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1、基于proteus的51单片机开发实例27-I2C总线的读写

本实例意在了解I2C总线的接口电路设计，IC总线数据的写入和读出。由于51单片机没有内置I2C模块，所以本实例中我们使用51单片机的I/O口模拟I2C总线的读写。

1.2. 设计思路

在单片机系统设计中，完成一个功能的前提是首先了解该功能的实现原理，其次要知道完成该功能的电路设计，第三是能够实现编程控制。所以本例中我们要首先了解I2C器件的基础知识，以此进行电路设计，最后编程实现预期的功能。

1.3. 基础知识

I2C总线是一种双向二进制总线，用于连接单片机和外围设备，是单片机应用系统中应用较多的串行总线之一。

目前有很多外围器件都是IC2总线，例如常见的EEPROM存储器AT24系列，日历时钟芯片PCF8563,DS1302，LCD驱动器PCF8576，AD转换器PCF8591等。

1.3.1. I2C总线接口

I2C只有两根信号线：SDA-双向数据/地址线；SCL-串行时钟线。I2C总线上可以连接多个I2C器件，如下图所示。

图2 I2C总线连接示意图

需要说明的是，I2C总线的接口是开漏型的，其目的就是为了能够连接多个相同器件。所以进行I2C总线的电路设计时，需要加上拉电阻，如图所示。

既然I2C总线上可以挂多个器件，那么这些器件怎么一一识别呢？我们以AT24C02为例来说明。如下图所示。

A0，A1，A2作为地址设置端口，可以将这三个端口分别连接不同的电平，这样就能区别了。

前面我们学习的RS-232串口通信的数据发送和接收分别用不同的线，一根专门用来发送数据，另一根专门用来接收数据。而I2C总线的数据发送和接收都使用同一根线。I2C总线通信时，有主器件和从器件的区别。当某个器件向总线上发送数据时，这个器件就是主器件，而当这个器件从总线上接收数据时，它又变成了从器件。因此对于参与I2C通信的器件，主器件和从器件是相对的。

1.3.2. I2C总线器件的地址

前面我们已经说过，I2C总线上可以挂接多个器件，每个器件都必须有唯一的地址，这样才能确保总线通信的正确性。I2C总线上所以期间的地址都按照一定的规范来设定。器件地址由7位二进制位组成，然后与一位读写控制位（方向位）合成一个字节的寻址字节（对于存储容量大的，寻址字节之外还要有高地址字节）。

寻址字节

1.3.3. I2C总线上的时钟信号

I2C总线上的数据传输必须在时钟信号的驱动下进行。

1.3.4. I2C总线的传输协议

1.3.4.1. 起始和结束条件

如下图所示。在数据传送时，必须确认数据传送的开始和结束。

I2C总线的开始和停止

开始条件

SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变。开始传送数据。

结束条件

SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变。结束传送数据。

1.3.4.2. 数据格式

开始信号发出后，主器件送出的第一个字节是用来发送从器件地址的。数据的发送是按照字节数据高位在前，低位在后的原则发送的。前7位是地址码，第8位是方向位（通俗来说就是读写控制位，对于主器件来说，读数据是从从器件获得数据，写数据是向从器件发送数据）。I2C总线上的所以器件在收到开始信号后，将收到的第一个字节的数据与自己的地址比较，如果地址一致，则该器件被选定，然后该器件根据方向位进行数据的接收还是发送操作。

I2C总线数据传送采用时钟脉冲逐位串行传送方式。时序图如下。在SCL的低电平期间，SDA线上的数据可以变化。SCL高电平器件，SDA线上的数据必须保持不变。因为此时SDA状态的改变已被用来表示起始和结束条件。

I2C器件的数据交互

1.3.4.3. 响应

I2C总线协议规定，每传送一个字节数据（包括地址和命令）完毕，都要有一个应答信号ACK，以确定数据传送是否正确。应答位的时钟脉冲由主器件产生，主器件需要在应答脉冲的高电平期间释放数据线SDA，转由从器件控制。通常的做法是从器件在这个时钟期间必须向SDA发送一个低电平，以产生有效的应答信号。表示接受正常，若接收不正常或不能产生应答信号，则保持SDA为高电平，此时，主器件产生一个停止信号，使传送异常结束。

1.4. 电路设计

本实例使用常见的EEPROM存储器AT24C02。该芯片引脚图如下所示。

其中SCL-时钟线；SDA-数据线；WP-写保护，当该引脚接高电平，不允许写入数据，接地，不允许写入数据；A2A1A0-地址输入端，可通过接高电平或低电平确定芯片地址。

AT24C02引脚图

本实例的电路如图1所示。电路中单片机的P3.4和P3.4连接I2C器件AT24C02。P0口和P2口分别连接两个LED排，用于指示将要写入和读出的数据。

1.5. 程序设计

本实例程序代码如下。

本程序实现的功能是，讲一个数据写入到I2C器件AT24C02的相应地址，同时将要写入的数据通过连接在P0口的8个发光二极管显示，然后读出该位置的数据，并通过连接P2口的8个发光二极管显示。

#include<AT89x51.h> //#include<intrins.h> //#defineOP_READ0xa1// #defineOP_WRITE 0xa0// Æ÷¼þµØÖ·ÒÔ¼°Ð´Èë²Ù×÷,0xa1¼´Îª1010 0000Bsbit SDA=P3^4; //½«´®ÐÐÊý¾Ý×ÜÏßSDA붨ÒåÔÚΪP3.4Òý½Åsbit SCL=P3^3; //½«´®ÐÐʱÖÓ×ÜÏßSDA붨ÒåÔÚΪP3.3Òý½Å/*****************************************************º¯Êý¹¦ÄÜ£ºÑÓʱ1ms(3j+2)*i=(3¡Á33+2)¡Á10=1010(΢Ãë)£¬¿ÉÒÔÈÏΪÊÇ1ºÁÃë***************************************************/void delay1ms();/*****************************************************º¯Êý¹¦ÄÜ£ºÑÓʱÈô¸ÉºÁÃëÈë¿Ú²ÎÊý£ºn***************************************************/ void delaynms(unsigned int n);//ÒÔÏÂÊǶÔAT24C02µÄ¶Áд²Ù×÷³ÌÐòvoid start();void stop();unsigned char ReadData();bit WriteCurrent(unsigned char y);void WriteSet(unsigned char add, unsigned char dat);unsigned char ReadCurrent();unsigned char ReadSet(unsigned char set_add);/*********************************************************************º¯Êý¹¦ÄÜ£ºÖ÷º¯Êý***********************************************************************/ void main(void) { unsigned char sum=0x01; //´¢´æ¼ÆÊýÖµ unsigned char x=0; //´¢´æ´ÓAT24C02¶Á³öµÄÖµ P0=0xff; while(1) //ÎÞÏÞÑ­»·{ P0=sum; WriteSet(0x01,sum); //½«¼Æ¼þֵдÈëAT24C02ÖеÄÖ¸¶¨µØÖ·"0x01" x=ReadSet(0x01); //´ÓAT24C02ÖжÁ³ö¼Æ¼þÖµP2=x; delaynms(300); sum++;P0=sum; WriteSet(0x01,sum); //½«¼Æ¼þֵдÈëAT24C02ÖеÄÖ¸¶¨µØÖ·"0x01" x=ReadSet(0x01); //´ÓAT24C02ÖжÁ³ö¼Æ¼þÖµP2=x; delaynms(300); }}/*****************************************************º¯Êý¹¦ÄÜ£ºÑÓʱ1ms(3j+2)*i=(3¡Á33+2)¡Á10=1010(΢Ãë)£¬¿ÉÒÔÈÏΪÊÇ1ºÁÃë***************************************************/void delay1ms(){ unsigned char i,j; for(i=0;i<10;i++) for(j=0;j<33;j++) ; }/*****************************************************º¯Êý¹¦ÄÜ£ºÑÓʱÈô¸ÉºÁÃëÈë¿Ú²ÎÊý£ºn***************************************************/ void delaynms(unsigned int n) { unsigned int i;for(i=0;i<n;i++) delay1ms(); }/*******************************************************************************ÒÔÏÂÊǶÔAT24C02µÄ¶Áд²Ù×÷³ÌÐò********************************************************************************//***************************************************º¯Êý¹¦ÄÜ£º¿ªÊ¼Êý¾Ý´«ËÍ***************************************************/void start()// ¿ªÊ¼Î»{SDA = 1; 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//¿ªÊ¼Êý¾Ý´«µÝWriteCurrent(OP_READ); //Ñ¡ÔñÒª²Ù×÷µÄAT24CxxоƬ£¬²¢¸æÖªÒª¶ÁÆäÊý¾Ýx=ReadData(); //½«¶ÁÈ¡µÄÊý¾Ý´æÈëxstop(); //Í£Ö¹Êý¾Ý´«µÝreturn x; //·µ»Ø¶ÁÈ¡µÄÊý¾Ý}/***************************************************º¯Êý¹¦ÄÜ£º´ÓAT24CxxÖеÄÖ¸¶¨µØÖ·¶ÁÈ¡Êý¾ÝÈë¿Ú²ÎÊý£ºset_add³ö¿Ú²ÎÊý£ºx ***************************************************/unsigned char ReadSet(unsigned char set_add)// ÔÚÖ¸¶¨µØÖ·¶ÁÈ¡{start(); //¿ªÊ¼Êý¾Ý´«µÝWriteCurrent(OP_WRITE); //Ñ¡ÔñÒª²Ù×÷µÄAT24CxxоƬ£¬²¢¸æÖªÒª¶ÔÆäдÈëÊý¾ÝWriteCurrent(set_add); //дÈëÖ¸¶¨µØÖ·return(ReadCurrent()); //´ÓÖ¸¶¨µØÖ·¶Á³öÊý¾Ý²¢·µ»Ø}

1.6. 实例仿真

编写程序代码，编译生成HEX文件，将HEX文件装载到proteus电路的单片机中，开始仿真，连接在P0口和P2口的两组发光二极管，看看他们显示的是否一致。

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1.7. 总结

通过本例，我们学习了I2C总线的原理、电路设计、编程方法。

2、赞美写诗有才华的人：赞美诗人才华的诗句

赞美诗人才华的诗句

1、笔落惊风雨，诗成泣鬼神。——杜甫《寄李十二白二十韵》

2、天下才共一石，曹子建独得八斗，我得一斗，自古及今共用一斗。——《南史·谢灵运传》

3、江山代有才人出，各领风骚数百年。——赵翼《论诗五首·其二》

4、前不见古人，后不见来者。——陈子昂《登幽州台歌》

5、敏捷诗千首，飘零酒一杯。——杜甫《不见》

6、文章本天成，妙手偶得之。——陆游《文章》

7、裴生信英迈，屈起多才华。——李白《早秋赠裴十七仲堪》

8、六国平来四海家，相君当代擅才华。——张继《读峄山碑》

9、岂关名利分荣路，自有才华作庆霄。——温庭筠《寄河南杜少尹》

10、复羡二龙去，才华冠世雄。——李白《鲁中送二从弟赴举之西京》

赞美诗人才华的诗句

1、 令公桃李满天下，何用堂前更种花。——白居易《奉和令公绿野堂种花》

释义：裴令公的桃李学生遍布天下，哪里用得着再在门前屋后种花呢？

2、 摇落深知宋玉悲，风流儒雅亦吾师。——杜甫《咏怀古迹五首·其二》

释义：落叶飘零是深知宋玉的悲哀，他的风流儒雅堪当我的老师。

3、 昨日春如，十三女儿学绣。一枝枝、不教花瘦。——辛弃疾《粉蝶儿·和赵晋臣敷文赋落花》

释义：昨天，还是春光明媚，就像一个十三岁的小姑娘，用她轻快灵巧的小手，把一枝枝的花绣得丰盈娇艳。

4、 天生我材必有用，千金散尽还复来。——李白的《将进酒》

释义：每个人的出生都一定有自己的价值和意义，黄金千两（就算）一挥而尽，它也还是能够再得来。

5、 宣室求贤访逐臣，贾生才调更无伦。——李商隐《贾生》

释义：汉文帝求贤，宣示召见被贬臣子。贾谊才能，确实高明无人能及。

6、 读书不觉已春深，一寸光阴一寸金。——王贞白《白鹿洞二首·其一》

释义：专心读书，不知不觉春天过完了，每一寸时间就像一寸黄金珍贵。

7、 书当快意读易尽，客有可人期不来。——陈师道《绝句·书当快意读易尽》

释义：读尽了诗书，你毫无腐儒的酸气；投笔从戎，跃马在西北边关。

8、 幼敏悟过人，读书辄成诵。及冠，嶷然有声。——欧阳修《画地学书》

释义：幼年时，欧阳修就聪敏过人，读过一遍书就能背诵下来。等到成年时，更是人品超群而享有盛誉。

9、 别裁伪体亲风雅，转益多师是汝师。——杜甫《戏为六绝句》

释义：区别和裁剪、淘汰那些形式内容都不好的诗，学习《诗经》风雅的传统，虚心向前贤学习，老师越多，这才是你们真正的老师。

10、 春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干。——李商隐《无题·相见时难别亦难》

释义：春蚕结茧到死时丝才吐完，蜡烛要燃尽成灰时像泪一样的蜡油才能滴干

赞美诗人才华的诗句

1、笔落惊风雨，诗成泣鬼神。

释义：看到他落笔，风雨为之感叹；看到他的诗，鬼神都为之感动哭泣。

出自唐代诗人杜甫所做的五言古诗《寄李太白二十韵》中的一句诗。这首诗是李白被放逐后，杜甫思念李白时所做的。“笔落惊风雨，诗成泣鬼神”，看到他落笔，风雨为之感叹；看到他的诗，鬼神都为之感动哭泣。多用来形容那些伟大作家的伟大成就。

2、酒发雄谈，剑增奇气，诗吐惊人语。

释义：酒后又雄健有力的言谈，一把长剑舞出奇异的气度，张口便可吐出令人惊异的诗句。

出自《念奴娇·策勋万里》，是元末明初词人高启所作的一首抒怀词。全词真实地表现了封建社会里知识分子的不幸遭遇，抨击了封建社会统治者对人才的扼杀。“酒发雄谈，剑增奇气，诗吐惊人语”则从文韬、武略、诗才等方面，表现了词人非凡的才华。

3、粗缯大布裹生涯， 腹有诗书气自华。

释义：生活当中身上包裹着粗衣劣布，胸中有学问气质自然光彩夺人。

语出宋代苏轼的.《和董传留别》。腹有诗书气自华，比喻只要饱读诗书，学有所成，气质才华自然横溢，高雅光彩。

4、江山代有才人出，各领风骚数百年。

释义：国家代代都有很多有才情的人，他们的诗篇文章以及人气都会流传数百年（流芳百世）。

出自清初赵翼的《论诗·其二》。世人常常用这句诗来赞美人才辈出，或表示一代新人替换旧人，或新一代的崛起，就如滚滚长江，无法阻拦。

5、白也诗无敌，飘然思不群。

释义：李白的诗天下无敌，他的诗思潇洒飘逸，豪放不拘，诗风超群，不同凡俗。

出自唐代杜甫的《春日忆李白》。这首怀念李白的五律，是746年（天宝五年）或747年（天宝六年）春杜甫居长安时所作，主要就是从这方面来落笔的。开头四句，一气贯注，都是对李白诗的热烈赞美，称赞他的诗冠绝当代。

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