【51单片机】AT24C02（江科大、爱上半导体）

news2025/1/24 11:06:01

一、AT24C02

1.AT24C02介绍

·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
· 存储介质:E2PROM
· 通讯接口:12C总线
· 容量:256字节
在这里插入图片描述

2.引脚即应用电路

在这里插入图片描述
本开发板AT24C02原理图
在这里插入图片描述
12C地址全接地,即全为0

WE接地,没有写使能

SCL接P21 SDA接P20

没有外接上拉电阻是因为单片机的每个10口都接了上拉电阻

AT24C02内部结构框图如图所示
在这里插入图片描述
简单来说,就是通过SCL和SDA接口获得数据,经过一定的逻辑,数据存储到EEPROM(通过X和Y来控制数据的存储位置),并且可以通过一定的逻辑,将数据输出出来

3.I2C总线

1.I2C总线介绍
· 12C总线(Inter IC BUS)是由Philips公司开发的一种通用数据总线
· 两根通信线:SCL(Serial Clock)、SDA (Serial Data)
· 同步、半双工,带数据应答
· 通用的I2C总线,可以使各种设备的通信标准统一,对于厂家来说,使用成熟的方案可以缩短芯片设计周期、提高稳定性,对于应用者来说,使用通用的通信协议可以避免学习各种各样的自定义协议,降低了学习和应用的难度

2.I2C电路规范
·所有I2C设备的SCL连在一起,SDA连在一起
· 设备的SCL和SDA均要配置成开漏输出模式
· SCL和SDA各添加一个上拉电阻,阻值一般为4.7KΩ左右
· 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决多机通信互相干扰的问题
在这里插入图片描述
本单片机所有IO口都是弱上拉模式,如图
在这里插入图片描述开关闭合,则输出0
开关打开,则输出1
高电平驱动能力弱,低电平驱动能力强

开漏模式如图,没有接上拉电阻
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/6a0188c70e664bb5845f48b23fac6e4d.png#pic_center
开关闭合,输出0
开关断开,引脚呈浮空状态(什么都没接),电平不稳定

3.I2C时序结构
一帧标准的写数据帧
在这里插入图片描述
一帧写数据是由时钟线和数据线共同作用的，在同一时间，要么在发送信息，要么在读取信息
在这里插入图片描述
当处于空闲状态时，数据线和时钟线都处于高电平状态
在这里插入图片描述
当开始传递信息时，比如传递第一位起始位。此时必须要在时钟信号为高电平期间，数据信号完成由高到低的跳变，也就是下降沿
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
接下来是7位设备地址码，因为每一个从设备的地址码都是唯一的，为了区别要和哪一个从设备通讯，需要先发送出7位地址码，7位不同的0和1的排列组合，一共表可以表示128种结果
当时钟线为高电平时，数据线上的数据必须保持稳定(时钟线为高时，数据线上的数据始终为高），这样就完成了逻辑1的传输。如果数据线上始终是低电平，则表示逻辑0
在这里插入图片描述

若发送1010000，且24c02的地址为1010000，此时就是单片机和24c02通讯
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

接下来是读写数据位，如果要写数据帧，就给它置0，读数据帧置1
在这里插入图片描述

再下面一位是应答信号，这个信号是由从机发送给主机的，如果从机收到了之前的信息，它会回复0，没有收到或者(主机）读取接收完成回复1
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

下面的8位是设备寄存器的地址，因为是给24C02通讯的，24C02是一个存储器，它可以存储256个字节，而发送的8位寄存器地址正好可以访问这256个字节
在这里插入图片描述
比如写的寄存器地址是0x01(二进制为0000 0001），它就会往0x01里写入数据
在这里插入图片描述
然后单片机需要存储器返回一个应答信号

接下来的8位是给这个存储器的寄存器要写入的数据
比如发送0000 1111，则这8个位就会存储这8位信息
在这里插入图片描述

即使后来断电依旧保存，发送写数据之后，需要再给主机发送应答信号0，告诉主机写入成功

最后再写入停止位，它和起始位相反，是当时钟信号为高时，数据信号需要由低到高的跳变
在这里插入图片描述
这样一个标准的写数据帧就完成了
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

以下是一个标准的读数据帧
在这里插入图片描述
首先写入设备地址，然后是写数据。接下来写的是寄存器的地址，在收到从机的应答信号之后，主机需要再发送一个起始信号。然后需要再发送一遍设备的地址，然后才能发送读数据。接下来存储器就会把寄存器里面的数据发送给单片机，这样就完成了一帧数据的读取

二、AT24C02数据存储

I2C.c

#include <REGX52.H>

sbit I2C_SCL=P2^1;
sbit I2C_SDA=P2^0;

/**
  * @brief  I2C开始
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void I2C_Start(void)
{
	I2C_SDA=1;
	I2C_SCL=1;
	I2C_SDA=0;
	I2C_SCL=0;
}

/**
  * @brief  I2C停止
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void I2C_Stop(void)
{
	I2C_SDA=0;
	I2C_SCL=1;
	I2C_SDA=1;
}

/**
  * @brief  I2C发送一个字节
  * @param  Byte 要发送的字节
  * @retval 无
  */
void I2C_SendByte(unsigned char Byte)
{
	unsigned char i;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		I2C_SDA=Byte&(0x80>>i);
		I2C_SCL=1;
		I2C_SCL=0;
	}
}

/**
  * @brief  I2C接收一个字节
  * @param  无
  * @retval 接收到的一个字节数据
  */
unsigned char I2C_ReceiveByte(void)
{
	unsigned char i,Byte=0x00;
	I2C_SDA=1;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		I2C_SCL=1;
		if(I2C_SDA){Byte|=(0x80>>i);}
		I2C_SCL=0;
	}
	return Byte;
}

/**
  * @brief  I2C发送应答
  * @param  AckBit 应答位，0为应答，1为非应答
  * @retval 无
  */
void I2C_SendAck(unsigned char AckBit)
{
	I2C_SDA=AckBit;
	I2C_SCL=1;
	I2C_SCL=0;
}

/**
  * @brief  I2C接收应答位
  * @param  无
  * @retval 接收到的应答位，0为应答，1为非应答
  */
unsigned char I2C_ReceiveAck(void)
{
	unsigned char AckBit;
	I2C_SDA=1;
	I2C_SCL=1;
	AckBit=I2C_SDA;
	I2C_SCL=0;
	return AckBit;
}

I2C.h

#ifndef __I2C_H__
#define __I2C_H__

void I2C_Start(void);
void I2C_Stop(void);
void I2C_SendByte(unsigned char Byte);
unsigned char I2C_ReceiveByte(void);
void I2C_SendAck(unsigned char AckBit);
unsigned char I2C_ReceiveAck(void);

#endif

AT24C02.c

#include <REGX52.H>
#include "I2C.h"

#define AT24C02_ADDRESS		0xA0

/**
  * @brief  AT24C02写入一个字节
  * @param  WordAddress 要写入字节的地址
  * @param  Data 要写入的数据
  * @retval 无
  */
void AT24C02_WriteByte(unsigned char WordAddress,Data)
{
	I2C_Start();
	I2C_SendByte(AT24C02_ADDRESS);
	I2C_ReceiveAck();
	I2C_SendByte(WordAddress);
	I2C_ReceiveAck();
	I2C_SendByte(Data);
	I2C_ReceiveAck();
	I2C_Stop();
}

/**
  * @brief  AT24C02读取一个字节
  * @param  WordAddress 要读出字节的地址
  * @retval 读出的数据
  */
unsigned char AT24C02_ReadByte(unsigned char WordAddress)
{
	unsigned char Data;
	I2C_Start();
	I2C_SendByte(AT24C02_ADDRESS);
	I2C_ReceiveAck();
	I2C_SendByte(WordAddress);
	I2C_ReceiveAck();
	I2C_Start();
	I2C_SendByte(AT24C02_ADDRESS|0x01);
	I2C_ReceiveAck();
	Data=I2C_ReceiveByte();
	I2C_SendAck(1);
	I2C_Stop();
	return Data;
}

AT24C02.h

#ifndef __AT24C02_H__
#define __AT24C02_H__

void AT24C02_WriteByte(unsigned char WordAddress,Data);
unsigned char AT24C02_ReadByte(unsigned char WordAddress);

#endif

main.c

#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "Key.h"
#include "AT24C02.h"
#include "Delay.h"

unsigned char KeyNum;
unsigned int Num;

void main()
{
	LCD_Init();
	LCD_ShowNum(1,1,Num,5);
	while(1)
	{
		KeyNum=Key();
		if(KeyNum==1)	//K1按键，Num自增
		{
			Num++;
			LCD_ShowNum(1,1,Num,5);
		}
		if(KeyNum==2)	//K2按键，Num自减
		{
			Num--;
			LCD_ShowNum(1,1,Num,5);
		}
		if(KeyNum==3)	//K3按键，向AT24C02写入数据
		{
			AT24C02_WriteByte(0,Num%256);
			Delay(5);
			AT24C02_WriteByte(1,Num/256);
			Delay(5);
			LCD_ShowString(2,1,"Write OK");
			Delay(1000);
			LCD_ShowString(2,1,"        ");
		}
		if(KeyNum==4)	//K4按键，从AT24C02读取数据
		{
			Num=AT24C02_ReadByte(0);
			Num|=AT24C02_ReadByte(1)<<8;
			LCD_ShowNum(1,1,Num,5);
			LCD_ShowString(2,1,"Read OK ");
			Delay(1000);
			LCD_ShowString(2,1,"        ");
		}
	}
}

三、定时器扫描按键数码管

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