管我们最常用的是七段式和八段式LED数码管，八段比七段多了一个小数点，其他的基本相同。所谓的八段就是指数码管里有八个小LED发光二极管，通过控制不同的LED的亮灭来显示出不同的字形。数码管又分为共阴极和共阳极两种类型，其实共阴极就是将八个LED的阴极连在一起，让其接地，这样给任何一个LED的另一端高电平，它便能点亮。而共阳极就是将八个LED的阳极连在一起。其原理图如下。 共阴极 共阳极 引脚图 图3-2-1 数码显示管设

12、计原理图第4章 系统的软件设计4.1 主程序设计赋初值调用读取函数数据 开始计时调用读取函数数据清零调用写入数据函数 图4-1主程序流程图 图4-2写入数据子程序第5章 系统调试与测试结果分析5.1 使用的仪器仪表 按键开关，AT89C51单片机，AT24C02数据存储器，LED数码显示器，电容，电阻，电源插头。各元器件的作用： 开关：一个开关起到开关机作用，一个开关用于复位电路， 电容：用于单片机的最小系统； 数码显示器：显示数字 电阻：用于限制电流。5.2 系统调试根据系统设计方案，本系统的调试共分为三大部分：硬件调试，软件调试和软硬件联调。5.2.1硬件调试 对各个模块的功能进行调试，主

13、要调试各模块能否实现指定的功能。5.2.2软件调试 软件调试采用单片机仿真器及微机，将编好的程序进行调试，主要是检查语法错误。5.2.3硬件软件联调 将调试好的硬件和软件进行联调，主要调试系统的实现功能。5.3 测试结果开启电源带数字到达某一值关闭电源，等待十秒，待再次开启电源，显示为关机时结果。5.3.1 实验仿真图（1）下图为开机7秒是显示数据。 图5-3-1-1（2）关机十秒后再次开启，显示结果与上图相同。图5-3-1-2 结 论 通过此单片机课题的选定，编程，调试，仿真，我对AT89C51系列单片机有了进一步了解，对AT24C02芯片的应用更加灵活，对仿真软件的应用更加熟练，同时，对掉

14、电保护存储器的认识由浅显的字面意思，上升到内部元件原理及其应用上面。我知道了掉电保护应用极为广泛，许多精明仪器仪表都应用到了掉电保护。主要原理是由电源监控芯片和串行E2PROM AT24C02构成的低成本掉电检测和保护电路，在实时保存数据和掉电恢复现场继续运行的单片机系统中具有现实的工程意义。使用中比自带掉电保护的EZPROM 要更加灵活，可以自由利用AT24C02 的存储空间，例如循环使用、用个别单元存放可修改参数。但是，由于实际应用中廉价的单片机大多数都不带总线接口，这就使得在软件编程上复杂了一些，通过一定的编程技巧取得的效果是令人满意的。参考文献1 刘国钧，陈绍业，王凤翥.图书馆目录M.

15、北京：高等教育出版社，1957.15-18.2 刘润华,刘立山.模拟电子技术J.山东:石油大学出版社,2003. 3 沈美明等IBM（0502）汇编语言程序设计北京：清华大学出版社，1987 4 胡汉才单片机及其接口技术J.北京：清华大学出版社，2000.5 彭介华.电子技术课程设计指导J.北京:高等教育出版社,1997. 6朱兆优、陈坚等.单片机原理应用.电子工业出版社2010.9 7周航慈.单片机应用程序设计技术.北京航天航空大学出版社.2011.2 附录1 程序#include #include #define OP_READ 0xa1 #define OP_WRITE 0xa0 sbi

16、t SCL=P34; sbit SDA=P35; unsigned char code table=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; unsigned char sec=0; unsigned int count; bit write=0; sbit shiwei=P26; sbit gewei=P27; sbit K5=P32; void delay1ms() unsigned char i,j; for(i=0;i10;i+) for(j=0;j33;j+) ; void delaynms(unsigned char n)

17、 unsigned char i;for(i=0;in;i+) delay1ms(); void start()SDA = 1; SCL = 1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); SDA = 0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); SCL = 0; void stop()SDA = 0; SCL = 1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); SDA = 1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();

18、 _nop_(); SDA=0;SCL=0;bit Ask() bit ack_bit; SDA = 1; _nop_(); _nop_(); SCL = 1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); ack_bit = SDA; SCL = 0; return ack_bit; unsigned char ReadData()unsigned char i;unsigned char x; for(i = 0; i 8; i+)SCL = 1; x=1; x|=(unsigned char)SDA; SCL = 0; return(x); v

19、oid WriteCurrent(unsigned char y)unsigned char i;for(i = 0; i 8; i+) SDA = (bit)(y&0x80); _nop_(); SCL = 1; _nop_(); _nop_(); SCL = 0; y = 1; start(); WriteCurrent(OP_WRITE); Ask();WriteCurrent(add); Ask();WriteCurrent(dat); Ask();stop(); delaynms(4); unsigned char ReadCurrent()unsigned char x;start

20、(); WriteCurrent(OP_READ); Ask();x=ReadData(); stop(); return x; unsigned char ReadSet(unsigned char set_addr)start(); WriteCurrent(OP_WRITE); Ask();WriteCurrent(set_addr); Ask();return(ReadCurrent(); void LEDshow() P0=tablesec/10; shiwei=0; delaynms(2); shiwei=1;P0=tablesec%10; gewei=0; delaynms(2)

21、; gewei=1; void main(void) TMOD=0x01; ET0=1; EA=1; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; SDA = 1; SCL = 1; sec=ReadSet(2);TR0=1; while(1) LEDshow();if(write=1) write=0; WriteSet(2,sec); if(K5=0) delaynms(10);if(K5=0) sec=0; void t0(void) interrupt 1 using 0 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-

22、50000)%256;count+; if(count=20) count=0; sec+;write=1; if(sec=100) sec=0; 附录2 仿真效果图仿真效果图东北石油大学课程设计成绩评价表课程名称单片机课程设计题目名称基于单片机的掉电数据保持存储器学生姓名李云松学号0906*指导教师姓名刘霞刘继承职称教授教授序号评价项目指 标满分评分1工作量、工作态度和出勤率按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。202课程设计质量课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。453创新工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。54答辩能正确回答指导教师所提出的问题。30总分评语：指导教师： 年 月 日