2021年12月24日 | 51单片机实验2——I2C通信——24C01扩展实验

一、实验原理：

I2C总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。

主器件用于启动总线传送数据，并产生时钟以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件。在总线上主和从、发和收的关系不是恒定的，而取决于此时数据传送方向。如果主机要发送数据给从器件，则主机首先寻址从器件，然后主动发送数据至从器件，最后由主机终止数据传送；如果主机要接收从器件的数据，首先由主器件寻址从器件。然后主机接收从器件发送的数据，最后由主机终止接收过程。在这种情况下，主机负责产生定时时钟和终止数据传送。

二、实验电路图

三、代码详解：

“i2c.h”

#ifndef _I2C_H_

#define _I2C_H_

#include    

#include

/*定义关键字*/

#ifndef uchar      

#define uchar unsigned char 

#endif 

#ifndef uint      

#define uint unsigned int 

#endif 

sbit SCL = P3^0; 

sbit SDA = P3^1; 

sbit WP = P3^4;

/*声明函数*/

void IIC_Start(void);                   // 起始信号  

void IIC_Stop(void);                    // 停止信号  

void IIC_Asked(void);               // 应答信号  

bit IIC_WaitAsk(void);              // 等待应答  

void IIC_NonAsked(void);                // 非应答信号  

void IIC_SendByte(unsigned char Data);          // 发送一个字节  

unsigned char IIC_ReceiveByte(void);                // 接收一个字节  

void WriteToEE(unsigned char Addr,unsigned char Data);      // 写入EEPROM,24C01-08使用  

unsigned char ReadFromEE(unsigned char Addr);           // 从EEPROM读出,24C01-08使用 

#endif  

“i2c.c”

#include "i2c.h"

#define RdAddr 0xA1 // 从地址读出 AT24C01：1010A2A1A01（1010-000-1）  

#define WrAddr 0xA0 // 写入从地址 AT24C01：1010A2A1A00（1010-000-0）

unsigned char SystemError;      // I2C系统错误字

/*开始I2C相关设置 */

void Delay_us(unsigned int m) {// 延时m (us)  

  while(m > 0) {  

    _nop_();  

    m--;  

  }  

}  

void IIC_Start(void) {// 起始信号  

  EA = 0;  

  SDA = 1;  

  SCL = 1;  

  Delay_us(10);  

  SDA = 0;  

  Delay_us(10);  

  SCL = 0;  

} 

void IIC_Stop(void) {// 停止信号  

  SCL = 0;  

  SDA = 0;  

  Delay_us(10);  

  SCL = 1;  

  Delay_us(10);  

  SDA = 1;  

  EA = 1;  

} 

void IIC_Asked(void) {// 应答信号  

  SDA = 0;   

  Delay_us(10);  

  SCL = 1;  

  Delay_us(10);  

  SCL = 0;  

} 

bit IIC_WaitAsk(void) {// 等待应答  

  unsigned char ErrTime = 255;// 检测次数255  

  SDA = 1;  

  Delay_us(10);  

  SCL = 1;  

  Delay_us(10);  

  while(SDA) {// 如果非应答  

    ErrTime--;// 次数减1  

    if(!ErrTime) {// 如果次数到0  

      IIC_Stop();// 停止信号  

      SystemError = 0x11;// 置系统错误字=0x11  

      return 0;// 返回0  

    }  

  }  

  SCL = 0;  

  return 1;// 如果应答，返回1  

}  

void IIC_NonAsked(void) {// 非应答  

  SDA = 1;  

  Delay_us(10);  

  SCL = 1;  

  Delay_us(10);  

  SCL = 0;  

} 

void IIC_SendByte(unsigned char Data) {// 发送一个字节  

  unsigned char tData,i;  

  tData = Data;  

  i = 8;  

  while(i > 0) {  

    SCL = 0;  

    _nop_();  

    if((tData & 0x80) == 0x80) { SDA = 1; }  

    else    { SDA = 0; }  

    tData <<= 1;  

    Delay_us(10);  

    SCL = 1;  

    Delay_us(10);  

    i--;  

  }  

  SCL = 0;  

} 

unsigned char IIC_ReceiveByte(void) {// 接收一个字节  

  unsigned char Data,i;  

  i = 8;  

  Data = 0x00;  

  SDA = 1;  

  while(i > 0) {  

    Data <<= 1;  

    SCL = 0;  

    Delay_us(10);  

    SCL = 1;  

    Delay_us(10);  

    if(SDA == 1) { Data |= 0x01; }  

    i--;  

  }  

  SCL = 0;  

  return Data;  

} 

// ******* 写入EEPROM *******   

// ******* 输入：Addr 地址；Data 数据 *******   

void WriteToEE(unsigned char Addr,unsigned char Data) {  

  IIC_Start();              // 发起始信号  

  IIC_SendByte(WrAddr);     // 发写入控制字  

  IIC_WaitAsk();            // 等待应答  

  IIC_SendByte(Addr);       // 发送地址  

  IIC_WaitAsk();            // 等待应答  

  IIC_SendByte(Data);       // 发送数据  

  IIC_WaitAsk();            // 等待应答  

  IIC_Stop();               // 发停止信号  

} 

// ******* 从EEPROM读出 *******   

// ******* 输入：Addr 地址；返回数据 *******   

unsigned char ReadFromEE(unsigned char Addr) {  

  unsigned char Data;  

  IIC_Start();              // 发起始信号  

  IIC_SendByte(WrAddr);     // 发写入控制字  

  IIC_WaitAsk();            // 等待应答  

  IIC_SendByte(Addr);       // 发送地址  

  IIC_WaitAsk();            // 等待应答  

  IIC_Start();              // 发重复起始信号  

  IIC_SendByte(RdAddr);     // 发读出控制字  

  IIC_WaitAsk();            // 等待应答  

  Data = IIC_ReceiveByte(); // 接收一个字节到Data  

  IIC_NonAsked();           // 非应答信号  

  IIC_Stop();               // 发停止信号  

  return Data;              // 返回Data  

}   

**注意：**这个工程项目中去掉应答信号函数void IIC_Asked(void)也行，因为没用上。写的目的是提供大家以后参考使用。

也因为多余了这个应答函数，因此编译时，编译器会报一个warning： SEGMENT: ?PR?IIC_ASKED?I2C。意思是有个函数声明了却未使用。但不影响实验结果。

“main.c”

#include

#include "i2c.h"

unsigned char code seg[16]=

{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};

unsigned char code pos[4]=

{0xfe,0xfd,0xfb,0xf7}; 

unsigned char disbuf[4]={0,0,0,0};

unsigned char counter = 0;//定时器中断计数器

unsigned char index = 0;//地址索引 

void delay(unsigned int x) {

    unsigned char i;

    while(x--) {

        for(i=0;i<125;i++)  ;

    }

}

void display(void){

    unsigned char i; 

    for(i=0;i<4;i++){ 

        P0 = seg[disbuf[i]];   //段码

        P1 = pos[i];                //位选码

        delay(2);   

        P1=0xff;                   //消隐 

    } 

} 

void  main(void){  

 TMOD=0x01;  

    TH0=(65536-10000)/256;

    TL0=(65536-10000)%256;

    EA=1;  

    ET0=1;  

    TR0=1;  

 WP=0;

    for(index=0;index<=0x1f;index++){// 连续写入24C01   

     WriteToEE(index,index);// index地址写入index   

     delay(9);//必须等待写周期结束 

    }

 index=0;  

 WP=1;

    while(1){ display(); } 

} 

void timer0() interrupt 1{

 unsigned char Data=0;  

    TH0=(65536-10000)/256;

    TL0=(65536-10000)%256;

    counter++;

    if (counter==100){

        counter=0;

        Data= ReadFromEE(index);// 读出index地址数据 

     disbuf[3]=index/0x10;  //地址、数据写入显示缓冲器

     disbuf[2]=index%0x10;  

     disbuf[1]=Data/0x10; 

     disbuf[0]=Data%0x10;     

        index++; 

  if(index==0x2f){index=0;}

  }    

} 

仿真结果：

实验结果：单片机成功将0到15这十六个数写入AT24C01的存储区中，并通过I2C总线的读取方式，将存放在AT24C01存储区的这十六个数依次读取出来并在数码管上显示出来。

上图为单片机成功写入16个数进入AT24C01存储区并依次读取数据并在数码管上显示的图片。