单片机原理及应用设计 教学课件 作者 白林峰 李国厚 主编 孔晓红 副主编第7章 I2C总线及外围接口芯片的应用.ppt

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1、第7章I2C总线及外围接口芯片的应用I2C总线是一种串行数据总线，连接到该总线上的各种芯片如单片机及外围接口芯片都通过一条串行数据线SDA和一条串行的时钟线SCL，按照特定的通信协议进行寻址和数据传输。一、概述I2C总线是一种串行数据总线，连接到该总线上的各种芯片如单片机及外围接口芯片都通过一条串行数据线SDA和一条串行的时钟线SCL，按照特定的通信协议进行寻址和数据传输。基于I2C总线的系统在进行数据传输时，由充当主控器的电路单元来初始化一次数据的传输，同时提供总线上传输数据所需要的时钟。I2C总线还具有多重主控

2、的能力，即在总线上可以有多个具有主控器能力的芯片如单片机来占用、控制总线。I2C总线接口的电路结构二、I2C总线的操作与使用在I2C总线系统中，主控器与被控器之间一次传输的数据称为一帧。一帧数据是由启动信号、若干个数据字节、应答位以及停止信号组成的。数据传输的基本环节是一位2进制数的传输。1.一位数据的传送与启停控制2.数据字节的传输与应答3.一帧完整数据的传送实际数据传输分为3种方式：（1）主控器发送方式（2）主控器接收方式（3）组合方式4.寻址（1）第一字节的定义（2）通用呼叫地址（3）启动字节（4）10位地址

3、格式5.I2C总线的多主时钟同步与总线仲裁（1）多主时钟同步（2）总线仲裁6.I2C总线的电气规范I2C总线允许不同工艺生产的芯片之间及电源电压不同的芯片之间进行通信。对于电源电压为+5V±10%的芯片，输入电平规定为：VILmax=1.5V（输入低电平的最高电压）VIHmin=3V（输入高电平的最低电压）电源电压不是+5V的芯片（如I2L）也必须符合上述的电平标准。对于工作电压较宽的的芯片（如CMOS芯片），输入电平规定为：VILmax=0.3VDD（输入低电平的最高电压）VIHmin=0.7VDD（输入高电平的

4、最低电压）其输出电平的标准为：VOLmax=0.4VDD（灌入电流为3mA时输出低电平的最高电压）对于输入信号的电平，还应满足下列要求：电平的噪声限为0.1VDD。电平的噪声限为0.2VDD。为了避免数据线SDA和时钟线SCL受尖峰干扰的影响，通常在芯片的SDA和SCL引脚与SDA线和SCL线之间各串联一个300Ω的电阻。三、E2PROM芯片PCF8582及其应用单片机在智能仪器仪表、实时数据采集、自动控制系统中应用越来越广，为了安全可靠，很多情况下都需要对某些动态信息进行掉电保护，此时使用E2PROM就比较方便。

5、在数据量不太大的场合下，带I2C总线的串行E2PROM最为适合，它具有接线极为简单（仅需两根信号线）、单电源5V供电等优点。PCF8582主要性能如下：单一5V电源；内置用于擦除/写入的集成电压倍增器；低功耗设计；上电复位；地址自动增量；至少可重复写入10000次，读出次数无限；数据可保存10年；可使用外部时钟信号；带有I2C接口四、带有日历/时钟的RAM芯片PCF8583及其应用PCF8583是飞利浦（Philips）公司生产的CMOS型实时时钟集成电路，它通过I2C总线方式可与各种单片机接口，具有日历、时钟、计

6、时、可编程定时中断，并提供256字节低功耗的静态RAM，给实际应用带来了方便。（一）PCF8583的功能介绍·工作电源为：2.5～6V；·日历时钟工作电源和RAM数据保持电源电压为1～6V；·工作电流最大为50μA（fSCL=0Hz）；·4年日历时钟，24或12小时格式，32.768kHz或50Hz时基；·具有串行I2C总线接口；·256字节RAM，自动字节地址增量；·具有可编程的闹钟、定时和中断功能。（二）PCF8583的结构及基本工作原理PCF8583的引脚图及结构框图如图7-6所示。PCF8583内部含有25

7、6个字节RAM、自动增量的地址寄存器、32.768kHz振荡器、分频器、上电复位电路和I2C总线接口。控制/状态寄存器的最低位是计时器标志位，第2位是闹钟标志位，第3位是闹的允许位，当这一位为0时，表示不允许，则08H、09H可作为用户RAM用。若要初始化PCF8583，需将最高位置1，待初始化完毕后，使其高位清0，否则时钟不运转｡当控制/状态寄存器的报警允许位为1时，报警控制寄存器才起作用｡在32.768kHz时钟方式，32.768kHz石英晶体必须接振荡器上电复位I2C总线接口分频器控制逻辑地址寄存器状态秒

8、时年星期定时器RAMOSCIOSCOINTVDDVSSA0SCLSDA到OSCI和OSCO之间，微调电容接在OSCI和VDD之间，用于对振荡频率进行微调｡图7-6PCF8583的引脚分布与结构图（三）PCF8583与89C51接口设计由于常用的MCS-51系列单片机没有串行I2C总线接口，图7-7PCF8583与单片机连接89C51P1.0P1.1PCF85