单片机原理及应用 教学课件 作者 匡忠辉 第11章电子密码锁设计—I2C总线接口技术.ppt

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1、第十一章电子密码锁设计——I2C总线接口技术11．0你知道吗11．1功能要求11．2任务分析11．3I2C串行总线11．4E2PROM器件AT24C0211．5电子密码锁电路设计方法11．6单片机I2C总线数据模拟11．7电子密码锁程序设计方法你知道吗I2C总线在现代单片机应用系统中得到了广泛使用，如IC卡、智能仪表以及分布式控制等。I2C总线具有扩展灵活、占用单片机资源少、结构简单、易形成模块化结构、工作电压范围宽、抗干扰能力强、功耗低、数据不易丢失等优点。在这一章中，我们将通过完成“电子密码锁设计”任务来学习I2C总线的有关知识。回目录11．1功

2、能要求系统先预置三位密码，然后用户通过键盘（K1、K2、K3）输入三位用户密码，系统再将预置密码与用户密码进行比较，若两者一致，则D1~D8指示灯全亮，说明三位密码全正确；若两者不一样，则D1~D8指示灯全灭，说明密码有误。11．2任务分析要完成此任务，需解决如下几个方面问题：１）I2C总线的基本工作原理；２）AT24C02的基本使用；３）电子密码锁电路设计方法；４）单片机I2C总线数据模拟；５）电子密码锁程序设计方法；６）键盘工作原理。回目录11．3I2C串行总线一、I2C总线简介I2C总线(InterIntegrateCircuitBUS)全称为

3、芯片间总线，属于串行总线的一种，它用两根线实现全双工同步数据传送，这样，利用I2C总线设计单片机系统时，连线少，可靠性高，成本低，且I2C总线外围器件不需要片选信号，支持热插拔。二、I2C总线原理简介I2C总线单片机的系统结构如图11-1所示图中，SCL是时钟线，SDA是数据线，总线上的各节点都采用漏极开路结构与总线相连，因此，在SCL、SDA上都需接上拉电阻。从图中可以看出，I2C总线系统中的外接器件都采用线“与”连接方式，这样总线在空闲状态下都保持高电平。I2C总线在标准模式下数据传送率可达100kb/s，高模式下可达400kb/s。三、I2C总

4、线数据传送I2C总线上传送的每一个字节均为8位，并且高位在前。首先由起始信号启动I2C总线，其后为寻址字节，寻址字节由高7位地址和最低1位方向位组成，方向位表明主控器与被控器数据传送方向，方向位为“0”时表明主控器对被控器进行写操作，为1时表明主控器对被控器进行读操作，其后的数据传输字节数是没有限制的，每传送一个字节后都必须跟随一个应答位或非应答位，在全部数据传送结束后主控制器发送终止信号。下图给出了一次完整的数据传输过程。回目录11．4E2PROM器件AT24C0224系列E2PROM均为串行电可擦除存储器，擦除/写入周期寿命一般都可达到10万次以

5、上，片内数据保存寿命可达40年以上。工作电压为+5V，工作电流为lmA，备用状态时只有10ｕA。端口为三态门输出，与TTL电平兼容。一、AT24C02串行E2PROM引脚、容量、结构AT24C02目前我国应用最多的是8脚封装，如下图所示。AT24C02引脚说明如下：SCL—串行时钟信号端，用于输入与输出数据的同步。写入串行E2PROM的数据用SCL上升沿同步，输出数据用下降沿同步。SDA—串行数据输入/输出端，漏极开路结构。使用时该脚必须接一个约10KΩ的上拉电阻。SDA线上数据传送顺序是高位在先，低位在后。WP—写保护，用于硬件数据保护功能。当该脚

6、接地时，可以对整个存储器进行正常地读/写操作。A0，A1，A2—片选或页面选择地址输入端，用于对E2PROM器件地址编码，将这3个引脚配置成不同的编码值，可选中不同的芯片。TEST—测试，用于对存储器的检测。Vcc—电源电压，+5V。GND—地。回目录11．5电子密码锁电路设计方法上图为电子密码锁电路。P2.3固定输出低电平（由程序实现），P2.0、P2.1、P2.2为用户密码输入引脚，分别接三位密码开关K1、K2、K3；D1~D8为状态组合指示灯：D4亮：提示用户输入密码。D1亮：用户已输入第一位密码。D1、D2亮：用户已输入第一、二位密码。D1~

7、D8全亮：用户输入的三位密码全正确，开锁。D1~D8全灭：密码错误，不开锁。AT24C02的器件地址是1010，A0、A1、A2为芯片地址位，按上图的连接方式，芯片地址为000，因此，AT24C02在系统中的寻址字节SLAW=A0H，SLAR=A1H。回目录11．6单片机I2C总线数据模拟具有I2C总线接口的MCS-51单片机毕竟是少数，不带I2C总线的单片机也其实不必扩展I2C总线接口，只要通过软件模拟，就能像上面提到的应用情况那样方便地使用，这给I2C总线的应用提供更广泛的空间。前面已经提到，大多数单片机应用系统中只有一个CPU，这种单主系统如果

8、采用I2C总线技术，则总线上只有单片机对I2C总线从器件的访问，没有总线的竞争等问题，这种情况下只需要模拟主