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11 分钟

【51单片机】06 - AT24C02 EEPROM存储

2024-03-05

2024-09-04

学习笔记

单片机

/

嵌入式硬件

/

51单片机

2.26更新

基本概念#

前置概念#

所用外设：

AT24C02(EEPROM储存) 使用IIC协议

一、单片机通信协议（本文以IIC为重点）#

全双工和半双工的区别：

一、全双工（Full Duplex）通信允许数据在两个方向上同时传输，它在能力上相当于两个单工通信方式的结合。全双工指可以同时（瞬时）进行信号的双向传输（A→B且B→A）。指A→B的同时B→A，是瞬时同步的。

二、半双工（Half Duplex）数据传输指数据可以在一个信号载体的两个方向上传输，但是不能同时传输。

MCU中常见的通信协议：

二、推挽输出和开漏输出#

推挽输出：

推挽输出可以输出高电平和低电平，在两种电平下都具有驱动能力。
相比于后面介绍的开漏输出，输出高电平时的驱动能力强很多
缺点：推挽输出不能实现” 线与”。

开漏输出：

常说的与推挽输出相对的就是开漏输出，抽象地说就是COMS反相器去掉了NMOS部分，PMOS管漏极输出，即开漏输出。PMOS管由高电平导通输出低电平，高电平没有驱动能力，需要借助“上拉电阻” (一般上拉电阻值较大，即弱上拉模式)什么是弱上拉?

IIC为什么要开漏输出模式？

输出端浮空，电平易受外界干扰，不稳定

三、I2C总线介绍：#

I2C总线（Inter IC BUS）是由Philips公司开发的一种通用数据总线
两根通信线：SCL（Serial Clock）、SDA（Serial Data）
同步、半双工，带数据应答
通用的I2C总线，可以使各种设备的通信标准统一，对于厂家来说，使用成熟的方案可以缩短芯片设计周期、提高稳定性，对于应用者来说，使用通用的通信协议可以避免学习各种各样的自定义协议，降低了学习和应用的难度

四、I2C电路规范#

所有I2C设备的SCL连在一起，SDA连在一起
设备的SCL和SDA均要配置成开漏输出模式
SCL和SDA各添加一个上拉电阻，阻值一般为4.7KΩ左右
开漏输出和上拉电阻的共同作用实现了“线与”的功能，此设计主要是为了解决多机通信互相干扰的问题

五、I2C时序结构#

总结：IIC的工作模块

起始条件
中止条件
发送一个字节
接收一个字节
接收应答
发送应答

存储器/AT24C02#

一、RAM和ROM#

**RAM : 易失性存储器 (高速存储） **

单片机内RAM为中间数据存储器

SRAM：静态RAM，电脑中的CPU，高速缓存，容量少，成本高
DRAM：动态RAM，使用电容存储，电容容值小，需要补电能，成本相较于SRAM更低，容量更大
掉电丢失

ROM:非易失性存储器

单片机内ROM为指令存储器

Mask ROM(掩膜ROM），只能读，不能写
PROM：可编程ROM，可以写，但是只能写入一次
EPROM：可擦除可编程ROM，可以编程，也可以清除（30分钟紫外线）
E2PROM：电可擦除可编程ROM，5V电可擦除，掉电不丢失
Flash（闪存）：
硬盘、软盘、光盘等：磁介质、光信号

单片机烧录的由来：早期通过编程储存数据，实际上是将特殊的二极管击穿，相当于“烧毁”（PROM）

二、AT24C02#

代码部分#

一、给AT24C02写入数据#

实现：AT24C02掉电不丢失

1
#include <REGX52.H>
2
#include "LCD1602.h"
3
#include "Key.h"
4
#include "AT24C02.h"
5
#include "Delay.h"
6

7
unsigned char Data;
8
void main()
9
{
10
  LCD_Init();
11
  LCD_ShowString(1,1,"Hello World");
12
  //AT24C02_WriteByte(1,123);
13
  Delay(5);//AT21C02写一个序列的有效停止条件开始至内部写周期结束的时间
14
  Data=AT24C02_ReadByte(1);
15
  LCD_ShowNum(2,1,Data,3);
16
  while(1)
17
  {
18

19
  }
20
}

完善代码：

1
#include <REGX52.H>
2
#include "LCD1602.h"
3
#include "Key.h"
4
#include "AT24C02.h"
5
#include "Delay.h"
6

7
unsigned char KeyNum;
8
//unsigned char Num; 这里要用到整型
9
unsigned int Num;
10
void main()
11
{
12
  LCD_Init();
13
  LCD_ShowNum(1,1,Num,5);
14
  while(1)
15
  {
16
    KeyNum=Key();
17
    if(KeyNum

为什么要写:

1
AT24C02_WriteByte(0,Num%256);//低八位
2
Delay(5);
3
AT24C02_WriteByte(1,Num/256);//高八位

因为：int类型最高65535,对应的二进制为16位

二、定时器扫描按键#

实验：定时器按键扫描，实现键值的数码管显示

实验结果：如果直接让Nixie在判断键码后显示Keynum值，只能显示一瞬间，数码管的显示方式不同于LCD1602，所以需要一个缓存量Temp

1
/*错误写法*/
2
Temp=Key();
3
if(KeyNum)//显示结果只在一瞬间显示
4
{
5
  Nixie(1,KeyNum);
6
}
7

8
/*正确写法*/
9
if(Temp)
10
{
11
  KeyNum=Temp;
12
}
13
Nixie(1,KeyNum);

实验：定时器按键扫描实列2

1
#include <REGX52.H>
2
#include "Key.h"
3
#include "AT24C02.h"
4
#include "Timer0.h"
5
#include "Nixie.h"
6
#include "Delay.h"
7
unsigned char KeyNum;
8
void main()
9
{
10
  Timer0_Init();
11
  while(1)
12
  {
13
    KeyNum=Key();
14
    if(KeyNum)
15
    {
16
      Nixie_SetBuf(1,KeyNum);
17
      Nixie_SetBuf(2,KeyNum);
18
      Nixie_SetBuf(3,KeyNum);
19
      Delay(1000);
20
    }
21
  }
22
}
23

24
void Timer0_Routine() interrupt 1 //中断子程序
25
{
26
    static unsigned int T0Count1,T0Count2;//静态局部变量，保证退出函数之后不销毁
27
    TL0 = 0x66;        //设置定时初始值
28
    TH0 = 0xFC;        //设置定时初始值
29
    T0Count1++;//每次进入中断子程序，秒控制器自加一
30
    if(T0Count1>=20)//每隔20ms，按键函数会被调用一次
31
    {
32
      T0Count1=0;
33
      Key_Loop();
34
    }
35
    T0Count2++;
36
    if(T0Count2>=2)
37
    {
38
       T0Count2=0;
39
       Nixie_Loop();
40
    }
41
}

实验结果：

这时，按下按键，数码管显示会延时一秒改变，可见，使用定时器扫描按键，不会被延时函数影响，相较于延时函数使单片机的工作更具有可靠性

秒表源代码：
操作方式：

按键1暂停

按键2清零

按键3通过AT24C02写入数据

按键4通过AT24C02读取数据

1
#include <REGX52.H>
2
#include "Key.h"
3
#include "AT24C02.h"
4
#include "Timer0.h"
5
#include "Nixie.h"
6
#include "Delay.h"
7

8

9
unsigned char KeyNum;
10
unsigned char Min,Sec,MiniSec;//单位：分，秒，1/100s=10ms
11
unsigned char RunFlag;//启动暂定标志位
12

13
void main()
14
{
15
  P2_5=0;//蜂鸣器关闭
16
  Timer0_Init();
17
  while(1)
18
  {
19
    KeyNum=Key();
20
    if(KeyNum

题外话: 6-1矩阵键盘密码锁：为什么密码不能设置为0开头?
因为0开头代表八进制,比如0123实际上对应的十进制数是83

蓝桥杯(STC15)拓展#

IIC通信底层

1
#include "iic.h"
2

3
#define DELAY_TIME 5
4
// I2C总线内部延时函数
5

6
void IIC_Delay(unsigned char i)
7
{
8
    do
9
    {
10
        _nop_();
11
    } while (i--);
12
}
13

14
// I2C总线启动信号
15
void IIC_Start(void)
16
{
17
    SDA = 1;
18
    SCL = 1;
19
    IIC_Delay(DELAY_TIME);
20
    SDA = 0;
21
    IIC_Delay(DELAY_TIME);
22
    SCL = 0;
23
}
24

25
// I2C总线停止信号
26
void IIC_Stop(void)
27
{
28
    SDA = 0;
29
    SCL = 1;
30
    IIC_Delay(DELAY_TIME);
31
    SDA = 1;
32
    IIC_Delay(DELAY_TIME);
33
}
34

35
//发送应答或非应答信号
36
void IIC_SendAck(bit ackbit)
37
{
38
    SCL = 0;
39
    SDA = ackbit;
40
    IIC_Delay(DELAY_TIME);
41
    SCL = 1;
42
    IIC_Delay(DELAY_TIME);
43
    SCL = 0;
44
    SDA = 1;
45
    IIC_Delay(DELAY_TIME);
46
}
47

48
//等待应答
49
bit IIC_WaitAck(void)
50
{
51
    bit ackbit;
52

53
    SCL = 1;
54
    IIC_Delay(DELAY_TIME);
55
    ackbit = SDA;
56
    SCL = 0;
57
    IIC_Delay(DELAY_TIME);
58
    return ackbit;
59
}
60

61
// I2C总线发送一个字节数据
62
void IIC_SendByte(unsigned char byt)
63
{
64
    unsigned char i;
65

66
    for (i = 0; i < 8; i++)
67
    {
68
        SCL = 0;
69
        IIC_Delay(DELAY_TIME);
70
        if (byt & 0x80)
71
            SDA = 1;
72
        else
73
            SDA = 0;
74
        IIC_Delay(DELAY_TIME);
75
        SCL = 1;
76
        byt <<= 1;
77
        IIC_Delay(DELAY_TIME);
78
    }
79
    SCL = 0;
80
}
81

82
// I2C总线接收一个字节数据
83
unsigned char IIC_RecByte(void)
84
{
85
    unsigned char i, da;
86
    for (i = 0; i < 8; i++)
87
    {
88
        SCL = 1;
89
        IIC_Delay(DELAY_TIME);
90
        da <<= 1;
91
        if (SDA)
92
            da |= 1;
93
        SCL = 0;
94
        IIC_Delay(DELAY_TIME);
95
    }
96
    return da;
97
}

1
/*基于IIC底层，编写AT24C02函数模块*/
2

3
/**
4
  * @brief     写入EEPROM
5
  * @param    需要写的字符串，写入的地址，写入数量
6
  * @retval   无
7
  */
8
void EEPROM_Write(unsigned char *EEPROM_String,unsigned char addr,unsigned char num)
9
{
10
  IIC_Start();//发送开始信号
11
    IIC_SendByte(0xA0);//主机发送寻址信号，确认EEPROM芯片，写模式
12
    IIC_WaitAck();//等待应答
13

14
    IIC_SendByte(addr);//写入要储存的数据地址,最好是八的倍数，如果不是8的倍数，将无法写入整页的字节
15
    IIC_WaitAck();//等待应答
16

17
    while(num--)
18
    {
19
        IIC_SendByte(*EEPROM_String++);//要存入AT24C02的数据,按位存
20
        IIC_WaitAck();//等待应答
21
        IIC_Delay(200);
22
    }
23
    IIC_Stop();//停止IIC命令
24
}
25

26
/**
27
  * @brief     读取EEPROM数据,替换需要读取字符串的数据
28
  * @param    需要读取的字符串，写入的地址，写入数量
29
  * @retval   无
30
  */
31
void EEPROM_Read(unsigned char *EEPROM_String,unsigned char addr,unsigned char num)
32
{
33
    IIC_Start();//发送开始信号
34
    IIC_SendByte(0xA0);//主机发送寻址信号，确认EEPROM芯片，写模式
35
    IIC_WaitAck();//等待应答
36

37
    IIC_SendByte(addr);//写入要读取的数据地址,最好是八的倍数，如果不是8的倍数，将无法写入整页的字节
38
    IIC_WaitAck();//等待应答
39

40
    IIC_Start();//发送开始信号
41
    IIC_SendByte(0xA1);//主机发送寻址信号，确认EEPROM芯片，读模式
42
    IIC_WaitAck();//等待应答
43

44
    while(num--)
45
    {
46
        *EEPROM_String++=IIC_RecByte();//按位取数据
47
        if(num)//未取完数据
48
        {
49
            IIC_SendAck(0);
50
        }
51
        else
52
        {
53
            IIC_SendAck(1);//主机接收完数据，发送应答
54
        }
55
    }
56
    IIC_Stop();//停止IIC通信
57
}