【文章內(nèi)容簡介】 令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 E 端 為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 D0D7為 8 位雙向數(shù)據(jù)線 。 XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 10 表 2 LCD1602 引腳說明表 本設(shè)計電路 如圖 5 所示，有八根數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的 P0 口相連，三根讀寫控制線，背光調(diào)節(jié)電位器，可調(diào)節(jié)背光亮度。 圖 5 LCD1602電路連接圖 （四）存儲器電路的設(shè)計 本 設(shè)計采用串行鐵電存貯器 FRAM，采用 I2C 總線工作方式。 FRAM 鐵電存儲器的核心技術(shù)是美國 Ramtron 公司研制的鐵電晶體材料。這一特殊材料使得鐵電存儲產(chǎn)品同時擁有隨機(jī)存儲器（ RAM）和非易失性存儲器（ EPROM、 E2ROM、 FLash）的特性。 讀寫器中設(shè)計了存儲器。存儲器選用 24CXX 系列的串行 E2PROM。在售卡機(jī)中主要存放卡號、售卡員號、售卡金額、售卡日期、售卡總金額和售卡總記錄數(shù)；在車載機(jī)中主要存放乘客IC 卡號、司機(jī)號和刷卡總數(shù)等信息。顯示用 MC14499 驅(qū)動 4 位共陰數(shù)碼管。正常工作后，每隔一段時間要把讀寫器拿到公交管理中心將讀寫器儲存的信息回放到 PC 機(jī)中保存處理。讀寫器中存儲器可采用 24C64，其存儲量為 8KB，如有需要也可用容量更大的存儲器如 24C128 或 24C256 等。 XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 11 1．鐵電晶體材料的工作原理 當(dāng) 我們把電場加載到鐵電晶體材料上，晶陣中的中心原子會沿著電場方向運動，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，一個狀態(tài)存儲邏輯中的 0，另一個狀態(tài)存儲邏輯中的 1。中心原子在常溫下沒有電場的作用時停留在此狀態(tài)達(dá)一百年以上，鐵電存儲器不需要定時刷新，斷電情況下能保存數(shù)據(jù)不變。由于在整個物理過程中沒有任何原子碰撞，鐵電存儲器（ FRAM）擁有高速讀寫，超低功耗和無限次寫入等特性。 2．存儲器的基礎(chǔ)知識 傳統(tǒng)存儲器有兩大類：易失存儲器（ volatile memory）和非易失存儲器（ nonvolatile memory），易失性存儲器像 SRAM 和 DRAM 存儲器在沒有電源的情況下都不能保存數(shù)據(jù)，但這種存儲器擁有高性能，存取速度快和無限次的寫入次數(shù)，易用等優(yōu)點。非易失性存儲器像 EPROM、 E2ROM 和 FLash 能在斷電后保存數(shù)據(jù)不變，但由于所有這些存儲器均起源只讀存儲器（ ROM）技術(shù)，因此它們都有寫入速度慢，寫入次數(shù)有限和使用時功耗大等缺點。 16K 位鐵電存儲器（ FRAM）的性能和 16K 位 E2ROM 性能相比較， FRAM 第一個最明顯的優(yōu)點是： FRAM 可以跟隨總線速度寫入，無需任何等候時間，而 E2ROM 需等幾毫秒（ ms）才能寫入一下數(shù)據(jù)。 FRAM 第二大 優(yōu)點是幾乎無限次的寫入。 E2ROM 的寫入次數(shù)是每百萬次（ 10 的 6 次方），而新一代的鐵電存儲器（ FRAM）卻是一億億次（ 10 的 6次方）寫入壽命。 FRAM 的第三大優(yōu)點是超低功能。 E2ROM 的慢速和高電流寫入一個字節(jié)令它需要高出 FRAM2500 倍的能量 。 表 3 性能比較表 3．鐵電存貯器 FRAM 的應(yīng)用 FRAM 無限次快速擦寫和非易性的特點，令它的系統(tǒng)工程師可以把現(xiàn)在在電路上分離的 SRAM 和 E2ROM 兩種存儲器整合到一個 FRAM 里 ，為整個系統(tǒng)節(jié)省了功耗，降低了成本，減小了體積，同時增加了整個系統(tǒng)的可靠性。 典型的應(yīng)用包括：儀器儀表、工業(yè)控制、家用電器、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、機(jī)頂盒、網(wǎng)絡(luò)XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 12 設(shè)備、游戲機(jī)、計算機(jī)等等。 4． I2C 總線知識 該存貯器采用 I2C 總線方式工作，在軟件操作時，就得用 I2C 總線方式進(jìn)行讀寫。 I2C總線是由 PHILIPS 公司發(fā)明的一種高性能芯片間串行同步傳輸總線。與 SPI、 MicroWire接口不同，它僅僅需要兩根信號線（串行數(shù)據(jù)線 SDA 和串行時鐘線 SCL），就實現(xiàn)了完善的雙工同步數(shù)據(jù)傳送，能夠極其方便地構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)和外圍器件擴(kuò)展系統(tǒng)。 I2C 總線采用了器件地址的硬件設(shè)置方法，通過軟件尋址完全避免了 器件的片選線尋址端，從而使硬件系統(tǒng)具有更簡單、更靈活的擴(kuò)展方法。 鑒于 I2C 總線的眾多功能優(yōu)越性，目前，以 PHILIPS 公司為主的許多著名半導(dǎo)體制造公司，紛紛研制出了大量的種類繁多的（已經(jīng)達(dá)數(shù)百種型號）帶有 I2C 總線硬件接口的單片機(jī)、通用外圍器件，例如 RAM、 EEPROM、 NVRAM、 I/O、 ADC、 DAC、日歷時鐘 RTC、LED 驅(qū)動器、 LCD 驅(qū)動器、溫度傳感器等等。另外，還開發(fā)了面向一些特殊應(yīng)用系統(tǒng)中專用配套的 I2C 總線芯片，例如無線電、無繩電話、移動手機(jī)、電視機(jī)、音響系統(tǒng)、家庭影院等系統(tǒng)中的雙音多頻（ DTMF）撥號器、語音合成器、數(shù)字調(diào)諧器、編碼器、解碼器、圖像處理器、頻率合成器、音調(diào)控制器、立體聲處理器等等，因此， I2C 總線技術(shù)被越來越廣泛地應(yīng)用到各個領(lǐng)域。本設(shè)計電路如圖 6： 圖 6 存儲器電路圖 如圖所示，電路用 24C64 存貯器， A0、 A A2 為地址選擇端，主要是用于級連，在總線上掛接多個這樣的存貯器時使用， VSS 為接地端， VCC 為電源正極連接端， WP為寫保護(hù)控制端， SCL、 SDA 分別為 I2C 總 線的串行時鐘連接端和串行數(shù)據(jù)連接端，數(shù)據(jù)的寫入與讀出就是通過這個端兩個端操作的，同時電路中在這兩個端 口加了兩只上接電阻，作用是由于存貯器內(nèi)部是采用開漏輸出的。 XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 13 （五）串行通信接口電路的設(shè)計 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有幾種。但都是在 RS232 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)而形成的。 RS323C 標(biāo)準(zhǔn)是美國 EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會）與 BELL 等公司一起開發(fā)的 1969 年公布的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在 0～ 20210b/s 范圍內(nèi)的通信。這個標(biāo)準(zhǔn)對串行通信接口的有關(guān)問題，如信號線功能、電器特性都作了明確規(guī)定。由于通行設(shè)備廠商都生產(chǎn)與 RS232C 制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機(jī)通信 接口中廣泛采用。 RS232C 規(guī)標(biāo)準(zhǔn)接口有 25 條線， 4 條數(shù)據(jù)線、 11 條控制線、 3 條定時線、 7 條備用和未定義線。在本設(shè)計中電路連接圖如圖 7 所示 ： 圖 7 串行通信口連接圖 如圖所示， MAX232 中電平轉(zhuǎn)換芯片。將差分電平，轉(zhuǎn)換成單片機(jī)等可識別的 TTL電平，電路中 RXD、 TXD 兩根線分別和單片機(jī)相連 P3 口的串行通訊口相連， RXD 為數(shù)據(jù)據(jù)接收端，單片機(jī)通過這個端口讀取 PC 機(jī)等送來的信號， TXD 為數(shù)據(jù)發(fā)送端口，主要向 PC 等設(shè)備發(fā)送信號。圖右邊還有一 9 針串行通信口，主要和 PC 機(jī)相連 。 四、 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計 本 設(shè)計程序共分成五個部分：鍵盤處理程序、 LCD 顯示程序、單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)處程序、存 儲 程序、串口和 PC 機(jī)通信程序。 XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 14 （一）單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)處理程序 單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)處理程序，即是系統(tǒng)的主程序。當(dāng)插上電源后，單片機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行一系列的初始化，包括 LCD 顯示初始化，串口初始化和菜單的初始化，以及判斷有無按鍵按下，并做出相應(yīng)的處理。 主 程序流程圖如圖 8 所示 ：（見附錄二） （二）鍵盤處理程序 鍵盤處理程序，主要作用就是通過用戶的按鍵識別，判斷當(dāng)前的系統(tǒng)任務(wù)，通過前面的硬件分析，采用 4X4 矩陣，一共十六組狀態(tài)。一方面是數(shù) 字的輸入輸出，另一方面的一系列的功能操作。經(jīng)過鍵盤掃描程序掃描是否有按鍵按下，如果有再判斷是數(shù)字鍵還是功能鍵，并做出相應(yīng)的處理；如果沒有則返回繼續(xù)檢查有克按鍵按下。鍵盤處理程序流程圖如圖 9 所示：（見附錄二） （三） LCD 液晶顯示程序 LCD 處理程序，完成信息的顯示，包括 IC 卡內(nèi)車票余額、該次刷卡消費金額 等這些資料。 LCD 根據(jù)鍵盤處理程序中按鍵的性質(zhì)（數(shù)字鍵還是功能鍵）來操作。流程圖如圖10 所示 ： （見附錄二） （四）串口通信程序 串口通信程序， 將讀寫器儲存的信息回放到 PC 機(jī)中保存處理 。流程圖如圖 11 所 示：（見 附錄二） （五）存儲器程序 存 儲 器程序，完成對 24C64 的 數(shù)據(jù)讀取與寫入，同時要有掉電保存的功能。流程圖如圖 12： （見附錄二） 五、結(jié)束語 通過本設(shè)計， 較系統(tǒng)地掌握有關(guān)單片機(jī)控制的設(shè)計思想和設(shè)計方法 ， 主要對 51 系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、功能、及內(nèi)部資源 ,LCD 顯示器等的了解，并對其進(jìn)行測試和加以應(yīng)用的知識得到學(xué)習(xí)。 實現(xiàn)了公交系統(tǒng)自動售票功能 .本設(shè)計的成本較低 ,操作簡單 .但是 ,本設(shè)計也存在上些不足 ,比如 LCD 字符型液晶顯示器不帶有中文字庫 ,不能顯示中文 ,這樣顯示的內(nèi)容不是很直觀 .在 IC 感應(yīng)方面，還存在感應(yīng)距離較近的 缺點。不過 ,在本設(shè)計的基礎(chǔ)上很容易通過改善設(shè)備 ,對系統(tǒng)進(jìn)行升級 ,使功能更齊全 ,設(shè)計更完美。通過這次的畢業(yè)設(shè)計 , 我體會到應(yīng)該掌握豐富的理論知識，理論知識是設(shè)計的前提，但同時又決不能局限于理論，要多動手才能將理論與實際工作聯(lián)系起來。在設(shè)計過程中，深深感受到自己在對一些器件的了解上，還存在很大差距，對它們的功能，參數(shù)都不是太熟悉。但是通過這次理論與實 際XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 15 的結(jié)合之后，認(rèn)識比以前有不少提高，在系統(tǒng)硬件設(shè)計及軟件設(shè)計方面都有了長足的進(jìn)步。 六、致謝 本畢業(yè)設(shè)計，在設(shè)計過程中，從理論到實踐，從構(gòu)建系統(tǒng)框圖到畫系統(tǒng)框圖， 再到具體的電路設(shè)計及相關(guān)的硬件和軟件設(shè)計，從學(xué)習(xí)認(rèn)識元器件，到最后完成一個系統(tǒng)，在這個過程中學(xué)習(xí)了許多新的專業(yè)知識，同時也學(xué)會了許多社會人文知識，鍛煉了自己動手動腦的能力。在此，對我畢業(yè)設(shè)計提拱指導(dǎo)幫助的所有老師，表示是衷心的感謝，對在設(shè)計過程中遇到困難時，得到幫助的朋友、同學(xué)，表示誠摯的謝意！ XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 16 附錄 : 附錄一 設(shè)計總電路圖 XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 17 XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 18 附錄二 程序設(shè)計流程圖 圖 8 主程序流程圖 開始 初始化 從存儲器讀充卡記錄總數(shù) NUM 掃描鍵盤讀鍵、判鍵 數(shù)字回車鍵 讀存儲器售 卡記錄顯示 進(jìn)入讀寫 IC 卡處理 NUM1023？ 查詢鍵 通信鍵 其他鍵 回放存儲器售卡記錄并清空 Y N XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 19 圖 9 鍵盤處理程序流程圖 Y N 結(jié) 束 功能 數(shù)字 確定數(shù)字 顯示、存儲等處理 確定功能 執(zhí)行并處理 開 始 檢測按鍵？ 判斷是數(shù)字鍵？還是功能 鍵？ XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 20 圖 10 LCD顯示流程圖 結(jié) 束 檢測忙信號 寫命令 寫數(shù)據(jù) 顯示設(shè)置 8 位 2 行 5X7 點陣 顯示器、光標(biāo)、閃爍設(shè)置 光標(biāo)移動設(shè)置 開 始 清顯示 XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 21 圖 11 串口通信流程圖 圖 12 存儲器流程圖 初始化 開始 判斷寫入？還是讀出？ 讀存儲器數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù)到存儲器 結(jié) 束 發(fā)送 接收 初始化 開 始 判斷是否是發(fā)送或請求命令 發(fā)送數(shù)據(jù) 接收數(shù)據(jù) 結(jié) 束 XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 22 附錄三 部分設(shè)計源代碼 1．主程序代碼 IO BIT CLK BIT RST BIT ICSW BIT PWR BIT PSC1 EQU 0FFH PSC2 EQU 0FFH PSC3 EQU 0FFH ORG 0000H LJMP MAIN ； *************主程序 ************** ORG 0030H MAIN： CLR EA ；關(guān)中斷 MOV SP， 60H ；設(shè)置堆棧 LCALL PWRON ；上電控制 LCALL RESET ；復(fù)位 MOV R0， 30H ；設(shè)置讀數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 1首地址 LCALL READ ；讀主存儲器 NOP ；斷點 ① LCALL COMP