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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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i < 8; i++){SCL = 1; //SCLÖÃΪ¸ßµçƽx<<=1; //½«xÖеĸ÷¶þ½øλÏò×óÒÆһλx|=(unsigned char)SDA; //½«SDAÉϵÄÊý¾Ýͨ¹ý°´Î»¡°»ò¡°ÔËËã´æÈëxÖÐSCL = 0; //ÔÚSCLµÄϽµÑضÁ³öÊý¾Ý}return(x); //½«¶ÁÈ¡µÄÊý¾Ý·µ»Ø}/***************************************************º¯Êý¹¦ÄÜ£ºÏòAT24CxxµÄµ±Ç°µØַдÈëÊý¾ÝÈë¿Ú²ÎÊý£ºy (´¢´æ´ýдÈëµÄÊý¾Ý£©***************************************************///ÔÚµ÷ÓôËÊý¾ÝдÈ뺯ÊýÇ°ÐèÊ×Ïȵ÷ÓÿªÊ¼º¯Êýstart(),ËùÒÔSCL=0bit WriteCurrent(unsigned char y){unsigned char i;bit ack_bit; //´¢´æÓ¦´ðλfor(i = 0; i < 8; i++)// Ñ»·ÒÆÈë8¸öλ{ SDA = (bit)(y&0x80); //ͨ¹ý°´Î»¡°Ó롱ÔËË㽫×î¸ßλÊý¾ÝË͵½S //ÒòΪ´«ËÍʱ¸ßλÔÚÇ°£¬µÍλÔÚºó_nop_(); //µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚ SCL = 1; //ÔÚSCLµÄÉÏÉýÑؽ«Êý¾ÝдÈëAT24Cxx _nop_(); //µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚ _nop_(); //µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚ SCL = 0; //½«SCLÖØÐÂÖÃΪµÍµçƽ£¬ÒÔÔÚSC£ÌÏßÐγɴ«ËÍÊý¾ÝËùÐèµÄ£¸¸öÂö³åy <<= 1; //½«yÖеĸ÷¶þ½øλÏò×óÒÆһλ}SDA = 1; // ·¢ËÍÉ豸£¨Ö÷»ú£©Ó¦ÔÚʱÖÓÂö³åµÄ¸ßµçƽÆÚ¼ä(SCL=1)ÊÍ·ÅSDAÏߣ¬ //ÒÔÈÃSDAÏßתÓɽÓÊÕÉ豸(AT24Cxx)¿ØÖÆ_nop_(); //µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚ _nop_(); //µÈ´ýÒ»¸ö»úÆ÷ÖÜÆÚ SCL = 1; //¸ù¾ÝÉÏÊö¹æ¶¨£¬SCLӦΪ¸ßµçƽ_nop_(); //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、酒后凌晨三四点醒要警惕：凌晨三四点醒要警惕
第一生物钟原因，就是你的睡眠时间是有数的，少了不补，多也多不了。固定几个小时，到点就醒。
第二精神原因，就是经常性工作压力，生活压力大，导致精神类疾病，正常3.4.点是人睡的最熟的时候，这个点醒，就意味着你的精神压力比较大
第三个原因，身体原因，因为我不是学医的，究竟哪里出问题，也无法明确给出回答，这种现象是脏器给大脑预警，导致睡眠终端，这个就比较危险了
2、3一4点早醒失眠吃什么药好：建议大家睡前保持平静状态，不要过度兴奋，不要喝太多水。有一些说法是睡前不要玩手机，不要看电视，其实这些是由于光线可能让我们兴奋，但如果长期都习惯睡前玩手机看电视其实也无妨，这些平淡无常的项目反而让我们更放松平静。
日常学会减压，调整情绪，保持心态平稳。可以试着补充维生素B族，特别是B3、B2、B6等调解神经有关的维生素。另外就是注意护肺护肝、补充气血，不熬夜，生活作息规律。可以配合中医学上一些生津、补气血的方子和食材调养，定会有所收获。
3、凌晨睡不着该怎么办：养成良好的作息，是缓解失眠的最佳途径。刚开始时可能会出现关了电子设备，躺在床上还是睡不着，但是坚持几天，睡前看一些复杂的书籍，因为相对来说晦涩难懂更让人疲惫。这会使你增加想去睡觉的欲望。
还有就是可以喝些温牛奶，它有镇定安神的作用，对某些轻微失眠还是有一定帮助的。
女生还可以选择泡脚，泡脚对白领女性来说益处多多。可以疏通的腿部血液循环，缓解工作一天紧张水肿的腿部。也对经期痛经的女生有一定的帮助。还有就是泡脚会让你新陈代谢加快，让你坐着都会流汗，可以说属于懒人减肥法的一种。 但是并不是泡脚时间越长越好，正常在20-30钟左右。
你也可以在床头放些散发自然芬芳的水果，它的气味会让你心情愉悦，让你更好的入眠。建议不要在床头放花，虽然同样有香气，但是它的花粉会让敏感肌过敏。
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