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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; 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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、工艺精湛的唯美句子
工艺精湛的唯美句子
1、让我们一起开始"真修实行"吧！放下功利心、拾起公德心、在工作中去提升自己的人格，修炼自己的心性。
2、工匠精神，是指工匠对自己的产品精雕细琢，精益求精的精神理念。
3、工匠们喜欢不断雕琢自己的产品，不断改善自己的工艺，享受着产品在双手中升华的过程。工匠们对细节有很高要求，追求完美和极致，对精品有着执着的`坚持和追求，把品质从99%提高到99。99%，其利虽微，却长久造福于世。
4、工匠精神：很多人认为工匠是一种机械重复的工作者，但其实，"工匠"意味深远，代表着一个时代的气质，与坚定、踏实、精益求精相连。把做的事看成有灵气的生命体。
5、工匠精神，也是追求极致的精神。其利虽微，却长久造福于世。
6、科学家一旦做出成绩，就应该忘记自己所做的事情，而经常去考虑他应该做的事情。——费希特
7、读书使人充实，讨论使人机智，笔记使人准确。读史使人明智，读诗使人灵秀，数学使人周密，科学使人深刻，伦理使人庄重，逻辑修辞使人善辩。凡有所学，皆成性格。——培根
8、在马克思看来，科学是一种在历史上起推动作用的革命的力量。任何一门理论科学中的每一个新发现，即使它的实际应用甚至还无法预见，都使马克思感到衷心的喜悦，但是当有了立即会对工业对一般历史发展产生革命影响的时候，他的喜悦就完全不同了。——恩格斯
9、真正的科学不知道同情，也不知道厌恶，它的惟一目的就是真理。——格罗夫
0、对搞科学的人来说，勤奋就是成功之母！——茅以升
11、"这个用心了"，"这个没用心"这样的话很常见，因为这样的精神与情感，不仅只是你自己知道，还能够传递给使用者。
12、在任何条件下，只管一心去做的认真精神，我们不假思索就应该大声叫好。如果把自己的全部热情赌在工作上，即使疲乏从指尖传到身体，精神也是不会累的。
13、科学需要一个人贡献出毕生的精力，假定你们每个人有两次生命，这对你们说来也还是不够的。——巴甫洛夫
14、你要知道科学方法的实质，不要去听一个科学家对你说些什么，而要仔细看他在做什么。——爱因斯坦
15、在科学工作中，不愿意越过事实前进一步的人，很少能理解事实。——赫胥黎
16、拥有修行的状态，才会带给一个人无穷的力量，无穷的热情，无穷的创造力，无穷的热爱，无穷的收获；拥有修行的状态，才能让你的生命沉淀下来，才能让你拒绝身边无穷无尽的诱惑，才能抑制你的贪欲，才能让你专注、聚焦，才能让你把“简单的动作练到极致就是招”。
17、青年的敏感和独创精神，一经与成熟的科学家丰富的知识和经验相结合，就能相得益彰。——贝弗里奇
18、要学会做科学中的粗活。要研究事实，对比事实，积聚事实。——巴甫洛夫
19、科学是人类积累的知识的巨大宝库。——克鲁普斯卡娅
20、提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许仅仅是一个教学上或实验上的技能而已。而提出新的问题新的可能性，从新的角度去看旧的问题，都需要有创造性的想像力，而且标志着科学的真正进步。——爱因斯坦
工艺精湛的唯美句子
1、工匠精神的价值在于精益求精，对匠心、精品的坚持和追求，专业、专注、一丝不苟且孜孜不倦。
2、"我离顶点还差得很远，以前的作品总是被祖父指出没有“品格”，所以每天每天，不断的在鸡蛋上练习，经过了二十年的磨练，每日的钻研，终于成功在东家举办了个展，这其中的辛苦，我自己最清楚"。
3、"这个工作有窍门，不管怎么努力，也肯定是有缺陷的，我干了四十几年，能作出自己认为好的作品的时候，也不多，也就一两件而已。"
4、科学是非常爱妒忌的，科学只把最高的恩典赐给专心致志地献身于科学的人。——费尔巴哈
5、科学是一种强大的智慧的力量，它致力于破除禁锢着我的神秘的桎梏。——高尔基
6、成功的科学家往往是兴趣广泛的人。他们的独创精神可能来自他们的博学。多样化会使人的观点新鲜，而过于长时间钻研一个狭窄的领域则易使人愚钝。——贝弗里奇
7、不要因为长期埋头科学，而失去对生活、对美、对待诗意的感受能力。——达尔文
8、在科学上，我们应该注意事，不应该注意人。——居里夫人
9、科学总是革命的、非正统的；这是它的本性；只有科学在睡大觉时才不如此。——萨尔顿
10、科学也需要创造，需要幻想，有幻想才能打破传统的束缚，才能发展科学。——郭沫若
11、愿工匠精神发扬，让社会少一些浮躁，多一点沉淀。
12、"一旦你决定好职业，你必须全心投入工作中，你必须爱自己的工作，千万不要有怨言，你必须穷尽一生磨练技能，这就是成功的秘诀，也是让人家敬重的关键"。而这就是工匠精神最纯真的呈现。
13、科学是人类的共同财富，而真正的科学家的任务就是丰富这个令人类都能受益的`知识宝库。——科尔莫戈罗夫
14、科学是没有国界的，因为它是属于全人类的财富，是照亮世界的火把，但科学家是属于国家的。——巴斯德
15、真正的科学精神，是要从正确的批评和自我批评发展出来的。真正的科学成果，是要经得起事实考验的。有了这样双重的保障，我们就可以放心大胆地去做，不会自掘妄自尊大的陷阱。——李四光
16、工匠不一定都能成为企业家。但大多数成功企业家身上都有这种工匠精神。
17、热爱科学就是热爱真理，因此，诚实是科学家的主要美德。——费尔巴哈
18、科学是老老实实的东西，它要靠许许多多人民的劳动和智慧积累起来。——李四光
19、读书是最好的学习。追随伟大人物的思想，是最富有趣味的一门科学。——普希金
20、独立思考能力，对于从事科学研究或其他任何工作，都是十分必要的。在历史上，任何科学上的重大发明创造，都是由于发明者充分发挥了这种独创精神。——华罗庚
工艺精湛的唯美句子
1、对搞科学的人来说，勤奋就是成功之母。
2、要学会做科学中的粗活，要研究事实，对比事实，积聚事实。
3、既异想天开，又实事求是，这是科学工作者特有的风格，让我们在无穷的宇宙长河中去探索无穷的真理吧。
4、一旦科学插上幻想的翅膀，它就能赢得胜利。
5、科学要求每个人有极紧张的工作和伟大的热情。
6、科学也需要创造，需要幻想，有幻想才能打破传统的束缚，才能发展科学。
7、惊奇就是科学的种子。
8、人的天职在勇于探索真理。
9、我的那些最重要的发现是受到失败的启示而作出的。
10、独立思考能力，对于从事科学研究或其他任何工作，都是十分必要的，在历史上，任何科学上的重大发明创造，都是由于发明者充分发挥了这种独创精神。
11、科学是使人精神变得勇敢的最好途径。
12、历史告诫我们说，一种崭新的真理惯常的命运是：始于异端，终于迷信。
13、科学是人们生活中最重要、最美好和最需要的东西。
14、科学的每一项巨大成就，都是以大胆的幻想为出发点的。
15、一个科学家应该考虑到后世的评论，不必考虑当时的辱骂或称赞。
16、科学是到处为家的，不过，在任何不播种的地方，是决不会得到丰收的。
17、我首先要求诸君信任科学，相信理性，信任自己，并相信自己。
18、对科学家来说，不可逾越的原则是为人类文明而工作。
19、我之所以能在科学上成功，最重要的一点就是对科学的热爱，坚持长期探索。
20、我不知道世上的人对我怎样评价，我却这样认为：我好像是在海上玩耍，时而发现了一个光滑的石子儿，时而发现一个美丽的贝壳而为之高兴的孩子，尽管如此，那真理的海洋还神秘地展现在我们面前。
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