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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; //SDA³õʼ»¯Îª¸ßµçƽ¡°1¡±SCL = 1; //¿ªÊ¼Êý¾Ý´«ËÍʱ£¬ÒªÇóSCLΪ¸ßµçƽ¡°1¡±_nop_(); //µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚ_nop_(); //µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚSDA = 0; //SDAµÄϽµÑر»ÈÏΪÊÇ¿ªÊ¼ÐźÅ_nop_(); //µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚ_nop_(); //µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚ_nop_(); //µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚ_nop_(); //µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚSCL = 0; //SCLΪµÍµçƽʱ£¬SDAÉÏÊý¾Ý²ÅÔÊÐí±ä»¯(¼´ÔÊÐíÒÔºóµÄÊý¾Ý´«µÝ£©}/***************************************************º¯Êý¹¦ÄÜ£º½áÊøÊý¾Ý´«ËÍ***************************************************/void stop()// ֹͣλ{SDA = 0; //SDA³õʼ»¯ÎªµÍµçƽ¡°0¡±_nop_(); //µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚ_nop_(); //µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚSCL = 1; //½áÊøÊý¾Ý´«ËÍʱ£¬ÒªÇóSCLΪ¸ßµçƽ¡°1¡±_nop_(); //µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚ_nop_(); //µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚ_nop_(); //µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚ_nop_(); //µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚSDA = 1; //SDAµÄÉÏÉýÑر»ÈÏΪÊǽáÊøÐźÅ}/***************************************************º¯Êý¹¦ÄÜ£º´ÓAT24Cxx¶ÁÈ¡Êý¾Ý³ö¿Ú²ÎÊý£ºx***************************************************/unsigned char ReadData()// ´ÓAT24CxxÒÆÈëÊý¾Ýµ½MCU{unsigned char i;unsigned char x; //´¢´æ´ÓAT24CxxÖжÁ³öµÄÊý¾Ýfor(i = 0; 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//µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚ _nop_(); //µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚ _nop_(); //µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚ _nop_(); //µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚ ack_bit = SDA; //½ÓÊÜÉ豸£¨AT24Cxx)ÏòSDAË͵͵çƽ£¬±íʾÒѾ­½ÓÊÕµ½Ò»¸ö×Ö½Ú //ÈôË͸ߵçƽ£¬±íʾûÓнÓÊÕµ½£¬´«ËÍÒì³£SCL = 0; //SCLΪµÍµçƽʱ£¬SDAÉÏÊý¾Ý²ÅÔÊÐí±ä»¯(¼´ÔÊÐíÒÔºóµÄÊý¾Ý´«µÝ£©return ack_bit;// ·µ»ØAT24CxxÓ¦´ðλ}/***************************************************º¯Êý¹¦ÄÜ£ºÏòAT24CxxÖеÄÖ¸¶¨µØַдÈëÊý¾ÝÈë¿Ú²ÎÊý£ºadd (´¢´æÖ¸¶¨µÄµØÖ·£©£»dat(´¢´æ´ýдÈëµÄÊý¾Ý£©***************************************************/void WriteSet(unsigned char add, unsigned char dat)// ÔÚÖ¸¶¨µØÖ·addr´¦Ð´ÈëÊý¾ÝWriteCurrent{start(); //¿ªÊ¼Êý¾Ý´«µÝWriteCurrent(OP_WRITE); //Ñ¡ÔñÒª²Ù×÷µÄAT24CxxоƬ£¬²¢¸æÖªÒª¶ÔÆäдÈëÊý¾ÝWriteCurrent(add); //дÈëÖ¸¶¨µØÖ·WriteCurrent(dat); //Ïòµ±Ç°µØÖ·£¨ÉÏÃæÖ¸¶¨µÄµØÖ·£©Ð´ÈëÊý¾Ýstop(); //Í£Ö¹Êý¾Ý´«µÝdelaynms(4); //1¸ö×Ö½ÚµÄдÈëÖÜÆÚΪ1ms, ×îºÃÑÓʱ1msÒÔÉÏ}/***************************************************º¯Êý¹¦ÄÜ£º´ÓAT24CxxÖеĵ±Ç°µØÖ·¶ÁÈ¡Êý¾Ý³ö¿Ú²ÎÊý£ºx (´¢´æ¶Á³öµÄÊý¾Ý£© ***************************************************/unsigned char ReadCurrent(){unsigned char x;start(); //¿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、什么是过氧化氢酶

什么是过氧化氢酶

一。用于食品行业的

过氧化氢酶是采用生物技术生产的液体酶，能有效的将过氧化氢（双氧水）分解为氧和水，其只对过氧化氢起作用。广泛应用于清除食品、食品配料和食品添加剂等在消毒灭菌、漂白，加工后产生或残留的过氧化氢。清除食品（如奶制品、蛋制品）在紫外线照射时产生的过氧化氢造成的特殊异味，避免人体过量摄入过氧化氢后发生中毒的危险。

产品特性：

琥珀色液体   比重：1.1-1.2

酶活：≥50000u/ml

本产品符合FAO/WHO食品添加剂联合委员会和我国有关食品酶制剂的卫生规范。

工艺参数

P H：6.0-8.0

  温度：30-60℃

  时间：10-30分钟

用量：0.05-1g/L，具体的用量可根据实际工艺调整。

参考工艺

漂白→放掉漂白液→放入过氧化氢酶溶液浸泡除氧。

包装、保存

25kg桶装，或根据客户要求包装。

在常温下6个月不低于标准酶活。

需要了解更多可以给我私信。

一般都用桶包装。可以用于食品

二 ，用于纺织行业

 JN-500过氧化氢酶是由黑曲霉菌发酵的液体酶，能有效的将过氧化氢分解为氧和水，其只对过氧化氢起作用。2H2O2→O2+2H2O

1. 产品特性：

外 观：琥珀色液体

P   H：5.5

比 重：1.2

2. 工艺参数：

浴 PH：6.0-8.0

温 度：30-60℃

时 间：10-30分钟

用 量：0.05-0.3g/L，具体的用量可根据实际工艺调整。

3. 工艺比较：

传统工艺： 漂白—热水清洗—热水清洗—冷水清洗—染色 
    酶法除氧工艺： 漂白—冷水清洗—过氧化氢酶除氧并染色

4. 包装、保存：

25kg桶装，或根据客户要求包装。在常温下6个月不低于标准酶活

过氧化氢酶有什么作用

01

过氧化氢酶在食品工业中被用于除去用于制造奶酪的牛奶中的过氧化氢。过氧化氢酶也被用于食品包装，防止食物被氧化。

在纺织工业中，过氧化氢酶被用于除去纺织物上的过氧化氢，以保证成品是不含过氧化物的。它还被用在隐形眼镜的清洁上：眼镜在含有过氧化氢的清洁剂中浸泡后，使用前再用过氧化氢酶除去残留的过氧化氢。

过氧化氢酶在美容业中的使用：一些面部护理中加入了该酶和过氧化氢，目的是增加表皮上层的细胞氧量。过氧化氢酶在实验室中还常常被用作了解酶对反应速率影响的工具。

过氧化氢酶存在于所有已知的动物的各个组织中，特别在肝脏中以高浓度存在。在投弹手甲虫（bombardier beetle）中，过氧化氢酶具有独特用途。这种甲虫具有两套分开储存于腺体中的化学物。大的腺体中储存着对苯二酚和过氧化氢，而小的腺体中储存着过氧化氢酶和辣根过氧化物酶。当甲虫将两个腺体中的化学物质混合在一起时，就会释放出氧气，而氧气既可以氧化对苯二酚又可以作为助推剂。

过氧化氢酶的简介

过氧化氢酶存在于红细胞及某些组织内的过氧化体中，它的主要作用就是催化H2O2分解为H2O与O2，使得H2O2不至于与O2在铁螯合物作用下反应生成非常有害的-OH
过氧化氢酶的作用是使过氧化氢还原成水： 2H2O2=O2↑+ 2H2O
中文名称:过氧化氢酶
英文别名:Fungal catalase; catalase from bovine liver; catalase F. bov. liv.,cryst.susp. in H2O; Catalase from microorganisms; catalse from bovine liver; catalase from human erythrocytes; catalase from dog liver; catalase from mouse liver; catalase from bison liver; Catalase (bovine liver); Catalase, Human Erythrocytes; Catalase Aspergillus niger; Catalase from Corynebacterium glutamicum; Catalase Micrococcus lysodeikticus; Catalase
CAS:9001-05-2
EINECS:232-577-1 几乎所有的生物机体都存在过氧化氢酶。其普遍存在于能呼吸的生物体内，主要存在于植物的叶绿体、线粒体、内质网、动物的肝和红细胞中，其酶促活性为机体提供了抗氧化防御机理。
CAT是红血素酶，不同的来源有不同的结构。在不同的组织中其活性水平高低不同。过氧化氢在肝脏中分解速度比在脑或心脏等器官快，就是因为肝中的CAT含量水平高。 虽然过氧化氢酶完整的催化机制还没有完全被了解，但其催化过程被认为分为两步：
H2O2 + Fe(III)-E → H2O + O=Fe(IV)-E(.+)
H2O2 + O=Fe(IV)-E(.+) → H2O + Fe(III)-E + O2[12]
其中，“Fe()-E”表示结合在酶上的血红素基团（E）的中心铁原子（Fe）。Fe(IV)-E(.+）为Fe(V)-E的一种共振形式，即铁原子并没有完全氧化到+V价，而是从血红素上接受了一些“支持电子”。因而，反应式中的血红素也就表示为自由基阳离子（.+).
过氧化氢进入活性位点并与酶147位上的天冬酰胺残基（Asn147）和74位上的组氨酸残基（His74）相互作用，使得一个质子在氧原子间互相传递。自由的氧原子配位结合，生成水分子和Fe(IV)=O。Fe(IV)=O与第二个过氧化氢分子反应重新形成Fe(III)-E，并生成水分子和氧气。[12]活性中心铁原子的反应活性可能由于357位上酪氨酸残基（Tyr357）的苯酚基侧链的存在（帮助Fe(III）氧化为Fe(IV））而得以提高。反应的效率可能是通过His74和Asn147与反应中间体作用而得以提高。[12]该反应的速率通常可以通过米氏方程来确定。[2]
过氧化氢酶也能够氧化其他一些细胞毒性物质，如甲醛、甲酸、苯酚和乙醇。这些氧化过程需要利用过氧化氢通过以下反应来完成：
H2O2 + H2R → 2H2O + R
同样，具体的反应机制还不清楚。
任何重金属离子（如硫酸铜中的铜离子）可以作为过氧化氢酶的非竞争性抑制剂。另外，剧毒性的氰化物是过氧化氢酶的竞争性抑制剂，可以紧密地结合到酶中的血红素上，阻止酶的催化反应。
处于过氧化状态的过氧化氢酶中间体的三维结构已经获得解析，可以在蛋白质数据库中检索到。 进行中的过氧化氢酶检测，可以观察到气泡。
过氧化氢酶检测是微生物学家鉴定细菌种类的主要的三种检测手段之一，即用过氧化氢来检测过氧化氢酶是否存在。假如细菌中含有过氧化氢酶，则在过氧化氢溶液中加入少量细菌提取物就能观察到氧气气泡生成。
有气泡生成，则该菌被认为是呈“过氧化氢酶阳性”。如staphylococcus和micrococcus。没有，则该菌被认为是呈“过氧化氢酶阴性”。如streptococcus和enterococcus。 虽然过氧化氢酶检测无法鉴定特定生物体，但与其他检测方法结合，它可以有效地帮助诊断。
此外细菌中是否存在过氧化氢酶，还取决于细胞生长条件和所使用的培养基。 过氧化氢酶存在于所有已知的动物的各个组织中，特别在肝脏中以高浓度存在。在投弹手甲虫（bombardier beetle）中，过氧化氢酶具有独特用途。这种甲虫具有两套分开储存于腺体中的化学物。大的腺体中储存着对苯二酚和过氧化氢，而小的腺体中储存着过氧化氢酶和辣根过氧化物酶。当甲虫将两个腺体中的化学物质混合在一起时，就会释放出氧气，而氧气既可以氧化对苯二酚又可以作为助推剂。
过氧化氢酶也普遍存在于植物中，但不包括真菌，虽然有些真菌被发现在低pH值和温暖的环境下能够产生该酶。
绝大多数需氧微生物都含有过氧化氢酶[4]。例外包括Streptococcus，一种没有过氧化氢酶的需氧细菌。部分厌氧微生物，如Methanosarcina barkeri，也含有过氧化氢酶。 过氧化氢酶在食品工业中被用于除去用于制造奶酪的牛奶中的过氧化氢。过氧化氢酶也被用于食品包装，防止食物被氧化。在纺织工业中，过氧化氢酶被用于除去纺织物上的过氧化氢，以保证成品是不含过氧化物的。它还被用在隐形眼镜的清洁上：眼镜在含有过氧化氢的清洁剂中浸泡后，使用前再用过氧化氢酶除去残留的过氧化氢。过氧化氢酶在美容业中的使用：一些面部护理中加入了该酶和过氧化氢，目的是增加表皮上层的细胞氧量。
过氧化氢酶在实验室中还常常被用作了解酶对反应速率影响的工具。

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