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一．芯片簡介

AT24C02是一個2K位串行CMOS E2PROM，內部含有256個8位字節，采用先進CMOS技術實質上減少了器件的功耗。 AT24C02有一個8字節頁寫緩沖器，該器件通過IIC總線接口進行操作，有一個專門的寫保護功能。

二．芯片參數

1.特點

工作電壓：1.8V～5.5V；
低功耗CMOS技術，工作電流1mA，待機電流1uA；
應用在內部結構：128x8(1K),256x8(2K),512x8(4K),1024x8(8K),2048x8(16K)；
二線串行接口，支持標準IIC通信協議；
雙向數據傳輸協議；
兼容 400KHz傳輸速率（1.8V,2.5V,2.7V,3.6V）；
支持硬件寫保護功能；
擦出次數可達10000次；
存儲數據時間超過100年；

2.引腳定義

截圖20230301181839.png

A0-A2引腳為芯片地址，用于多器件工作模式； SDA、SCL分別為IIC通信的數據線和時鐘線； WP為寫保護引腳，當該引腳接 GND 時,允許正常的讀/寫操作。當該引腳接 VCC 時,芯片啟動寫保護功能；

3.參考電路

截圖20230301181839.png

A0-A2接到GND上，地址固定為0； SCL、SDA引腳內部為開漏輸出，所以需接上拉電阻； WP引腳接GND，表示芯片可讀可寫。

三．通信接口

1.芯片讀寫地址

在進行I2C通信時，主機發送啟動信號后，再發送尋址信號。器件的地址有7位和10位，以7為地址尋址為例；尋址信號由一個字節構成，高7位為地址位，最低位為方向位，用來表示主機與從器件的數據傳輸方向；

方向位0代表主機接下來對從器件進行寫操作；方向位為1，表明主機接下來對器件進行讀操作。

截圖20230301181839.png

如上圖，AT24C02的高4位是固定的，為1010b,低3位則由A0/A1/A2信號線的電平決定。按照我們此處的連接， A0/A1/A2 均為 0，所以 EEPROM 的 7 位設備地址是：1010 000b ，即 0x50。

由于 I2C 通訊時常常是地址跟讀寫方向連在一起構成一個 8 位數，且當R/W 位為 0 時，表示寫方向，所以加上 7 位地址，其值為“ 0xA0”，常稱該值為 I2C 設備的“寫地址”；當 R/W 位為 1 時，表示讀方向，加上 7 位地址，其值為“ 0xA1”，常稱該值為“讀地址”。

A0/A1/A2輸入腳用于多個器件級聯時設置器件地址，當這些腳懸空時默認值為0。當使用AT24C02 時最大可級聯8個器件。如果只有一個AT24C02被總線尋址，這三個地址輸入腳（A0、A1、A2 ）可懸空(接地也可以)或連接到Vss，如果只有一個AT24C01被總線尋址這三個地址輸入腳（A0、A1、A2 ）必須連接到Vss。

2.IIC通信

由于51單片機內部無集成IIC控制硬件資源，所以需要軟件模擬IIC通信。函數有四個，分別為IIC起始信號、IIC停止信號、IIC讀取字節、IIC寫入字節等函數。

/*********************IIC.h*************************************/


//--定義使用的IO口--//
sbit I2C_SCL = P2^1;
sbit I2C_SDA = P2^0;




//--聲明全局變量--//
void I2C_Delay10us();
void I2C_Start();           //起始信號：在I2C_SCL時鐘信號在高電平期間I2C_SDA信號產生一個下降沿
void I2C_Stop();            //終止信號：在I2C_SCL時鐘信號高電平期間I2C_SDA信號產生一個上升沿
uchar I2C_SendByte(uchar dat, uchar ack);//使用I2c讀取一個字節
uchar I2C_ReadByte();       //通過I2C發送一個字節。在I2C_SCL時鐘信號高電平期間，保持發送信號I2C_SDA保持穩定




/*********************IIC.c*************************************/




//延時:1us
void I2C_Delay10us()
{
  uchar a, b;
  for(b=1; b>0; b--)
  {
    for(a=2; a>0; a--);
  }
}




// 起始信號：在I2C_SCL時鐘信號在高電平期間I2C_SDA信號產生一個下降沿
void I2C_Start()
{
  I2C_SDA = 1;
  I2C_Delay10us();
  I2C_SCL = 1;
  I2C_Delay10us();//建立時間是I2C_SDA保持時間>4.7us
  I2C_SDA = 0;
  I2C_Delay10us();//保持時間是>4us
  I2C_SCL = 0;      
  I2C_Delay10us();    
}




//終止信號：在I2C_SCL時鐘信號高電平期間I2C_SDA信號產生一個上升沿
void I2C_Stop()
{
  I2C_SDA = 0;
  I2C_Delay10us();
  I2C_SCL = 1;
  I2C_Delay10us();//建立時間大于4.7us
  I2C_SDA = 1;
  I2C_Delay10us();    
}




//通過I2C發送一個字節。在I2C_SCL時鐘信號高電平期間， 保持發送信號I2C_SDA保持穩定
uchar I2C_SendByte(uchar dat, uchar ack)
{
  uchar a = 0,b = 0;//最大255，一個機器周期為1us，最大延時255us。
  for(a=0; a<8; a++)//要發送8位，從最高位開始
  {
    I2C_SDA = dat >> 7;   //起始信號之后I2C_SCL=0，所以可以直接改變I2C_SDA信號
    dat = dat << 1;
    I2C_Delay10us();
    I2C_SCL = 1;
    I2C_Delay10us();//建立時間>4.7us
    I2C_SCL = 0;
    I2C_Delay10us();//時間大于4us    
  }
  I2C_SDA = 1;
  I2C_Delay10us();
  I2C_SCL = 1;
  while(I2C_SDA && (ack == 1))//等待應答，也就是等待從設備把I2C_SDA拉低
  {
    b++;
    if(b > 200)   //如果超過200us沒有應答發送失敗，或者為非應答，表示接收結束
    {
      I2C_SCL = 0;
      I2C_Delay10us();
      return 0;
    }
  }
  I2C_SCL = 0;
  I2C_Delay10us();
   return 1;    
}




// 使用I2c讀取一個字節
uchar I2C_ReadByte()
{
  uchar a = 0,dat = 0;
  I2C_SDA = 1;      //起始和發送一個字節之后I2C_SCL都是0
  I2C_Delay10us();
  for(a=0; a<8; a++)//接收8個字節
  {
    I2C_SCL = 1;
    I2C_Delay10us();
    dat <<= 1;
    dat |= I2C_SDA;
    I2C_Delay10us();
    I2C_SCL = 0;
    I2C_Delay10us();
  }
  return dat;    
}

四 ．控制程序

實現了基本IIC通訊函數后，就可對AT24C02進行操作，主要是寫入數據和讀取數據兩個函數。

芯片尋址可對內部256B中的任一個進行讀/寫操作，其尋址范圍為00~~FF，共256個尋址單位。所以可任意在00~~FF地址寫入我們需要保存的數據。

1.AT24C02寫入數據

時序順序為: 發送開始信號，IIC啟動->發送器件地址，其中讀寫標志位為寫->發送器件內部存儲地址->向器件中寫入數據->發送停止信號，IIC停止;

//函數功能 : 往24c02的一個地址寫入一個數據
void At24c02Write(unsigned char addr,unsigned char dat)
{
  I2C_Start();
  I2C_SendByte(0xa0, 1);//發送寫器件地址
  I2C_SendByte(addr, 1);//發送要寫入內存地址
  I2C_SendByte(dat, 0);  //發送數據
  I2C_Stop();
}

2.AT24C02讀取數據

時序順序為: 發送開始信號，IIC啟動->發送器件地址，其中讀寫標志位為寫->發送器件內部->發送開始信號，IIC再次啟動->發送器件地址，其中讀寫標志位為讀->從器件讀出數據->返回所讀取的數據；

截圖20230301181839.png

// 函數功能 :讀取24c02的一個地址的一個數據
unsigned char At24c02Read(unsigned char addr)
{
  unsigned char num;
  I2C_Start();
  I2C_SendByte(0xa0, 1); //發送寫器件地址
  I2C_SendByte(addr, 1); //發送要讀取的地址
  I2C_Start();
  I2C_SendByte(0xa1, 1); //發送讀器件地址
  num=I2C_ReadByte(); //讀取數據
  I2C_Stop();
  return num;  
}

3.AT24C02讀寫數據

實現以上的讀寫功能，就可以使用AT24C02來實現我們需要的功能。功能為：使用按鍵1，寫入num0；按鍵2，讀取num0；按鍵3，使num0加1；按鍵4，清零num0；

void main()
{
  unsigned int num0 = 0,num1 = 0,num2 = 0,n;




  LcdInit();
  while(1)
  {
    if(K1 == 0)     //按鍵1按下，將num0寫入eeprom
    {
      Delay10ms(1);
      if(K1 == 0)
        {At24c02Write(2,num0);
        At24c02Write(3,num0);}
      while((n < 20)&&(K3==0))
      {
        n++;
        Delay10ms(1);  
      }      
      n=0;
      n=0;
    }
    if(K2 == 0)     //按鍵2按下，讀取eeprom數據
    {
      Delay10ms(1);
      if(K2 == 0)
        {num1 = At24c02Read(2);
        num2 = At24c02Read(3);  }
      while((n < 20)&&(K2 == 0))
      {
        n++;
        Delay10ms(1);  
      }      
      n=0;
    }      
    if(K3 == 0)     //按鍵3按下，使num0自加1
    {
      Delay10ms(1);
      if(K3 == 0)
        num0++;
      while((n < 50)&&(K3 == 0))
      {
        n++;
        Delay10ms(1);  
      }      
      n=0;
      if(num0==256)
        num0=0;
    }
    if(K4 == 0)     //按鍵4按下，清零
    {
      Delay10ms(1);
      if(K4 == 0)
        num0 = 0;
      while((n < 50) && (K4 == 0))
      {
        n++;
        Delay10ms(1);  
      }      
      n=0;
    }
    LCD_Display();  
  }
}