目录
一 课题分析 ........................................................................................................................................................ 1
1.1 I2C总线 ................................................................................................................................................. 1 1.2 单片机模拟I2C总线对EEPROM芯片读写 ..................................................................................... 1 1.3 AT24C02芯片各引脚功能 .................................................................................................................... 1 二 方案设计 ........................................................................................................................................................ 1 2.1 实验目的 ....................................................................................................................................................... 1
2.2 设计思路 ............................................................................................................................................... 2 2.3 各个模块的实现 .................................................................................................................................. 2
2.3.1 单片机对AT24C02的读或写................................................................................................... 2 2.3.2 串口指定地址 ............................................................................................................................ 4 2.3.3 数码管显示数据 ........................................................................................................................ 5 2.3.4 vb上位机程序 ............................................................................................................................ 6 2.4 设计的实现 ........................................................................................................................................... 7
参考文献 .............................................................................................................................................. 8
一 课题分析
1.1 I2C总线
I2C总线是一种串行总线协议，在单片机系统中常用来连接EEPROM、RAM、以及LED等设备。I2C总线通过双向的数据线SDA和时钟线SCL两个连线完成全双工的通信。I2C运用主/从双向通信原则。器件发送数据到总线上，则定义为发送器，器件接收数据则定义为接收器。主器件和从器件都可以工作于接收和发送状态[1]。
1.2 单片机模拟I2C总线对EEPROM芯片读写
把单片机的普通I/O口作为SDA和SCL，来模拟I2C总线，实现对I2C接口的EEPROM芯片的读写操作，需要考虑I2C总线时序，传输数据的格式，EEPROM芯片的各引脚功能和与单片机的连接方式。
1.3 AT24C02芯片各引脚功能
各引脚功能如下。
A2～A0：器件地址选择引脚。将这3个引脚配置成不同的编码值，在同一串行总线上最多可扩充8片同一容量或不同容量的24系列串行EEPROM芯片。
SDA：串行数据输入输出口，是一个双向的漏极开路结构的引脚，容量扩展时可以将多片24系列的SDA引脚直接相连。
SCL：串行移位时钟控制端。写入时上升沿起作用，读出时下降沿起作用。
WP：硬件写保护控制引脚。当其为低电平时，正常写操作，高电平时，对EEPROM部分存储区域提供硬件写保护功能，即对被保护区域只能读不能写。 GND：接地。
VCC：接+5V电压[1]。
二 方案设计 2.1 实验目的
（1）完成AT24C02与AT89S51的电路连接
（2）实现单片机对AT24C02的存取功能，并由数码管显示存取结果
（3）实现由PC机控制的指定地址存取功能，并由串口调试工具进行数据收发 （4）PC机端控制程序的编写
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2.2 设计思路
本次实验的主要设计思路是：第一步实现单片机对AT24C02芯片的读和写，并且将读写的结果显示在数码管上。第二步是通过串口接收PC发送的指定地址，实现对指定地址的读和写。第三步是编写一个上位机程序，控制pc机端。设计框图如图2.1所示：
PC机控制的指定地址对该地址读或写PC机端控制程序结果显示在数码管上
图2.1 系统设计框图
2.3 各个模块的实现
2.3.1 单片机对AT24C02的读或写
I2C总线，在数据传输的过程中，必须确认数据传送的开始和结束。在I2C总线规范中，规定起始条件指的是当 SCL为高电平的时候，SDA从高电平向低电平转换；停止条件指的是当SCL是高电平的时候，SDA从低电平向高电平转换。一个起始条件可以在SDA上面传输一个字节的数据，停止条件可以停止数据的传输[1]。数据传输的格式如图2.2所示： 起始位 地址 R/W 应答位 数据 应答位 ? 停止位 图2.2 数据传输格式
根据数据的传输的格式，要实现单片机通过模拟I2C总线对AT24C02的读或写，在发送起始条件之后，必须是器件的控制字节，其中高四位为器件类型识别码，EEPROM芯片一般应为1010，接着三位为片选，最后一位为读写位，当读写为1时为读操作，即主器件从从器件读数据，为0时为写操作，即主器件把信息写到所选的从器件中[1]。接着是发送读或写的地址。无论是读还是写，在I2C总线上传送的每一字节都是8个bit 串行数据的传送总是从最高位开始的,每一数据帧后面都有一个确认为，也叫应答位[1]。因此，在读数据的时候，需要先将变量x中的各二进位向左移一位，再与SDA上的数据通过按位“或“运算存入变量x中。而数据则刚好相反，先将待写的数据通过和数0x80按位“与”运算将最高位数据送到SDA，再将该数据中的各二进位向左移一位。上述两个过程重复8次，即可完成一个字节的读或写。
起始条件和停止条件的流程图分别如图2.4和2.5所示：
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开始SDA=1SCL=1等待两个机器周期SDA=0等待四个机器周期SCL=0等待一个机器周期结束 图2.4 起始条件流程图 数据的读和写流程图如图2.6和2.7所示： 3
开始SDA=0等待两个机器周期SCL=1等待四个机器周期SDA=1结束
2.5 停止条件流程图 图
开始i<8YX与0x80做与运算N开始返回应答位SDA=Xi<8YSCL=1N等待一个机器周期SCL=1返回数据等待两个机器周期移位读一个bitSCL=0SCL=0X左移一位
图2.6 读数据流程图 图2.7 写数据流程图
2.3.2 串口指定地址
AT89S51单片机的P3.0(RXD)、P3.1(TXD)构成了8051单片机的全双工引脚。串口数据格式1位起始位(0)+9位数据位(低位在前)+1位停止位(1)非传输时保持”1”。SBUF为串行发送、接收缓冲寄存器；发送和接收共用该寄存器。使用串口前，应对他惊醒初始化。设置串口的工作方式(SCON)，如表2.1所示:
表2.1 串口工作方式控制 SCON SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 设置串口通行波特率TI,如表2.2所示： 表2.2 通信波特率 PCON TMOD SMOD GATE - C/T# - M1 - M0 - GATE - C/T# - M1 - M0 出口中断使能。电路原理图如图2.8所示： 4