51
发布时间：2011-09-03 19:32:46 单
片
机
实
现
I2C
总
线
的
读
写
技术
类
别：
I2C总线包括SCL,SDA 两根信号线，其中SCL是时钟线，SDA是数据线。
对于I2C总线的操作，主要有以下几个命令：
1、开始命令：
I2C总线开始的操作过程是通过SCL为高的时候SDA有个下降沿的过程；
2、停止命令：
I2C停止的的操作过程是通过SCL为高的时候SDA有个上升沿的过程；
3、读写数据
I2C读写每一位数据都是在SCL为高的时候完成的，读写每一位数据的时候SC L都有一个高脉冲的过程，也就是说，在SCL为高的时候我们读写SDA的值，这意味着在SCL拉高之前，SDA必须为一稳定的值，不然读写就不准确；
4、写完从器件之后等待从器件的应答：
在主器件完成对从器件的写操作时候（每次会有一个字节的数据），主器件会等待从器件发送指示信号，这个指示信号是说从器件已经接受到了主器件的数据，这是由从器件的硬件来完成的，不需要主器件来软件操作，只需要等待；
4、主器件读完数据后向从器件发送应答信号：
这其实包括两种情况，一种是主器件读完后还要继续读就要发送一个继续读的信号（其实就是发送0），另一种就是不再继续读了，就要发送停止读信号（其实就是发送1）。
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
void delay()
{
uint i;
for(i=0;i<300;i++);
for(i=0;i<300;i++);
}
//开始
void I2C_START()
{
SDA = 1;
SCL = 1;
delay();
SDA = 0;
delay();
}
//停止
void I2C_STOP()
{
SDA = 0;
SCL = 1;
delay();
SDA = 1;
delay();
}
//写完等待从器件应答
bit write_ACK(void)
{
uchar i;
SCL = 1;
delay();
i = SDA;
SCL = 0;
delay();
if(i==1) return 0;
else return 1;
}
//读完发送停止读的信号
void NACK()
{
uchar j;
SDA = 1;
delay();
SCL = 1;
delay();
while((SDA==0)&&(j<250)) j++; SCL = 0;
delay();
}
//写字节
void I2C_writebyte(uchar dat_w)
uint i;
uchar tmp;
tmp = dat_w;
SCL = 0;
delay();
for(i=0;i<8;i++)
{
if((tmp< SDA = 1; else SDA = 0; delay(); SCL = 1; delay(); SCL = 0; delay(); } SDA = 1; delay(); } //读字节 uchar I2C_readbyte() { uchar i; uchar dat_r,k; SCL = 0; delay(); SDA = 1; delay(); for(i=0;i<8;i++) { SCL = 0; delay(); SCL = 1; delay(); k = SDA; dat_r = (dat_r<<1)|k; SCL = 0; delay(); } return dat_r; } //写地址及数据 void I2C_write_add(uchar slave_add, uchar byte_add, uchar dat_w) I2C_START(); I2C_writebyte(slave_add); write_ACK(); I2C_writebyte(byte_add); write_ACK(); I2C_writebyte(dat_w); write_ACK(); I2C_STOP(); } //读地址的数据 uchar I2C_read_add(uchar slave_add, uchar byte_add) { uchar dat_r; I2C_START(); I2C_writebyte(slave_add); write_ACK(); I2C_writebyte(byte_add); write_ACK(); I2C_START(); I2C_writebyte((slave_add+1)); write_ACK(); dat_r = I2C_readbyte(); NACK(); I2C_STOP(); return dat_r; } void main() { SDA = 1; SCL = 1; I2C_write_add(0xa0,0x23,0x51); P1 = I2C_read_add(0xa0,0x23); while(1); } 很简单的实验，可以在proteus中仿真实验 #include void Stop_I2c() { SDA=0; /*发送结束条件的数据信号*/ _Nop(); /*发送结束条件的时钟信号*/ SCL=1; /*结束条件建立时间大于4μs*/ _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); SDA=1; /*发送I2C总线结束信号*/ _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); } /******************************************************************* 字节数据传送函数 函数原型: void SendByte(uchar c); 功能: 将数据c发送出去,可以是地址,也可以是数据,发完后等待应答,并对此状态位进行操作.(不应答或非应答都使ack=0 假) 发送数据正常，ack=1; ack=0表示被控器无应答或损坏。 ********************************************************************/ void SendByte(uchar c) { uchar BitCnt; for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++) /*要传送的数据长度为8位*/ { if((c< 利用51单片机实现SPI总线通信 一：题目及要求 1：基本内容 1.1：理解51单片机和SPI总线通信的特性和工作原理； 1.2：以51单片机为核心分别设计SPI总线通信发送及接收电路； 1.3：熟练应用C语言或汇编语言编写程序； 1.4：应用Protues软件完成仿真，仿真结果需包括示波器波形，通过一定的 方式（如LED灯、LED显示器等）显示发送和接受数据结果； 1.5：下载程序到开发板，实现串口通信功能（选做）； 1.6：提交设计报告。 2：基本要求 本设计采用三线式SPI总线，一条时钟线SCK，一条数据输入线MOSI，一条数据输出线MISO。时钟极性CPOL=0，时钟相位CPHA=0。 二：设计思路 1：掌握51单片机和SPI总线通信的工作原理； 2：利用1中的原理设计SPI总线通信发送和接受电路； 3：编程模拟SPI时序，包括串行时钟、数据输入和输出； 4：利用Protues软件仿真，观察结果； 5：顺利仿真后，下载到开发板实现串行通信功能。 三：设计过程及内容 1：SPI总线简介 SPI ( Serial Peripheral Interface ——串行外设接口) 总线是Motorola公司推出的一种同步串行接口技术。SPI总线系统是一种同步串行外设接口,允许MCU（微控制器）与各种外围设备以串行方式进行通信、数据交换。外围设备包括FLASHRAM、A/ D 转换器、网络控制器、MCU 等。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现 三江学院 本科生毕业设计（论文）题目基于51单片机的USB键盘设计与实现高职院院（系）电气工程及其自动化专业 学生姓名梁邱一学号 G105071013 指导教师孙传峰职称讲师 指导教师工作单位三江学院 起讫日期 2013年12月10日至2014年4月12日 摘要 随着计算机技术的不断更新和多媒体技术的快速发展,传统的计算机外设接口因为存在许多缺点已经不能适应计算机的发展需要。比起传统的AT，PS/2，串口，通用串行总线USB,具有速度快,使用方便灵活,易于扩展,支持即插即用,成本低廉等一系列优点,得到了广泛的应用。 本论文阐述了51系列单片机和USB的相关内容，详细介绍了系统的一些功能设计，包括硬件设计和软件设计。在程序调试期间用简单的串口通信电路，通过串口调试助手掌握了USB指令的传输过程，这对整个方案的设计起到了很大的指导作用。论文以单片机最小系统配合模拟键盘组成的USB键盘硬件系统，通过对D12芯片的学习与探索，在其基本命令接口的支持下，结合硬件进行相应的固件程序设计，使其在USB协议下，实现USB模块与PC的数据通信，完成USB键盘的功能模拟。 总结论文研究工作有阐述USB总线的原理、对本设计的系统要求作出了分析、根据要求选定元件和具体编程方案、针对系统所要实现的功能对相关芯片作了详细介绍以及在硬件部分设计了原理图。 关键词：USB；D12；PC Abstract With the rapid development of computer technology and multimedia technology constantly updated, traditional computer peripheral interface because there are many shortcomings have been unable to meet the development needs of the https://www.doczj.com/doc/e19624391.html,pared to traditional AT, PS / 2, serial, Universal Serial Bus USB, with fast, flexible and easy to use, easy to expand, support Plug and Play, a series of advantages, such as low cost, has been widely used. This paper describes the 51 series and USB related content, detailing some of the features of the system design, including hardware and software design.During debugging a simple serial communication circuit, through the serial port debugging assistant master USB transfer instructions, which designed the entire program has played a significant role in guiding.Thesis smallest single-chip system consisting of analog keyboard with a USB keyboard hardware system, by learning and exploration D12 chips, with the support of its basic command interface, in conjunction with the corresponding hardware firmware design, making it in the USB protocol, USB module data communication with the PC, the USB keyboard to complete the functional simulation. This paper summarizes research work has elaborated the principle of the USB bus, the system is designed to require the analysis, components and solutions based on the specific requirements of the selected programming for the system to achieve the function of the relevant chips are described in detail in the hardware part of the design as well as the principle of Figure. Keywords:USB；D12；PC 原作：平凡的单片机 1、何谓单片机一台能够工作的计算机要有这样几个部份构成：CPU（进行运算、控制）、RAM（数据存储）、ROM（程序存储）、输入/输出设备（例如：串行口、并行输出口等）。在个人计算机上这些部份被分成若干块芯片，安装一个称之为主板的印刷线路板上。而在单片机中，这些部份，全部被做到一块集成电路芯片中了，所以就称为单片（单芯片）机，而且有一些单片机中除了上述部份外，还集成了其它部份如A/D，D/A等。 天！PC中的CPU一块就要卖几千块钱，这么多东西做在一起，还不得买个天价！再说这块芯片也得非常大了。不，价格并不高，从几元人民币到几十元人民币，体积也不大，一般用40脚封装，当然功能多一些单片机也有引脚比较多的，如68引脚，功能少的只有10多个或20多个引脚，有的甚至只8只引脚。为什么会这样呢？功能有强弱，打个比方，市场上面有的组合音响一套才卖几百块钱，可是有的一台功放机就要卖好几千。另外这种芯片的生产量很大，技术也很成熟，51系列的单片机已经做了十几年，所以价格就低了。既然如此，单片机的功能肯定不强，干吗要学它呢？话不能这样说，实际工作中并不是任何需要计算机的场合都要求计算机有很高的性能，一个控制电冰箱温度的计算机难道要用PIII？应用的关键是看是否够用，是否有很好的性能价格比。所以8051出来十多年，依然没有被淘汰，还在不断的发展中。 2、MCS51单片机和8051、8031、89C51等的关系我们平常老是讲8051，又有什么8031，现在又有89C51，它们之间究竟是什么关系? MCS51是指由美国INTEL公司（对了，就是大名鼎鼎的INTEL）生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机，而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。INTEL 公司将MCS51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中89C51就是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL 公司开发生产的。以后我们将用89C51来完成一系列的实验。 一、单片机的外部结构 拿到一块芯片，想要使用它，首先必须要知道怎样连线，我们用的一块称之为89C51的芯片，下面我们就看一下如何给它连线。1、电源：这当然是必不可少的了。单片机使用的是5V电源，其中正极接40引脚，负极（地）接20引脚。2、振蒎电路：单片机是一种时序电路，必须提供脉冲信号才能正常工作，在单片机内部已集成了振荡器，使用晶体振荡器，接18、19脚。只要买来晶振，电容，连上就可以了，按图1接上即可。3、复位引脚：按图1中画法连好，至于复位是何含义及为何需要复要复位，在单片机功能中介绍。4、EA引脚：EA引脚接到正电源端。至此，一个单片机就接好，通上电，单片机就开始工作了。 我们的第一个任务是要用单片机点亮一只发光二极管LED，显然，这个LED必须要和单片机的某个引脚相连，否则单片机就没法控制它了，那么和哪个引脚相连呢？单片机上除了刚才用掉的5个引脚，还有35个，我们将这个LED和1脚相连。（见图1，其中R1是限流电阻） 按照这个图的接法，当1脚是高电平时，LED不亮，只有1脚是低电平时，LED才发亮。因此要1脚我们要能够控制，也就是说，我们要能够让1引脚按要求变为高或低电平。即然我们要控制1脚，就得给它起个名字，总不能就叫它一脚吧？叫它什么名字呢？设计51芯片的INTEL公司已经起好了，就叫它P1.0，这是规定，不可以由我们来更改。 （预习报告） 一、实验目的 掌握基于MCS-51系统的总线扩展的方法 二、实验内容 1．利用MCS-51系统的P1口模拟总线接口，扩展串口存储器24C16，每次存入1个数据，并反复读回，用示波器测试读回的波形。（分别以数据AAH,55H测试） 2．将MCS-51系统片内存储器的10个数据存入串口存储器24C16并读回，分别设置存入的地址为页地址+00H和页地址+07H。读回为地址页地址+00H，将读回的数据存放在片内存储器，并与发送数据进行比较。 三、硬件原理图 只需将24C16的SCL与P1.1相连，SDA与P1.0相连即可。 24C16资料: 四、程序清单 8-4-1 ACK BIT 10H ;应答位判断标志 SDA BIT P1.0 ;数据线 SCL BIT P1.1 ;时钟线 ORG 0030H SEND: LCALL START ;启动 MOV A,#0A0H ;控制字节为#0A0H LCALL WRBYTE ;发送控制字节 LCALL CACK ;接收应答 JNB ACK,SEND ;收到无效应答，重新发送 MOV A,#30H ;写入的地址为#30H LCALL WRBYTE ;发送地址 LCALL CACK ;接收应答 JNB ACK,SEND ;收到无效应答，重新发送 MOV A,#0AAH ;写入的数据位#0AAH LCALL WRBYTE ;发送数据 LCALL CACK ;接收应答 JNB ACK,SEND ;收到无效应答，重新发送 LCALL STOP ;停止 LCALL DELAY ;发送与接收之间加入一段延时 READ: LCALL START ;启动 MOV A,#0A0H ;控制字节为#0A0H LCALL WRBYTE ;发送控制字节 LCALL CACK ;接收应答 JNB ACK,READ ;收到无效应答，重新启动 第8章单片机常用总线讲解 8.1 C总线接口 80C51单片机本身不具有总线接口，但是通过软件进行模拟，可以挂接具有C接口的芯片。 8.1.1 C总线的介绍 串行扩展总线在单片机系统中的应用是目前单片机技术发展的一种趋势。在目前比较流行的几种串行扩展总线中，总线以其严格的规范和众多带接口的外围器件而获得广泛应用。总线是PHILIPS公司推出的芯片间串行传输总线,它由两根线组成,一根是串行时钟线(SCL),一根是串行数据线(SDA)。主控器利用串行时钟线发出时钟信号,利用串行数据线发送或接收数据。总线由主控器电路引出,凡具有接口的电路(受控器)都可以挂接在总线上,主控器通过总线对受控器进行控制。 随着总线研究的深入，总线已经广泛应用于视/音频领域、IC卡行业和一些家电产品中，在智能仪器、仪表和工业测控领域也越来越多地得到应用。 8.1.2 总线的特点 总线的广泛应用是同它卓越的性能和简便的操作方法分不开的。总线的特点主要表现在以下几个方面： 硬件结构上具有相同的硬件接口界面。总线系统中,任何一个总线接口的外围器件,不论其功能差别有多大,都是通过串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)连接到总线上。这一特点给用户在设计用用系统中带来了极大的便利性。用户不必理解每个总线接口器件的功能如何,只需将器件的SDA和SCL引脚连到总线上,然后对该器件模块进行独立的电路设计,从而简化了系统设计的复杂性,提高了系统抗干扰的能力。 线接口器件地址具有根大的独立性。每个接口芯片具有唯一的器件地址,由于不能发出串行时钟信号而只能作为从器件使用。各器件之间互不干扰,相互之间不能进行通信,各个器件可以单独供电。单片机与器件之间的通信是通过独一无二的器件地址来实现的。 软件操作的一致性。由于任何器件通过总线与单片机进行数据传送的方式是基本一样的, .v .. .. 51单片机I2C总线驱动程序 SI2I2C 总线是PHLIPS 公司推出的一种串行总线，是具备多主机系统所需 的包括总线裁决和高低速器件同步功能的高性能串行总线。I2C 总线只有两根 双向信号线。一根是数据线SDA，另一根是时钟线SCL。 一.I2C 系统结构每个接到I2C 总线上的器件都有唯一的地址。主机与其它器 件间的数据传送可以是由主机发送数据到其它器件，这时主机即为发送器。由 总线上接收数据的器件则为接收器。 二.数据位的有效性规定I2C 总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间， 数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线 上的高电平或低电平状态才允许变化。 三.字节传送与应答每一个字节必须保证是8 位长度。数据传送时，先传送最 高位（MSB），每一个被传送的字节后面都必须跟随一位应答位（即一帧共有 9 位）。 四.驱动程序#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define somenop() _nop_(),_nop_(),_nop_(),_nop_(),_nop_(),_nop_()sbit SCL=P2;sb it SDA=P2;123451.起始信号和终止信号 SCL 线为高电平期间，SDA 线由高电平向低电平的变化表示起始信号；SCL 线为高电平期间，SDA 线由低电平向高电平的变化表示终止信号。 起始和终止信号都是由主机发出的，在起始信号产生后，总线就处于被占用 的状态；在终止信号产生后，总线就处于空闲状态 void I2C_Start() //起始{SCL=1;somenop();SDA=1;somenop(); SDA=0;somenop();SCL=0;somenop();}void I2C_Stop() //终止{ SDA=0;somenop();SCL=1;somenop();SDA=1;somenop();}12345678910111213141 I2C总线的单片机C语言实现及其应用 本文介绍了I2C总线的概念、接口特性和传输时序，提出了一种用51系列单片机的C语言（C51）模拟I 2C总线数据传输的软件方法，并给出了在数字高清晰度电视地面接收机中的应用。 关键词：I2C总线；单片机；C语言；高清晰度电视 1I2C总线概述 I2C（Intel－Integrated Circuit）总线是荷兰的Philips公司于八十年代初推出的一种芯片间串行总线扩展技术。它用两根线（数据线SDA、时钟线SCL）可完成总线上主机与器件的全双工同步数据传送，可极方便地构成多主机系统和外围器件扩展系统。I2C总线支持所有NMOS、CMOS、TTL等工艺制造的器件，其上所有的节点都连到同名的SDA、SCL上。I2C总方法，数据传送都有相同的操作模式，接口电器特性相同且独立，可在系统供电情况下从系统中移去或增加IC芯片，有I2C接口的外围器件都有应答能力，读写片内单元时有地址自动加1功能，易实现多个字节的自动操作。近年来，国际上有关公司制造了多达几百种的I2C总线器件，如8051系列单片机8XC752、LCD驱动器、RAM、I／O接口等芯片都使用了I2C 总线接口。随着数字技术的发展，I2C总线控制系统已经应用于越来越多的电子产品。 2I2C总线的数据传输 2．1接口特性 I2C总线接口的数据线SDA和时钟线SCL必须经过上拉电阻接到正电源VDD上，各个I2C接口电路输出端必须是漏极开路或集电极开路，以便完成“线与”的功能。I2C的SDA和SCL都是双向传输线，当总线空闲时，此两线都是“1”（高电平）。由于不同的器件都会接到I2C总线，逻辑的“0”（低）及“1”（高）的信号电平取决于VDD的电压。总线上能连接的最大器件数取决于其电容容限400PF。 2．2I2C总线上的传输时序 I2C总线上每传输一位数据都有一个时钟脉冲相对应，在标准模式下可达100kbit／s，高速模式下可达400kbit／s，总线上依据器件功能不同可建立简单的主／从关系（master／slave），只有带CPU的器件才可成主控器。图1为I2C总线一次完整的数据传输。SCL为高期间，SDA状态必须稳定，SCL为低时才允许SDA状态变化。SCL保持高电平期间，SDA出现由高至低的转换将启动I2C总线，出现由低至高的转换将停止数据传输。起始和终止信号通常由主控器产生。I2C总线的信号时序有严格规定，本应用采用标准模式，SCL低电平周期≥4．7μs，SCL高电平周期≥4．0μs，START和STOP之间的总线空闲时间≥4．7 μs。 I2C总线上传送的每个字节必须为8位，启动和停止之间可传输的数据字节数不受限制。采用串行传送，首先传送最高位，每传送一个字节后必须跟一个应答位。主控器产生应答所需的时钟脉冲期间，发送器必须释放数据线（SDA为高），以便接收器输出应答位。低电平为应答信号，高电平为非应答信号。非应答信号是当主控器作为接收器时，收到最后一个字节数据后，必须发送一个非应答信号给被控发送器，使被控发送器释放数据线，以便主控器发停止信号，终止数据传送。当从器件不能再接收字节时也会出现 非应答 信号这种情况。 I2C总线上的器件一般有两个地址：受控地址和通用广播访问地址，每个器件有唯一的受控地址用于定点通信，而相同的通用广播访问地址则用于主控方同时对所有器件进行访问。如图1所示，起始信号后主控器发送的第一个字节就是被读器件的受控地址，称作寻址字节。寻址字节由高7位地址和最低1位方向位组成，方向位为“0”表明主控器对被控器的写操作（W），方向位为“1”表明对被控器的读操作（R）。总线上每个器件在起始信号后都把自己的地址与寻址字节的前7位相比较，如相同则器件被选中，产生应 51单片机的学习经验（附学习总结） OFweek工控网讯：作为一名电子技术从业人员，你学过单片机吗？你会运用单片机吗？我想你一定学过，但不一定会运用。因为学习单片机比学习其他学科需要付出更多的努力和代价，不仅要学习理论知识还要练习实际操作，而且主要是在实际操作中才能真正学到单片机技术。此外，学习单片机还需要投入一定的学习成本，随着你学习知识的扩展成本还会增加。 单片机作为一种简单的控制器在生活中有这广泛的应用，当然在工业型单片机在生产中也扮演着很重要的角色，所以对于一个学习自动化的工控人来说，学习单片机是非常有必要的。 单片机的学习经验 1、学习电子技术基础知识，如电路、模拟电路和数字电路。这是学习电类相关专业的基础。 2、学习计算机硬件知识，如计算机的简单组成原理（只需要了解），当然要知道CPU是什么？总线是什么？一些相关概念。 3、程序编写的相关知识，主要是汇编语言和C语言。了解结构化语言的程序设计方法，也就是三种结构(顺序结构、分支结构（或称选择结构）、循环结构)，会一些常用的算法。 4、以上是基础，有了这些基础，学习51单片机就只要花几周的时间就能上手。但学习单片机时，主要从单片机的存储器开始，其中特殊功能寄存器是重点，学会之后，就可以学习单片机的基础部分了，主要是四个部分：51单片机I/O口的使用、中断的使用、定时器的使用、外部器件的扩展。这些部分都可以用软件仿真（可以用proteus软件）。 5、可以买一两块廉价的单片机开发板，用廉价的方法（可以用热转印法做ＰＣＢ板）仿制一些更简单的实验功能板，开始做板时千万不做得太复杂，我带过的很多学生中，有少部分人总是觉得太简单了，做个复杂的，结果做了个把星期，没有成功，最后只有放弃。还有一点很重要，就是用PROTEUS仿真时，最好只做单一功能的仿真，否则可能与实际在硬件上做的结果不一样。 6、从网上下载一些实例进行研究学习，不断提高。 学习单片机的步骤 Intel6264芯片 单片机内存扩展6264芯片 2012-5-2 1.Intel6264芯片 Intel 6264的特性及引脚信号Intel 6264的容量为8KB，是28引脚双列直插式芯片，采用CMOS工艺制造 A12～A0（address inputs）：地址线，可寻址8KB的存储空间。 D7～D0（data bus）：数据线，双向，三态。 OE（output enable）：读出允许信号，输入，低电平有效。 WE（write enable）：写允许信号，输入，低电平有效。 CE1（chip enable）：片选信号1，输入，在读/写方式时为低电平。 CE2（chip enable）：片选信号2，输入，在读/写方式时为高电平。 VCC：+5V工作电压。 GND：信号地。 Intel 6264的操作方式Intel 6264的操作方式由, CE1 , CE2的共同作用决定 ②读出：当和CE1为低电平，且和CE2为高电平时，数据输出缓冲器选通，被选中单元的数据送到数据线D7～D0上。 2. 74LS373 有54S373 和74LS373 两种线路结构型式，其主要电器特性的典型值如下(不同厂家具体值有差别)：型号TPD PD 54S373/74S373 7ns 525mW 54LS373/74LS373 17ns 120mW 373 的输出端O0~O7 可直接与总线相连。当三态允许控制端OE 为低电平时，Q0～Q7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE 为高电平时，Q0～Q7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端LE 为高电平时，Q 随数据D 而变。当LE 为低电平时，D 被锁存在已建立 51单片机I2C标准函数程序 #include { SDA=0; SCL=1; _nop_(); _nop_(); SCL=0; SDA=1; } /************************************************************ ******************/ void NoAck() //非应答信号 { SDA=1; SCL=1; _nop_(); _nop_(); SCL=0; SDA=0; } /************************************************************ ******************/ bit TestACk()//检查应答信号 { bit Cack=0; SDA=1; SCL=1; Cack=SDA; SCL=0; return(Cack); } /************************************************************ ******************/ void WriteByte(uchar input)//向I2C从设备中写入1字节 { uchar i; for(i=8;i!=0;i--) { SDA=(bit)(inupt&0x80); SCL=1; _nop_(); _nop_(); 单片机模拟I2C总线及AT24C01应用实例（格式整理版） I2C(Inter-Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。I2C总线产生于在80年代，最初为音频和视频设备开发，如今主要在服务器管理中使用，其中包括单个组件状态的通信。例如管理员可对各个组件进行查询，以管理系统的配置或掌握组件的功能状态，如电源和系统风扇。可随时监控内存、硬盘、网络、系统温度等多个参数，增加了系统的安全性，方便了管理。 1.I2C总线特点 I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。I2C总线的另一个优点是，它支持多主控(multimastering)，其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。 2.I2C总线工作原理 2.1总线的构成及信号类型 I2C总线是一种串行数据总线，只有二根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，最高传送速率100kbps。各种被控制电路均并联在这条总线上，但就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作，所以每个电路和模块都有唯一的地址，在信息的传输过程中，I2C总线上并接的每一模块电路既是主控器（或被控器），又是发送器（或接收器），这取决于它所要完成的功能。CPU发出的控制信号分为地址码和控制量两部分，地址码用来选址，即接通需要控制的电路，确定控制的种类;控制量决定该调整的类别（如对比度、亮度等）及需要调整的量。这样，各控制电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互不相关。 2.2位的传输 SDA线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定数据线的高或低电平状态只有在SCL 线的时钟信号是低电平时才能改变，见图1： 51单片机学习心得 51单片机的那些事儿(一) 记:笔者在大三下学期开始接触51系列单片机，历时120天的苦苦琢磨，方有小成，回首望去，颇有感慨。现将心得分享一下。希望对广大志同道合之士有所启发和帮助。 一，单片机到底是个什么东东 初学单片机，很容易被吓到，看着密密麻麻的管脚，还有一堆什么诸如MOV，DJNZ,AJMP,ORG,EQU等等让人头疼不已的东东，确实摸不着头脑。 不用怕，单片机就是一个数字集成电路，一个芯片，可以以一定的频率执行你规划好的一个过程，快速守时，节能高效，并且指令相对精简，过程明了，是一个很给力的助手。单片机具有其工控方面的独特优势，但是由于51系列是8位的，不适合处理多媒体，只可以做一些相对简单的流程控制。 说得再简单一些，单片机就是个什么也不知道的孩子，你教他做什么，怎么做，他就一遍遍不厌其烦的重复你教他的东西。 二，单片机的内部应用特点 单片机的应用很有特点。大体分为I/O,串行通信，PWM脉宽调制(属于I/O的一部分)，定时/计数，中断这几类。至于I/O嘛，就是输入和输出，方式有并行，串行，I2C，PWM脉宽调制等等。以后会一一讲来。 (一)，基础I/O应用 单片机最常见的就是I/O应用，一片51单片机，共40个引脚，有32个引脚是负责I/O的，可见单片机就是一个吞吐数据的黑盒子。 单片机首先要看的就是四个I/O端口，什么叫端口，就是负责I/O管脚与外部沟通的数据寄存器。51单片机有4个I/O端口，分别为P0，P1，P2，P3口。我们可以 直接对这四个寄存器写入数值，控制这32个管脚的电平高低，高就是1，低就是0。 这四个端口一共管辖32个管脚，单片机中的布尔操作(按位操作)是很人性化的，我们可以针对这32个管脚中的某一个管脚进行单独控制。例如，我们让P2.1管脚位高电平，那么我们就用汇编语句“SETB P2.1”或者C51语句，“SBIT P2_1=P2^1 P2_1=1”即可实现。 当然，你会发现，很多集成芯片都是用低电平来控制的，这是为什么呢。C51单片机复位之后，P0，P1,P2，P3四个端口的值均被设置为0FF,也就是说，那32个输入输出的管脚都被设置为高电平。如果那些外部芯片的使能信号是高电平有效，还没等我们操作，刚复位，那些外部芯片就开始该干嘛干嘛去了，整个系统岂不乱了套。所以，单片机无论是控制外部电路还是从外部读取数据，一般都是对低电平很敏感。例如，我们想通过P1.1管脚接一个开关来控制P0.1上面接的LED的亮灭。因为P1.1复位后初始状态时高电平，所以我们得给它一个低电平，它才知道外部发生了情况，所以，单片机在I/O中，低电平是很常用的。 一个端口对应了8个管脚，寄存器就有8位，对应那8个管脚的高低电平，哪位是1，哪位就是高电平。如P0拥有8位，分别是P0.0，P0.1，P0.2，P0.3， P0.4，P0.5,P0.6，P0.7。P0中存入的数据也是转化为8位二进制码，最高位对应P0.7，最低位对应P0.0。例如，MOV P0，#7FH，我们发现，7FH转化成二进制是01111111，所以P0.7为低电平，P0.0为高电平。 单片机总线设计法全攻略 1、目前广大工程师在设计单片机系统时的两种方案之我见 针对51单片机，工程师们在设计系统时，从宏观上讲无非就是两种方案：总线式设计方案和非总线式设计方案。所谓总线式设计方案就是利用51单片机的读写外部RAM功能，将要设计的外部设备（比如说键盘、液晶等）统统挂到单片机总线上，使其统一按类似读写外部RAM功能的指令方法进行操作；而所谓非总线式设计方案，则是不利用单片机的读写外部RAM功能，而直接利用I/O 口读写方式进行外部设备的读写，比如说LED灯、液晶等，因为液晶有两种读写方式，总线方式和模拟I/O方式（贵刊也有文章介绍过），而这里读写液晶的模拟I/O方式就是这里我要说的非总线式设计方案。 那么这两种方案到底哪一种好呢？说这句话可能有点外行，我自己也这样认为，但是为了更好的让初学者了解其中的道理，我还是班门弄斧简单阐述一下：首先要说明，我的这种阐述是建立在有读写外部RAM功能的单片机的基础之上的。我个人认为，两种方案各有利弊： 对于总线式设计方案来说，优点就是能够充分发挥单片机的总线读写功能，系统一旦设计完成，易于日后的升级和扩展。缺点是灵活性差，硬件连接比较固定；同时由于单片机读写总线时必定要产生一定的总线时间延迟，这样对于低速的单片机来说，如果设计的系统非常庞大的话，那就需要设计人员考虑一下实时性要求了，但是根据我个人多年来的开发经验来说，只要设计得当，一般问题不大，但还是将此问题摆出来，让大家商榷。 对于非总线式设计方案来说，最大的优点就是灵活性强，这种方案可以根据设计者的爱好自由选择单片机端口进行外围设备的设计（当然是要在符合设计原则的前提下），缺点是升级需要重新设计电路图。 2、总线法设计单片机系统的原理和方法 2.1 总线法设计原理简介 总线式设计方案对于很多的初学者来说是比较困难的，因为对于这种方法 1．闪烁灯 1．实验任务 如图4.1.1所示：在P1.0端口上接一个发光二极管L1，使L1在不停地一亮一灭，一亮一灭的时间间隔为0.2秒。 2．电路原理图 图4.1.1 3．系统板上硬件连线 把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“八路发光二极管指示模块”区域中的L1端口上。 4．程序设计内容 （1）．延时程序的设计方法 作为单片机的指令的执行的时间是很短，数量大微秒级，因此，我们要 求的闪烁时间间隔为0.2秒，相对于微秒来说，相差太大，所以我们在 执行某一指令时，插入延时程序，来达到我们的要求，但这样的延时程 序是如何设计呢？下面具体介绍其原理： 如图4.1.1所示的石英晶体为12MHz，因此，1个机器周期为1微秒机器周期微秒 MOV R6,#20 2个机器周期 2 D1: MOV R7,#248 2个机器周期 2 2＋2×248＝498 20× DJNZ R7,$ 2个机器周期2×248 498 DJNZ R6,D1 2个机器周期2×20＝40 10002 因此，上面的延时程序时间为10.002ms。 由以上可知，当R6＝10、R7＝248时，延时5ms，R6＝20、R7＝248时， 延时10ms,以此为基本的计时单位。如本实验要求0.2秒＝200ms， 10ms×R5＝200ms，则R5＝20，延时子程序如下： DELAY: MOV R5,#20 D1: MOV R6,#20 D2: MOV R7,#248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D2 DJNZ R5,D1 RET （2）．输出控制 如图1所示，当P1.0端口输出高电平，即P1.0＝1时，根据发光二极管 的单向导电性可知，这时发光二极管L1熄灭；当P1.0端口输出低电平， 即P1.0＝0时，发光二极管L1亮；我们可以使用SETB P1.0指令使P1.0 端口输出高电平，使用CLR P1.0指令使P1.0端口输出低电平。 5．程序框图 如图4.1.2所示 第十一章 MCS-51单片机系统扩展 11.1 8051/8751的最小系统 80C51片内有4KB的程序存储器，因此，只需要外接晶体振荡器和复位电路就可构成最小系统。 图11-1 最小单片机系统 最小系统的特点如下： （1）由于片外没有扩展存储器和外设，P0、P1、P2、P3都可以作为用户I/O口使用。但P0口作为用户I/O口使用时，需要加上拉电阻。 （2）片内数据存储器有128字节，地址空间00H～7FH，没有片外数据存储器。 （3）内部有4KB程序存储器，地址空间0000H～0FFFH，没有片外程序存储器，EA应接高电平。 （4）可以使用两个定时/计数器T0和T1，一个全双工的串行通信接口，5个中断源。 80C51虽有4个I/O口P0～P3，但在大多数应用系统中，真正用作I/O 口线的只有P1口的8位位线和P3口的某些位线。因此，在I/O接口引脚不够，或在片内的存储器资源还不能满足要求时，需要进行如下的扩展： (1) 外部I/O接口的扩展；【例如74LS164、74LS165等】 (2) 外部程序存储器的扩展； (3) 外部数据存储器的扩展。 11.2 系统扩展结构 单片机采用总线结构，使扩展易于实现，单片机系统扩展结构如图11-2所示。 图11-2 80C51单片机的系统扩展结构 从图11-2可以看出，系统扩展主要包括存储器扩展和I/O接口部件扩展。存储器扩展包括程序存储器扩展和数据存储器扩展。 系统扩展是以单片机为核心，通过总线把单片机与各扩展部件连接起来。因此，首先要利用单片机的I/O口构造系统总线。系统总线按功能通常分为3组，如图11-2所示。 （1）地址总线AB（Address Bus）：用于发送CPU发出的地址信号，以便进行存储单元和I/O接口芯片中的寄存器的选择。 地址总线宽度为16位，由P0口经地址锁存器（通常用74LS373）提供地址低8位，P2口直接提供地址高8位，地址信号是由CPU发出的单方向信号。 存储器芯片的地址线的数目由芯片的容量决定。容量(Q)与地址线数目(N)满足关系式：2N Q 。存储器芯片的地址线与单片机的地址总线(A0～A15，P0口为低8位（需用74LS373锁存），P2口为高8位）按由低位到高位的顺序顺次相接。 一般来说，存储器芯片的地址线数目少于单片机地址总线的数目，因此连接后，单片机的高位地址线（P2口）应该有剩余。剩余的地址线一般作为译码线，译码器的输出与存储器芯片的片选信号线（CS或CE）相接。片选 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //函数功能：void iic_start() 启动信号 // void iic_stop(void) 停止信号 // void iic_check_answer() 应答信号 // void iic_write_byte(uchar dat) 写字节函数 // void iic_write_n_byte(uchar *buffer,uchar n) 写n个字节函数 // void iic_write_at_addr(uchar addr,uchar dat) 指定地址写字节函数// uchar iic_read_byte(void) 读字节函数 // // uchar iic_read_at_addr(uchar addr) 读指定地址字节 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// #ifndef __iic_H__ #define __iic_H__ sbit scl=P1^0; sbit sda=P1^1; //延时4us@12mhz void delay_iic() { ;;; } //启动iic总线的函数，当scl为高电平时使sda产生一个负跳变 void iic_start(void) { sda=1; delay_iic(); scl=1; delay_iic(); sda=0; delay_iic(); } //终止iic总线，当scl为高电平时使sda产生一个正跳变 void iic_stop(void) { sda=0;51单片机的模拟IIC总线程序
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