51单片机系列--AT24C02（总线）

布满荆棘的人生 2022-08-30 12:56 173阅读 0赞

## 存储器介绍 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>易失性存储器/RAM</th> 
   <th>非易失性存储器/ROM</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>SRAM（静态RAM）</td> 
   <td>Mask ROM（掩膜ROM）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>DRAM（动态RAM）</td> 
   <td>PROM（可编程ROM）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>EPROM（可擦除可编程ROM ）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>E2PROM （电可擦除可编程ROM ）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>Flash（闪存）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td>硬盘、软盘、光盘等</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**AT24C02**是一种可以实现掉电不丢失的存储器，可用于保存单片机运行时想要永久保存的数据信息

![在这里插入图片描述][b778dc1403613c75bcd610aba7613920.png]  
![在这里插入图片描述][41482e28e1b51fab5c445bc21680b80e.png]  
![在这里插入图片描述][d38265d9195d16909198066801426a39.png]

## IIC总线 ##

1.I2C总线（Inter IC BUS）是由Philips公司开发的一种通用数据总线，I2C是一种多向控制总线，也就是说多个芯片可以连接到同一总线结构下，同时每个芯片都可以作为实时数据传输的控制源。主要包括启始、停止、读、写、应答信号。这种方式简化了信号传输总线接口。  
2.两根通信线：SCL（Serial Clock）、SDA（Serial Data）  
3.同步、半双工，带数据应答  
4.IIC总线上可以挂多个器件，而每个器件都有唯一的地址，这样可以标识通信目标。数据的通信的方式采用主从方式，主机负责主动联系从机，而从机则被动回应数据。

## IIC电路规范 ##

1.所有I2C设备的SCL连在一起，SDA连在一起  
2.设备的SCL和SDA均要配置成开漏输出模式  
3.SCL和SDA各添加一个上拉电阻，阻值一般为4.7KΩ左右  
4.开漏输出和上拉电阻的共同作用实现了“线与”的功能，此设计主要是为了解5.决多机通信互相干扰的问题  
![在这里插入图片描述][d5edfa350a976c421e26b81a6cd0edd0.png]

## I2C时序结构 ##

1.起始条件：SCL高电平期间，SDA从高电平切换到低电平。  
要求：SDA=1保持时间大于4.7us，随后SDA=0保持时间大于4us

/*SDA下降沿*/
    void start()
    { 
    SDA = 1; //顺序不能反了，先是SDA=1;
    SCL = 1;
    delay();
    SDA = 0;
    delay();
    }

2.终止条件：SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平。  
要求：SDA=0保持时间大于4us，随后SDA=1保持时间大于4.7us

/*SDA上升沿*/
    void end()
    { 
        SDA = 0;        //顺序不能反了，先是SDA=0;
        SCL = 1;
        delay();
        SDA = 1;
        delay();
    }

应答信号：

void ack()
    { 
        uchar i = 0;
        SCL = 1;
        delay();
        while(SDA == 1 && i < 250)i++;
        SCL = 0;            //SCL=0，SDA可以改变
        delay();
    }

![在这里插入图片描述][e5728d873bc24cbacdc54a3f61a6f6b7.png]  
**发送一个字节**：SCL低电平期间，主机将数据位依次放到SDA线上（高位在前），然后拉高SCL，从机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可发送一个字节  
**接收一个字节**：SCL低电平期间，从机将数据位依次放到SDA线上（高位在前），然后拉高SCL，主机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可接收一个字节（主机在接收之前，需要释放SDA）

## AT24C02读写操作 ##

1.通过以上几种信号的组合，可以向AT24C02指定单元地址写一字节的数据，可以看出，读写顺序为:起始，写器件地址，应答，写单元地址，应答，写数据，应答，终止。  
![在这里插入图片描述][ff5192a7421217d87d9b2d367e84cfac.png]  
2.从AT24C02任意单元地址读取数据，可以看出读写顺序为:起始，写器件地址+0(下一个字节为写)，应答，写单元地址，应答，起始，写器件地址+1(下一个字节为读取)，读取数据，终止。  
![在这里插入图片描述][1134b815219bacd1b45c5a78ddc645c9.png]

## 实例代码 ##

main.c

#include "reg52.h" //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器
    #include "i2c.h" 
    
    typedef unsigned int u16;	  //对数据类型进行声明定义
    typedef unsigned char u8;
    
    sbit LSA=P2^2;
    sbit LSB=P2^3;
    sbit LSC=P2^4;
    
    sbit k1=P3^1;
    sbit k2=P3^0;
    sbit k3=P3^2;
    sbit k4=P3^3;	 //定义按键端口
    
    char num=0;
    u8 disp[4];
    u8 code smgduan[10]={ 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
    
    /******************************************************************************* * 函 数 名 : delay * 函数功能 : 延时函数，i=1时，大约延时10us *******************************************************************************/
    void delay(u16 i)
    { 
    	while(i--);	
    }
    
    
    /******************************************************************************* * 函数名 :Keypros() * 函数功能 :按键处理函数 * 输入 : 无 * 输出 : 无 *******************************************************************************/
    void Keypros()
    { 
    	if(k1==0)
    	{ 
    		delay(1000);  //消抖处理
    		if(k1==0)
    		{ 
    			At24c02Write(1,num);   //在地址1内写入数据num
    		}
    		while(!k1);
    	}
    	if(k2==0)
    	{ 
    		delay(1000);  //消抖处理
    		if(k2==0)
    		{ 
    			num=At24c02Read(1);	  //读取EEPROM地址1内的数据保存在num中
    		}
    		while(!k2);
    	}
    	if(k3==0)
    	{ 
    		delay(100);  //消抖处理
    		if(k3==0)
    		{ 
    			num++;	   //数据加1
    			if(num>255)num=0;
    		}
    		while(!k3);
    	}
    	if(k4==0)
    	{ 
    		delay(1000);  //消抖处理
    		if(k4==0)
    		{ 
    			num=0;		 //数据清零
    		}
    		while(!k4);
    	}		
    }
    
    /******************************************************************************* * 函数名 :datapros() * 函数功能 :数据处理函数 * 输入 : 无 * 输出 : 无 *******************************************************************************/
    void datapros()
    { 
    	disp[0]=smgduan[num/1000];//千位
    	disp[1]=smgduan[num%1000/100];//百位
    	disp[2]=smgduan[num%1000%100/10];//个位
    	disp[3]=smgduan[num%1000%100%10];		
    }
    
    
    /******************************************************************************* * 函数名 :DigDisplay() * 函数功能 :数码管显示函数 * 输入 : 无 * 输出 : 无 *******************************************************************************/
    void DigDisplay()
    { 
    	u8 i;
    	for(i=0;i<4;i++)
    	{ 
    		switch(i)	 //位选，选择点亮的数码管，
    		{ 
    			case(0):
    				LSA=1;LSB=1;LSC=0; break;//显示第0位
    			case(1):
    				LSA=0;LSB=1;LSC=0; break;//显示第1位
    			case(2):
    				LSA=1;LSB=0;LSC=0; break;//显示第2位
    			case(3):
    				LSA=0;LSB=0;LSC=0; break;//显示第3位
    		}
    		P0=disp[i];//发送数据
    		delay(100); //间隔一段时间扫描 
    		P0=0x00;//消隐
    	}		
    }
    
    /******************************************************************************* * 函 数 名 : main * 函数功能 : 主函数 * 输 入 : 无 * 输 出 : 无 *******************************************************************************/
    void main()
    { 	
    	while(1)
    	{ 
    		Keypros();	 //按键处理函数
    		datapros();	 //数据处理函数
    		DigDisplay();//数码管显示函数 
    	}		
    }

i2c.c

#include"i2c.h"
    
    /******************************************************************************* * 函数名 : Delay10us() * 函数功能 : 延时10us * 输入 : 无 * 输出 : 无 *******************************************************************************/
    
    void Delay10us()
    { 
    	unsigned char a,b;
    	for(b=1;b>0;b--)
    		for(a=2;a>0;a--);
    
    }
    /******************************************************************************* * 函数名 : I2cStart() * 函数功能 : 起始信号：在SCL时钟信号在高电平期间SDA信号产生一个下降沿 * 输入 : 无 * 输出 : 无 * 备注 : 起始之后SDA和SCL都为0 *******************************************************************************/
    void I2cStart()
    { 
    	SDA=1;
    	Delay10us();
    	SCL=1;
    	Delay10us();//建立时间是SDA保持时间>4.7us
    	SDA=0;
    	Delay10us();//保持时间是>4us
    	SCL=0;			
    	Delay10us();		
    }
    /******************************************************************************* * 函数名 : I2cStop() * 函数功能 : 终止信号：在SCL时钟信号高电平期间SDA信号产生一个上升沿 * 输入 : 无 * 输出 : 无 * 备注 : 结束之后保持SDA和SCL都为1；表示总线空闲 *******************************************************************************/
    
    void I2cStop()
    { 
    	SDA=0;
    	Delay10us();
    	SCL=1;
    	Delay10us();//建立时间大于4.7us
    	SDA=1;
    	Delay10us();		
    }
    /******************************************************************************* * 函数名 : I2cSendByte(unsigned char dat) * 函数功能 : 通过I2C发送一个字节。在SCL时钟信号高电平期间，保持发送信号SDA保持稳定 * 输入 : num * 输出 : 0或1。发送成功返回1，发送失败返回0 * 备注 : 发送完一个字节SCL=0,SDA=1 *******************************************************************************/
    
    unsigned char I2cSendByte(unsigned char dat)
    { 
    	unsigned char a=0,b=0;//最大255，一个机器周期为1us，最大延时255us。 
    	for(a=0;a<8;a++)//要发送8位，从最高位开始
    	{ 
    		SDA=dat>>7;	 //起始信号之后SCL=0，所以可以直接改变SDA信号
    		dat=dat<<1;
    		Delay10us();
    		SCL=1;
    		Delay10us();//建立时间>4.7us
    		SCL=0;
    		Delay10us();//时间大于4us 
    	}
    	SDA=1;
    	Delay10us();
    	SCL=1;
    	while(SDA)//等待应答，也就是等待从设备把SDA拉低
    	{ 
    		b++;
    		if(b>200)	 //如果超过2000us没有应答发送失败，或者为非应答，表示接收结束
    		{ 
    			SCL=0;
    			Delay10us();
    			return 0;
    		}
    	}
    	SCL=0;
    	Delay10us();
     	return 1;		
    }
    /******************************************************************************* * 函数名 : I2cReadByte() * 函数功能 : 使用I2c读取一个字节 * 输入 : 无 * 输出 : dat * 备注 : 接收完一个字节SCL=0,SDA=1. *******************************************************************************/
    
    unsigned char I2cReadByte()
    { 
    	unsigned char a=0,dat=0;
    	SDA=1;			//起始和发送一个字节之后SCL都是0
    	Delay10us();
    	for(a=0;a<8;a++)//接收8个字节
    	{ 
    		SCL=1;
    		Delay10us();
    		dat<<=1;
    		dat|=SDA;
    		Delay10us();
    		SCL=0;
    		Delay10us();
    	}
    	return dat;		
    }
    
    
    /******************************************************************************* * 函数名 : void At24c02Write(unsigned char addr,unsigned char dat) * 函数功能 : 往24c02的一个地址写入一个数据 * 输入 : 无 * 输出 : 无 *******************************************************************************/
    
    void At24c02Write(unsigned char addr,unsigned char dat)
    { 
    	I2cStart();
    	I2cSendByte(0xa0);//发送写器件地址
    	I2cSendByte(addr);//发送要写入内存地址
    	I2cSendByte(dat);	//发送数据
    	I2cStop();
    }
    /******************************************************************************* * 函数名 : unsigned char At24c02Read(unsigned char addr) * 函数功能 : 读取24c02的一个地址的一个数据 * 输入 : 无 * 输出 : 无 *******************************************************************************/
    
    unsigned char At24c02Read(unsigned char addr)
    { 
    	unsigned char num;
    	I2cStart();
    	I2cSendByte(0xa0); //发送写器件地址
    	I2cSendByte(addr); //发送要读取的地址
    	I2cStart();
    	I2cSendByte(0xa1); //发送读器件地址
    	num=I2cReadByte(); //读取数据
    	I2cStop();
    	return num;	
    }

i2c.h

#ifndef __I2C_H_
    #define __I2C_H_
    
    #include <reg52.h>
    
    sbit SCL=P2^1;
    sbit SDA=P2^0;
    
    void I2cStart();
    void I2cStop();
    unsigned char I2cSendByte(unsigned char dat);
    unsigned char I2cReadByte();
    void At24c02Write(unsigned char addr,unsigned char dat);
    unsigned char At24c02Read(unsigned char addr);
    
    #endif

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[ff5192a7421217d87d9b2d367e84cfac.png]: /images/20220829/5cb276e29a0242899ec14673be58f796.png
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