1、南京工程学院课 程 设 计 课 程 名 称 单片机原理及应用 B 课 题 名 称 IC 卡读写器设计 院（系、部、中心） 通信工程学院 专 业 通信工程 班 级 姓 名 学 号 起 止 日 期 设 计 地 点 微机原理与单片机实验室 指 导 老 师 岳俊生 水恒华 单片机原理及应用 B摘 要IC 卡在现代生活中应用非常广泛，IC 卡读写器的设计方法有多种，其中，利用单片机外接芯片实现的 IC 卡读写器具有编程灵活，便于 IC 卡读写器功能的扩充，运算存储方便等优点。本文主要介绍用单片机外接 24C16EEPROM 的方法，利用键盘对 24C16 进行模拟充值的方法。本设计由单片机 P89V51
2、RD2 芯片、24C16EEPROM 和 LCD 液晶显示为核心，辅以必要的电路，构成了一个 IC 卡读写器，使用起来很方便此 IC 卡读写器严格按照要求设计，最终达到预期的效果，并且添加了进行挂失，修改密码，低值报警，透支报警等相关功能。 关键词 IC 卡读写器/单片机 /C51 编程The Principle and Applicationof Single Chip MicrocomputerABSTRACTIC card is widely used in modern life。There are a variety of IC card reader design methods,
3、 which use an external chip microcontroller IC card reader with programming flexibility, ease of expansion IC card reader function, operation and easy storage。This paper describes a method 24C16EEPROM external MCU, using the keyboard to simulate 24C16 recharge methods. Designed by the MCU chip P89V5
4、1RD2, 24C16EEPROM and LCD display as the core, supplemented by the necessary circuitry, constitute an IC card reader, easy to use。This IC card reader in strict accordance with the requirements of the design, and ultimately achieve the desired effect, and add report the loss, change passwords, low al
5、arm, alarm and other related functions overdraft.Keywords IC card reader /P89V51RD2 single-chip computer /C51 programming目录一、课程设计目的 .1二、基本思路 .1三、实验方案 .1四、实验开发环境及元器件 .11 、开发工具及开发环境简介 .11.1 单片机 .11.2 Proteus.11.3 KEIL .22、 P89V51RD2 .23、 24C16EEPROM .24.、LCD1602 .3(1)简介 .3(2)管脚功能 .3(3)16 进制 ASCII 码表 .
6、3(4)特性 .4五、系统分析与设计 .41、系统框图 .42、软件设计 .4(1)软件程序内容 .4(2)软件设计流程图 .4(3)程设计步骤 .8(4)电路连线图 .9六、具体程序设计及步骤 .91、头文件： .92、各个。C 文件： .113、程序调试及结果： .26调试步骤 .26实验现象 .27七、课程设计体会 27八、参考文献 28一、课程设计目的本课程设计是在单片机原理及应用 B课程主要内容学习之后，通过一个单片机应用系统的设计和调试，训练学生综合运用本课程知识，独立解决工程实际问题的能力；使学生加深对单片机结构、工作原理的理解，提高学生综合应用知识的能力、分析解决问题的能力和单
7、片机应用系统的设计技能；同时培养学生查阅科技资料和撰写科技报告的能力。二、基本思路通过此次课程设计掌握 I2C 总线的基本特点和通信协议，掌握 24xx 系列EEPROM 的基本特点及总线控制协议，掌握单片机 IO 端口模拟 I2C 时序控制程序的编写方法。单片机通过 P1.0 和 P1.1 分别连接 24C16 的 SDA 和 SCL,编写单片机通过 IO端口模拟 I2C 时序控制 24C16 读写的程序。通过键盘对 24C16EEPROM 进行模拟充值，通过 LED/LCD 实时显示卡内实际金额。三、实验方案在进行头文件配置完之后，建立一个 while(1),死循环，在这个死循环中不断检测
8、键盘输入，检测到键盘输入后，根据键盘的值，执行相应的子函数。并通过 1602LCD 显示出来相应的过程。四、实验开发环境及元器件1 、开发工具及开发环境简介1.1 单片机单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit） ，常用英文字母的缩写 MCU 表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU 的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL 的 Z80 是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器
9、的发展便分道扬镳。1.2 ProteusProteus 软件是 Labcenter Electronics 公司的一款电路设计与仿真软件，它包括ISIS、 ARES 等软件模块，ARES 模块主要用来完成 PCB 的设计，而 ISIS 模块用来完成电路原理图的布图与仿真。Proteus 的软件仿真基于 VSM 技术，它与其他软件最大的不同也是最大的优势就在于它能仿真大量的单片机芯片，比如 MCS-51 系列、PIC 系列等等，以及单片机外围电路，比如键盘、LED 、LCD 等等。通过 Proteus 软件的使用我们能够轻易地获得一个功能齐全、实用方便的单片机实验室。1.3 KEIL单片机开发中
10、除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为CPU 可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于 MCS-51 单片机的汇编软件有早期的 A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil 软件是目前最流行开发 MCS-51 系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持 Keil 即可看出。Keil 提供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成
11、开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。运行 Keil 软件需要Pentium 或以上的 CPU，16MB 或更多 RAM、20M 以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000 、WINXP 等操作系统。掌握这一软件的使用对于使用 51 系列单片机的爱好者来说是十分必要的，如果你使用 C 语言编程，那么 Keil 几乎就是你的不二之选（目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软件） ，即使不使用 C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。Keil C51 生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容
12、易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势2、P89V51RD2P89V51RD2 是 Philips 公司生产的一款 80C51 微控制器，包含 64KB Flash 和 1024 字节的数据 RAM。P89V51RD2 的典型特性是它的 X2 方式选项。利用该特性，设计者可使应用程序以传统的 80C51 时钟频率（每个 机器周期包含 12 个时钟）或 X2 方式（每个机器周期包含 6 个时钟）的时钟频率运行，选择 X2 方式可在相同时钟频率下获得 2 倍的吞吐量。从该特性获益的另一种方法是将时钟频率减半来保持特性不变，这 样可以极大地降低EMI。Flash 程序存储器支持并行和串行在系
13、统编程（ISP） ，ISP 允许在软件控制下对成品中的器件进行重复编程。应用固件的 产生/更新能力实现了 ISP 的大范围应用。 5V 的工作电压，操作频率为 040MHz。3、 24C16EEPROMEEPROM（带电可擦写可编程只读存储器）是用户可更改的只读存储器（ROM ） ，其可通过高于普通电压的作用来擦除和重编程（重写） 。不像 EPROM 芯片，EEPROM 不需从计算机中取出即可修改。在一个 EEPROM 中，当计算机在使用的时候可频繁地反复编程，因此 EEPROM 的寿命是一个很重要的设计考虑参数。EEPROM 是一种特殊形式的闪存，其应用通常是个人电脑中的电压来擦写和重编程。
14、4.、LCD1602(1)简介1602 液 晶 也 叫 1602 字 符 型 液 晶 它 是 一 种 专 门 用 来 显 示 字 母 、 数 字 、 符 号等 的 点阵 型 液 晶 模 块 它 有 若 干 个 5X7 或 者 5X11 等 点 阵 字 符 位 组 成 ， 每 个 点阵 字 符 位 都 可 以 显 示 一 个 字 符 。 每 位 之 间 有 一 个 点 距 的 间 隔 每 行 之 间 也 有 间隔 起 到 了 字 符 间 距 和 行 间 距 的 作 用 ， 正 因 为 如 此 所 以 他 不 能 显 示 图 形 。1602LCD 是 指 显 示 的 内 容 为 16X2,即 可
15、以 显 示 两 行 ， 每 行 16 个 字 符 液晶 模 块 （ 显 示 字 符 和 数 字 ） 。 (2)管脚功能1602 采 用 标 准 的 16 脚 接 口 ， 其 中 ： 第 1 脚 ： VSS 为 电 源 地 第 2 脚 ： VDD 接 5V 电 源 正 极 第 3 脚 ： V0 为 液 晶 显 示 器 对 比 度 调 整 端 ， 接 正 电 源 时 对 比 度 最 弱 ， 接 地 电 源 时 对 比 度 最 高 （ 对比 度 过 高 时 会 产 生 “鬼 影 ”， 使 用 时 可 以 通 过 一 个 10K 的 电 位 器 调 整 对 比 度 ） 。 第 4 脚 ： RS 为 寄
16、 存 器 选 择 ， 高 电 平 1 时 选 择 数 据 寄 存 器 、 低 电 平 0 时 选 择 指 令 寄 存 器 。 第 5 脚 ： RW 为 读 写 信 号 线 ， 高 电 平 (1)时 进 行 读 操 作 ， 低 电 平 (0)时 进 行 写 操 作 。 第 6 脚 ： E(或 EN)端 为 使 能 (enable)端 。 第 7 14 脚 ： D0 D7 为 8 位 双 向 数 据 端 。 第 15 16 脚 ： 空 脚 或 背 灯 电 源 。 15 脚 背 光 正 极 ， 16 脚 背 光 负 极 。(3)16 进制 ASCII 码表字符集1602 液晶模块内部的字符发生存储器
17、（CGROM )已经存储了 160 个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是 01000001B（41H），显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如A。因为 CGROM 储存的字符代码与我们 PC 中的字符代码是基本一致的，因此我们在向 DDRAM 写 C51 字符代码程序时甚至可以直接用 P1=A这样的方法。PC 在编译时就把 A先转换为 41H 代码了。(4)特性3.3V 或 5V 工作电压，对比度
18、可调内含复位电路提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能有 80 字节显示数据存储器 DDRAM内建有 192 个 5X7 点阵的字型的字符发生器 CGROM8 个可由用户自定义的 5X7 的字符发生器 CGRAM五、系统分析与设计1、系统框图LCD24C16EEPROM中央处理器 89C5189C51键盘2、软件设计(1)软件程序内容本设计的软件程序包括主程序、充值子程序、消费子程序、挂失子程序、修改密码程序和报警子程序等等。另外，还设计了 LCD 显示子程序。(2)软件设计流程图开 始键 盘 有 键 按 下当键盘输入为A D D则执行充值程序当键盘输入为S U B
19、则执行消费程序当键盘输入为L O S S则执行挂失程序当键盘输入为D E L则执行修改密码程序主程序框图键 盘 输 入 为S U B键 盘 输 入 需 要消 费 的 金 额输 入 金 额 小 于S U M 现 有 值S U M 值 减 去 输入 金 额 ， 并 作为 新 的 S U M 值Y显 示 s u b s u c c e s s显 示 s u b f a i lN蜂 鸣 器 报 警返 回 主 程 序充值子程序消费子程序键 盘 输 入 为A D D输 入 需 要 充 值的 金 额与 S U M 现 有 的值 相 加 ， 并 作为 新 的 S U M 的值返 回 主 程 序键 盘 输 入 为L O S S键 盘 输 入 密 码密 码 输 入 正 确显 示 L o c k e d !y显 示 L o c k e d f a i l !n返 回 主 程 序挂失子程序键 盘 输 入 密 码密 码 输 入 正 确显 示 u s e u p i n s u c c e s sY显 示 u s e u p i n f a i lN返 回 主 程 序解锁子程序
