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【STC15单片机】模拟I2C操作AT24C02数据读取，PCF8591的A/D转换代码

2023-05-04 305
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容器服务 Serverless 版 ACK Serverless，317元额度 多规格
简介： 【STC15单片机】模拟I2C操作AT24C02数据读取，PCF8591的A/D转换代码

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PCB上线的长短可能影响数据传输的时间，写I2C时序可能就要加一点延时！！！！！！

I2C时序结构

  • 起始条件：SCL高电平期间，SDA从高电平切换到低电平
  • 终止条件：SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平

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发送一个字节：SCL低电平期间，主机将数据位依次放到SDA线上（高位在前），然后拉高SCL，从机将在SCL高电平期间读取数据位，素有SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可发送一个字节

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接收一个字节：SCL低电平期间，从机将数据位依次放到SDA线上（高位在前），然后拉高SCL，主机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可接收一个字节（主机在接收之前，需要释放SDA）

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  • 发送应答：在接收完一个字节之后，主机在下一个时钟发送一位数据，数据0表示应答，数据1表示非应答
  • 接收应答：在发送完一个字节之后，主机在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，数据0表示应答，数据1表示非应答（主机在接收前，需要释放SDA）

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I2C代码

1. #include "I2C.h"
2. 
3. //15开发板中AT24C02的IIC通信引脚
4. sbit I2C_SDA = P2^1;
5. sbit I2C_SCL = P2^0;
6. 
7. /**
8.   * @brief I2C起始信号
9.   * @param 无
10.   * @retval 无
11.   */
12. void I2C_Start(void)
13. {
14.   I2C_SDA = 1;  //拼接其他块，确保默认是1
15.   I2C_SCL = 1;
16.   I2C_SDA = 0;  //时序上先拉低
17.   I2C_SCL = 0;
18. }
19. 
20. /**
21.   * @brief  I2C停止信号
22.   * @param  无
23.   * @retval 无
24.   */
25. void I2C_Stop(void)
26. {
27.   I2C_SDA = 0;  //确保默认0，保证由低电平拉高至高电平
28.   I2C_SCL = 1;
29.   I2C_SDA = 1;
30. }
31. 
32. /**
33.   * @brief  I2C发送一个字节数据
34.   * @param  Byte 要发送的字节
35.   * @retval 无
36.   */
37. void I2C_SendByte(unsigned char Byte)
38. {
39.   unsigned char i;
40. //  I2C_SCL = 0;  //起始信号已经拉低了，无需重复
41.   for (i = 0; i < 8; i ++)
42.   {   
43.     I2C_SDA = Byte & (0x80>>i); //把Byte最高位取出，赋值给I2C_SDA,依次从高到底
44.     I2C_SCL = 1;
45. //    _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();//需要0.4us
46.     I2C_SCL = 0;
47.   }
48. }
49. 
50. /**
51.   * @brief  I2C接收一个字节数据
52.   * @param  无
53.   * @retval 接受到的一个字节数据  
54.   */
55. unsigned char I2C_ReceiveByte(void)
56. {
57.   unsigned char i,Byte=0x00;
58. 
59.   I2C_SDA = 1;  //接收之前，先把I2C_SDA置1，释放总线
60.   for(i=0;i<8;i++)
61.   {
62.     I2C_SCL = 1;  //拉高SCL，SCL读取SDA
63.     if(I2C_SDA == 1){Byte |= (0x80>>i);}
64.       /*如果读取到的SDA为1，把Byte最高位置1，如果读取到的SDA为0，不处理，默认最高位为0，放在循环里从高位到低位依次读取*/
65.     I2C_SCL = 0;  //拉低SCL，结束当前循环
66.   }
67.   return Byte;
68. }
69. 
70. /**
71.   * @brief  I2C发送应答
72.   * @param  AckBit 应答位，0为应答，1为非应答
73.   * @retval 无
74.   */
75. void I2C_SendAck(unsigned char AckBit)
76. {       
77.   I2C_SDA = AckBit;//给应答就是0，不给应答就是1
78.   I2C_SCL = 1;
79.   I2C_SCL = 0;
80. }
81. 
82. /**
83.   * @brief  I2C接收应答
84.   * @param  无
85.   * @retval 接收到的应答位，0为应答，1为非应答
86.   */
87. unsigned char I2C_ReceiveAck(void)
88. {
89.   unsigned char AckBit;
90.   I2C_SDA = 1;  //先释放SDA
91.   I2C_SCL = 1;  //高电平期间读取SDA
92.   AckBit=I2C_SDA; //读取到什么，就返回什么
93.   I2C_SCL = 0;
94.   return AckBit;  //返回0，代表有应答，返回1，代表无应答
95. }
1. #ifndef __I2C_H__
2. #define __I2C_H__
3. 
4. #include <STC15F2K60S2.H>
5. #include "intrins.h"
6. 
7. void I2C_Start(void);
8. void I2C_Stop(void);
9. void I2C_SendByte(unsigned char Byte);
10. unsigned char I2C_ReceiveByte(void);
11. void I2C_SendAck(unsigned char AckBit);
12. unsigned char I2C_ReceiveAck(void);
13. 
14. #endif

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AT24C02设备地址：

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A2A1A0这三个引脚是用来扩展的，如果不用就默认是000

所以默认设备地址是10100000（0xA0   写数据），10100001（0xA1   读数据）

AT24C02代码（继承I2C底层代码）

1. #include "AT24C02.h"
2. 
3. #define AT24C02_ADDRESS   0xA0   //从机地址+写  1010 0000
4. 
5. /**
6.   *@brief   名称：AT24C02写入一个字节
7.   *@param   参数：WordAddess 要写入字节的地址(0~255)
8.   *@param   参数: Data 要写入的数据
9.   *@retval返回值：无
10.   */
11. void AT24C02_WriteByte(unsigned char WordAddress, unsigned char Data)
12. {
13. //  unsigned char Ack;
14.   I2C_Start();
15.   I2C_SendByte(AT24C02_ADDRESS);//从机地址+写
16. //  Ack = I2C_ReceiveAck();
17. //  if(Ack == 0) 
18. //  {
19. //    P2 = 0x80;  // 1000 0000
20. //    P0 = 0x00;
21. //  } //先测试是否有应答,定义的Ack被I2C_ReceiveAck();赋值，然后就可以测试了
22.   I2C_ReceiveAck();
23.   I2C_SendByte(WordAddress);  //要写入数据的地址
24.   I2C_ReceiveAck();
25.   I2C_SendByte(Data); //写入数据
26.   I2C_ReceiveAck();
27.   I2C_Stop();
28. }
29. 
30. /**
31.   *@brief   名称：AT24C02读取一个字节
32.   *@param   参数：WordAddess 要读出字节的地址
33.   *@retval返回值：读出的数据
34.   */
35. unsigned char AT24C02_ReadByte(unsigned char WordAddess)
36. {
37.   unsigned char Data;
38.   I2C_Start();
39.   I2C_SendByte(AT24C02_ADDRESS);  //从机地址+写
40.   I2C_ReceiveAck();       //接受应答
41.   I2C_SendByte(WordAddess);   //数据的地址
42.   I2C_ReceiveAck();
43. 
44.   I2C_Start();
45.   I2C_SendByte(AT24C02_ADDRESS | 0x01);//发送从机地址+读本函数第二个函数,或上0x01变成读地址(0xA1)
46.   I2C_ReceiveAck();
47.   Data = I2C_ReceiveByte();
48.   I2C_SendAck(1); //不发送应答
49.   I2C_Stop();
50. 
51.   return Data;
52. }
1. #ifndef __AT24C02_H__
2. #define __AT24C02_H__
3. 
4. #include <STC15F2K60S2.H>
5. #include "I2C.h"
6. 
7. void AT24C02_WriteByte(unsigned char WordAddress, unsigned char Data);
8. unsigned char AT24C02_ReadByte(unsigned char WordAddress);
9. 
10. #endif

测试：先写入，不读取，然后下载只读取的函数，如果读出数值没有问题，那就正确了

1. #include <STC15F2K60S2.H>
2. #include "smg.h"
3. #include "I2C.h"
4. #include "AT24C02.h"
5. 
6. unsigned char Data;
7. 
8. void main()
9. {
10.   All_Init();
11. 
12.   AT24C02_WriteByte(0,88);
13.   Delay_ms(5);    //写数据的周期 5ms
14.   Data = AT24C02_ReadByte(0); 
15. 
16.   while(1)
17.   {
18.     Nixie(1,Data/10);
19.     Nixie(2,Data%10);
20.   }
21. }

PCF8591

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PCF8591地址：1001 0000（0x90   写），1001 0001（0x91   读）

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支持四路AD转换（模拟信号转数字信号），支持一路DA转换（数字信号转模拟信号）

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//滑动变阻器接AIN3通道

//光敏电阻接AIN1通道

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PCF8591 I2C

I2C.c

不能直接移植51单片机的I2C程序，STC15单片机运行速度比51单片机快，直接移植某些有些时序块不正常，数据就不能正确读取！！！

所以直接调用官方的IIC驱动代码，稍加修改就变成自己的代码了

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1. #include "I2C.h"
2. #include "intrins.h"
3. 
4. #define DELAY_TIME 5
5. 
6. //15开发板中AT24C02的IIC通信引脚
7. sbit I2C_SCL = P2^0; /*时钟线*/
8. sbit I2C_SDA = P2^1; /*数据线*/
9. 
10. void IIC_Delay(unsigned char i)
11. {
12.     do{_nop_();}
13.     while(i--);        
14. }
15. 
16. /**
17.   * @brief  I2C起始信号
18.   * @param  无
19.   * @retval 无
20.   */
21. void I2C_Start(void)
22. {
23.   I2C_SDA = 1;   //拼接其他块，确保默认是1
24.   I2C_SCL = 1;   IIC_Delay(DELAY_TIME);
25.   I2C_SDA = 0;   IIC_Delay(DELAY_TIME); //时序上先拉低
26.   I2C_SCL = 0;   
27. }                  
28. 
29. /**
30.   * @brief  I2C停止信号
31.   * @param  无
32.   * @retval 无
33.   */
34. void I2C_Stop(void)
35. {
36.   I2C_SDA = 0;   //确保默认0，保证由低电平拉高至高电平
37.   I2C_SCL = 1;   IIC_Delay(DELAY_TIME);
38.   I2C_SDA = 1;   IIC_Delay(DELAY_TIME);
39. }
40. 
41. 
42. 
43. /**
44.   * @brief  I2C发送一个字节数据
45.   * @param  Byte 要发送的字节
46.   * @retval 无
47.   */
48. void I2C_SendByte(unsigned char Byte)
49. {
50.   unsigned char i;
51. 
52.   for (i = 0; i < 8; i ++)
53.   {
54.     I2C_SCL = 0;    IIC_Delay(DELAY_TIME);
55.     I2C_SDA = Byte & (0x80>>i); //把Byte最高位取出，赋值给I2C_SDA,依次从高到底
56.       IIC_Delay(DELAY_TIME);
57.     I2C_SCL = 1;  IIC_Delay(DELAY_TIME);//需要0.4us
58.   }
59.   I2C_SCL = 0;
60. }
61. 
62. /**
63.   * @brief  I2C接收一个字节数据
64.   * @param  无
65.   * @retval 接受到的一个字节数据  
66.   */
67. unsigned char I2C_ReceiveByte(void)
68. {
69.   unsigned char i,Byte=0x00;
70. 
71.   I2C_SDA = 1;  //接收之前，先把I2C_SDA置1，释放总线
72.   for(i=0;i<8;i++)
73.   {
74.     I2C_SCL = 1;  IIC_Delay(DELAY_TIME);//拉高SCL，SCL读取SDA
75. 
76.     if(I2C_SDA == 1){Byte |= (0x80>>i);}
77.       /*如果读取到的SDA为1，把Byte最高位置1，如果读取到的SDA为0，不处理，默认最高位为0，放在循环里从高位到低位依次读取*/
78.     I2C_SCL = 0;  IIC_Delay(DELAY_TIME);//拉低SCL，结束当前循环
79.   }
80.   return Byte;
81. }
82. 
83. 
84. 
85. /**
86.   * @brief  I2C发送应答
87.   * @param  AckBit 应答位，0为应答，1为非应答
88.   * @retval 无
89.   */
90. void I2C_SendAck(bit AckBit)
91. {
92.   I2C_SCL = 0;  
93.   I2C_SDA = AckBit; IIC_Delay(DELAY_TIME);  //给应答就是0，不给应答就是1
94.   I2C_SCL = 1;    IIC_Delay(DELAY_TIME);
95.   I2C_SCL = 0;
96.   I2C_SDA = 1;      IIC_Delay(DELAY_TIME);  
97. }
98. 
99. /**
100.   * @brief I2C接收应答
101.   * @param 无
102.   * @retval  接收到的应答位，0为应答，1为非应答
103.   */
104. unsigned char I2C_ReceiveAck(void)
105. {
106.  unsigned char AckBit;
107.  I2C_SDA = 1;  //先释放SDA
108.  I2C_SCL = 1;    IIC_Delay(DELAY_TIME);//高电平期间读取SDA
109.  AckBit=I2C_SDA; //读取到什么，就返回什么
110.  I2C_SCL = 0; 
111.  return AckBit;  //返回0，代表有应答，返回1，代表无应答
112. }

I2C.h

1. #ifndef __I2C_H__
2. #define __I2C_H__
3. 
4. #include <STC15F2K60S2.H>
5. #include "intrins.h"
6. #include "smg.h"
7. 
8. void I2C_Start(void);
9. void I2C_Stop(void);
10. void I2C_SendByte(unsigned char Byte);
11. unsigned char I2C_ReceiveByte(void);
12. void I2C_SendAck(unsigned char AckBit);
13. unsigned char I2C_ReceiveAck(void);
14. 
15. #endif

PCF8591代码

PCF8591.c

1. #include "PCF8591.h"
2. 
3. #define PCF8591_ADDRESS   0x90   //从机地址+写  1001 0000
4. 
5. /**
6.   *@brief   名称：PCF8591写入一个字节
7.   *@param   参数：WordAddess 要写入字节的地址(0~255)
8.   *@param   参数: Data 要写入的数据
9.   *@retval返回值：无
10.   */
11. void PCF8591_WriteByte(unsigned char WordAddress, unsigned char Data)
12. {
13. //  unsigned char Ack;
14.   I2C_Start();
15.   I2C_SendByte(PCF8591_ADDRESS);//从机地址+写
16. //  Ack = I2C_ReceiveAck();
17. //  if(Ack == 0) 
18. //  {
19. //    P2 = 0x80;  // 1000 0000
20. //    P0 = 0x00;
21. //  } //先测试是否有应答,定义的Ack被I2C_ReceiveAck();赋值，然后就可以测试了
22.   I2C_ReceiveAck();
23.   I2C_SendByte(WordAddress);  //要写入数据的地址
24.   I2C_ReceiveAck();
25.   I2C_SendByte(Data); //写入数据
26.   I2C_ReceiveAck();
27.   I2C_Stop();
28. }
29. 
30. /**
31.   *@brief   名称：PCF8591读取一个字节
32.   *@param   参数：WordAddess 要读出字节的地址
33.   *@retval返回值：读出的数据
34.   */
35. unsigned char PCF8591_ReadByte(unsigned char WordAddess)
36. {
37.   unsigned char Data;
38.   I2C_Start();
39.   I2C_SendByte(PCF8591_ADDRESS);  //从机地址+读取
40.   I2C_ReceiveAck();       //接受应答
41.   I2C_SendByte(WordAddess);   //数据的地址
42.   I2C_ReceiveAck();
43.   I2C_Stop();
44. 
45.   I2C_Start();
46.   I2C_SendByte(PCF8591_ADDRESS | 0x01);//发送从机地址+读本函数第二个函数,或上0x01变成读地址(0x91)
47.   I2C_ReceiveAck();
48.   Data = I2C_ReceiveByte();
49. //  I2C_SendAck(1); //不发送应答
50.   I2C_Stop();
51.   Data*=0.395;//限制在0~100内
52.   return Data;
53. }

PCF8591.h

1. #ifndef __PCF8591_H__
2. #define __PCF8591_H__
3. 
4. #include <STC15F2K60S2.H>
5. #include "I2C.h"
6. 
7. void PCF8591_WriteByte(unsigned char WordAddress, unsigned char Data);
8. unsigned char PCF8591_ReadByte(unsigned char WordAddess);
9. 
10. #endif

主函数

1. #include <STC15F2K60S2.H>
2. #include "smg.h"
3. #include "I2C.h"
4. #include "PCF8591.h"
5. 
6. int Data;
7. 
8. void main()
9. {
10.   All_Init();   
11. 
12.   while(1)
13.   {
14. //    Data = PCF8591_ReadByte(0X01);//光敏电阻接AIN1通道
15.     Data = PCF8591_ReadByte(0X03);//滑动变阻器接AIN3通道
16. 
17.     Nixie(1, Data/1000%10);
18.     Nixie(2, Data/100%10);
19.     Nixie(3, Data/10%10);
20.     Nixie(4, Data/1%10);    
21.   }
22. }

学习资料：

江科大自化协---51单片机入门教程-2020版 程序全程纯手打 从零开始入门【12-2】

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容器服务Kubernetes版
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