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* 《单片微机原理及应用》教学课件 第十三章 常见串行总线 河工科技 瓮嘉民制作 第十三章 常见串行总线 第三节 单总线温度传感器DS18B20 第二节 SPI总线及其应用 第一节 I C总线及其应用 2 本章主要讲述了I2C、SPI和单总线三种单片机串行接口总线 及其典型芯片24C02、DS1302和DS18B20的应用。 一、I2C总线简介 第一节 I C总线及其应用 I2C总线是由PHILIPS公司开发一种简单、双向二线制同步串行总线。 1．I2C总线的主要特点 （1）总线只有两根线，即串行时钟线（SCL）和串行数据线（SDA。 （2）每个连接到总线上的都有一个用于识别的器件地址，器件地址由芯片 内部硬件电路和外部地址引脚同时决定，避免了片选线的连接方法，并建立简单的 主从关系，每个器件既可以作为发送器，又可以作为接收器。 （3）同步时钟允许器件以不同的波特率进行通信。 （4）同步时钟可以作为停止或重新启动串行口发送的握手信号。 （5）串行的数据传输位速率在标准模式下可达100kbps，快速模式下可达400kbps， 高速模式下可达3.4Mbps。 2 2．I C总线的基本结构 图13-1 I2C总线的基本结构 2 3. I C总线信息传送 2 图13-2 I2C总线信息传送图 开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。 结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。 开始信号和结束信号之间传送的是信息，信息的字节数没有限制，但每个 字节必须为8位，高位在前，低位在后。数据线SDA上每一位信息状态的 改变只能发生在时钟线SCL为低电平的期间 器件地址码格式 R/W 片选 器件类型码 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 I2C总线器件AT24CXX系列器件的地址为1010 4. I2C总线读、写操作 （1）当前地址读 （2）指定单元读 （3）指定单元写 二、AT24C02存储器的软硬件设计 1. AT24C02简介 AT24C02是美国ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROM， 它内含256×8位存储空间 图13-3 AT24C02 SCL：串行时钟线。这是一个输入管脚，用于形成器件所有数据发送或接收的时钟。 SDA：串行数据/地址线。它是一个双向传输线，用于传送地址和所有数据的发送或 接收。它是一个漏极开路端，因此要求接一个上拉电阻到Vcc端（速率为100KHz时 电阻为10K?，400KHz时为1K?）。对于一般的数据传输，仅在SCL为低电平期间 SDA才允许变化。SCL为高电平期间，留给开始信号（START）和停止信号（STOP）。 A0、A1、A2：器件地址输入端。这些输入端用于多个器件级联时设置器件地址， 当这些脚悬空时默认值为0（CAT24WC01除外）。 WP：写保护。如果WP管脚连接到VCC，所有的内容都被写保护（只能读）。 当WP管脚连接到VSS或悬空，允许对器件进行正常的读/写操作。 VCC：电源线。VSS：地线。 2. AT24C02写操作 （1）字节写 （2）页写 图13-5 页写时序 （3）应答查询 如果AT24C02/04/08/16 正在进行内部写操作，不会发送应答信号。如果 AT24C02/04/08/16 已经完成了内部自写周期，将发送一个应答信号， 主器件可以继续进行下一次读写操作。 （4）写保护 当WP管脚接高电平时，整个寄存器区全部被保护起来而变为只可读取。 3. AT24C02读操作 （1）立即地址读 （2)选择读 （3）连续读。 图13-7 选择读时序 4. 24C02应用举例 例13.1 利用单片机将数据串“0x7e,0xbd,0xdb,0xe7,0xdb,0xbd,0x7e,0xff” 写入AT24C02，然后依次将其读出并送P0口和P2进行显示。 试用C语言编写程序，并用Proteus仿真。 解： 硬件仿真设计如图13-9所示，其所需元件如表13-1所列。 图13-9 AT24C02读写原理图和仿真效果图 一、SPI总线简介 SPI总线又称为同步串行外设接口，是一种符合工业标准、全双工、三线或 四线通信方式的总线系统。它允许MCU与各种外围设备以串行方式进行通信。 在SPI接口中，数据的传输需要一条时钟线，一条数据线和一条控制线 （有些芯片需要两条控制线）。SPI可以工作在主模式下或从模式下。 在主模式下每位数据发送/接收需要一个时钟周期。 第二节 SPI总线及其应用 二、DS1302实时时钟芯片 1．DS1302的主要性能指标 （1）DS1302实时时钟具有能计算2100年之前的