本科毕业论文_iic读卡器设计.doc

IIC读卡器设计 目 录 1 设计目的和要求 1 1.1 设计目的 1 1.2 设计要求 1 2 硬件设计 2 2.1 硬件选择和总体系统框图 2 2.2 4x4矩阵键盘电路 2 2.3 数码管动态、静态显示电路 3 2.4 数据储存电路 4 3 软件设计 7 3.1 软件总体流程 7 3.2 I2C器件的读写 8 3.3 反转法读键值 9 3.4 数码管扫描显示 10 4 软硬件调试 12 4.1 软硬件协同调试 12 5 实习心得 13 参考文献 15 附录 16  1 设计目的和要求 1.1 设计目的 本课题的主要内容是采用51系列微控制器实现IC读写器的设计，通过这个实习，增强C语言程序设能力，同时加强对51系列微控制器及相关知识理论的使用，熟练掌握51系列微控制器的编程、调试和应用系统的开发以及相关芯片总线协议的使用。 1.2 设计要求 1、密码存储在I2C器件AT24C02中，实现数据掉电不丢失。 2、系统在上电后四个数码管均显示“—”的初始化状态。 3、实现数字键0-9和相关功能键的设计， 4、四个功能键的说明： （1）输入键：按下此键时，四个数码管空白显示（全黑），每输入一个数字就在数码管上显示出来。 （2）读出键：按下此键后，读出24c02的数据，并显示在四个数码管上。 （3）复位键：在按下输入键之后，输入4个数字后，可以选择该键表示放弃输入不储存，或者选择储存键。 （4）储存键：当输入修改的数字后，按下此键，将修改的数据进行存储并同时回到初始状态，显示“—”。  2 硬件设计 2.1 硬件选择和总体系统框图 本设计采用STC89C52微控制器,用24C02作为存储密码的芯片，实现储存数据断电不丢失，采用4X4矩阵键盘输入，四位共阳数码管动态显示密码。管脚连接如图2.1所示。图中省略时钟电路和电源电路。 图 2.1 总体系统框图 2.2 4X4矩阵键盘电路 矩阵键盘又称行列式键盘。用I/O口线组成行列结构，按键设置在行列交点上。N条口线最多可构造N2个按键。4X4的行列结构可构成16个键的键盘，如图2.2所示。无按键时各行各列彼此相交而不相连。由行列线的电平状态可以识别唯一与之相连的按键，此过程成为读键值。 图 2.2 4x4矩阵键盘 键盘读键采用反转读键法。 第一步：先置行线P2.0~P2.3为输入线，列线P2.4~P2.7为输出线，且输出为0。相应的P2口写为0FH。若读入低4位的数据为F，则表明有键按下，保存低4位数据。低4位中电平0的位置对应的是被按下键的行位置。 第二步：设置输入输出口对换，行线P2.0~P2.3为输出线，且输出为0，列线P2.4~P2.7为输入线，I/O口编程数据为F0H。若读入高4位数据不等于F，则认为有键按下。读入高4位数据中为0的位为列位置。保存高4位数据，将两次所读数值按位或运算一次，便得按键值。 2.3 数码管显示电路 设计中显示4位数据时，采用数码管动态显示方式，它既满足4个数码管的显示要求，又节省了单片机的I/O管脚资源，只使用12条I/O口线。4个数码管共用一个I/O口P0，如图2.3所示，在每个瞬间，数码管段码相同。要达到多位显示的目的，就要在每一瞬间只有一位共阳端有效，即只选通一位数码管。段码由共用I/O口送来，各位数码管依次轮流选通，使每位显示该位的字符，并保持一段时间，以适应视觉暂留的效果。然后关闭该位数码管，防止“残影”现象。 在显示初始状态“—”时，四位数码管为静态显示，所有数码显示相同。 图 2.3 数码管显示电路 2.4 数据存储电路 2.4.1 I2C总线协议 I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行t通信总线，可发送和接收数据。在微控制器与IC之间、IC与IC之间进行双向传送，在信息的传输过程中，I2C总线上并接的每一模块电路既是主控器（或被控器），又是发送器（或接收器），这取决于它所要完成的功能。 I2C总线基本状态如图2.4： 1）总线空闲（A） 数据线和时钟线同时为高电平。 2）启动数据传输（B） 时钟（SCL）为高电平时，SDA 从高电平变为低电平表示起始条件产生。起始条件必须先于所有的命令产生。 3）停止数据传输（C） 时钟（SCL）为高电平时， SDA 从低电平变为高电平表示停止条件产生。所有操作都必须以停止条件结束。 4）数据传送/数据有效 （D） 数据线的状态表明数据何时有效。在起始条件之后，数据线在时钟处于高电平期间保持稳定。必须在时钟信号为低电平期间改变数据线。一个数据位对应一个时钟脉冲。数据的每次传输以起始条件开始，以停止条件结束。在起始条件和停止条件之间传输的数据字节数目由主器件决定。 图 2.4 基本状态图 确认信号（ACK） 每一个被寻址