蓝桥杯-单片机基础12——基于2023年IIC代码实现开机次数记录（串行EEPROM存储器AT24C02）

news2025/10/29 22:37:00

蓝桥杯单片机组备赛指南请查看这篇文章：戳此跳转蓝桥杯备赛指南文章

本文章针对蓝桥杯-单片机组比赛开发板所写，代码可直接在比赛开发板上使用。

型号：国信天长4T开发板（绿板），芯片：IAP15F2K61S2

（使用国信天长蓝板也可以完美兼容，与绿板几乎无差别）

使用iic通信的外设有两个：PCF8951，AT24C02。另外一个的讲解文章参考该专栏上一篇

1. 代码目的

        通过对AT24C02的正确设置，可以将单片机开机次数记录下来，并显示在数码管上。并设置独立按键S7为重启模拟按键，即按下S7时，开机次数也会加1。

        即，最终实现自增的方式有：拔插电源、按下开关机键、按下松开下载按键S2、按下松开S7

显示格式为：

当开机次数为一位时，显示：-------X

当开机次数为两位时，显示：------XX

当开机次数为三位时，显示：-----XXX

更多位数我们不做考虑，按照前面的逻辑继续即可

2. iic基础知识讲解


         IIC总线全称：Inter-Integrated Circuit，是由飞利浦公司开发出来的一种串行总线协议，它是一种多主机的总线，当发生主机竞争时，有总线仲裁机制

           IIC总线只有2根信号线，一根是数据线SDA，一根是时钟线SCL。SDA和SCL均为双向信号线，通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两根线都是高电平。连接到总线上的任一器件，输出低电平，都将使总线的信号变低。
      连接总线的器件输出级必须是集电极或漏极开路，以形成线“与”功能。
      每个具有IIC接口的设备都有一个唯一的地址，也叫做设备地址。

3. AT24C02芯片讲解

        该器件简单来说，就是一个掉电不会丢失数据的存储器

        我们将上方的芯片原理图，与开发板硬件原理图进行对比分析。开发板硬件原理图如下：

​

读写地址：

        蓝桥杯开发板采用的是2Kbit的存储器，因此我们只看第一行        

        对比上方两个原理图，发现A0，A1，A2全部接地，为000，则读与写只由lsb的最后一位决定，当R/W赋值1则读取数据，赋值0则写入数据。结合msb与lsb内容，当我们需要读取数据时，则写入0xA1；需要写入数据时，则写入0xA0

内存地址字节

        24C02的末尾是02，因此是一个2K Bit的串行EEPROM存储器；2KBit为21024Bit，除以8等于256，因此内部含有256个字节；又因为2^{8}=256，因此在24C02里面有8个大小为8字节的页写缓冲器

        因此我们可以对其进行的操作内存地址有：0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07共8页地址可选择，每页8个字节，可存储2^{8}以内的数据大小

若使用指针寻址，会在查询到页尾时自动跳转到页首继续读取

4. iic底层文件处理（添加头文件方式）

        官方提供了底层iic.c文件，我们可以直接采用，对PCF8951进行正确的通信设置。但是，从16年开始为了增加难度，代码会故意出现错误与遗漏，我们以2023年官方提供的底层文件为参考

        下载链接：链接：https://pan.baidu.com/s/1LfixDiinqsOhYbhrAptbMQ      提取码：1111

步骤一：创建头文件iic.h

        在keil5左侧工程导航栏中，在source group处右键点击“add new items”到工程：

​

        在新建的iic.h文件中，添加以下代码：

#ifndef __IIC_H__
#define __IIC_H__
 
void I2CStart(void);
void I2CStop(void);
void I2CSendByte(unsigned char byt);
unsigned char I2CReceiveByte(void);
unsigned char I2CWaitAck(void);
void I2CSendAck(unsigned char ackbit);

#endif

步骤二：定义iic.c原函数文件

        在keil5左侧工程导航栏中，在source group处右键点击“add existing items”到工程，并选中官方提供的底层文件：

​

        此时我们的左侧工程栏就会出现一个新的文件，我们双击打开，并查看原理图：

​

        因此我们需要在iic.c文件中添加如下代码：

​

步骤三：在主函数中添加我们新建的头文件

        至此，对于头文件的操作结束。最终我们的iic.c代码的全部展示如下：

/*    #   I2C代码片段说明
    1.     本文件夹中提供的驱动代码供参赛选手完成程序设计参考。
    2.     参赛选手可以自行编写相关代码或以该代码为基础，根据所选单片机类型、运行速度和试题
        中对单片机时钟频率的要求，进行代码调试和修改。
*/
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
 
sbit sda = P2^1;
sbit scl = P2^0;
 
#define DELAY_TIME    5
 
//
static void I2C_Delay(unsigned char n)
{
    do
    {
        _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
        _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
        _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();        
    }
    while(n--);          
}
 
//
void I2CStart(void)
{
    sda = 1;
    scl = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    sda = 0;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    scl = 0;    
}
 
//
void I2CStop(void)
{
    sda = 0;
    scl = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    sda = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
}
 
//
void I2CSendByte(unsigned char byt)
{
    unsigned char i;
    
    for(i=0; i<8; i++){
        scl = 0;
        I2C_Delay(DELAY_TIME);
        if(byt & 0x80){
            sda = 1;
        }
        else{
            sda = 0;
        }
        I2C_Delay(DELAY_TIME);
        scl = 1;
        byt <<= 1;
        I2C_Delay(DELAY_TIME);
    }
    
    scl = 0;  
}
 
//
unsigned char I2CReceiveByte(void)
{
    unsigned char da;
    unsigned char i;
    for(i=0;i<8;i++){   
        scl = 1;
        I2C_Delay(DELAY_TIME);
        da <<= 1;
        if(sda) 
            da |= 0x01;
        scl = 0;
        I2C_Delay(DELAY_TIME);
    }
    return da;    
}
 
//
unsigned char I2CWaitAck(void)
{
    unsigned char ackbit;
    
    scl = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    ackbit = sda; 
    scl = 0;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    
    return ackbit;
}
 
//
void I2CSendAck(unsigned char ackbit)
{
    scl = 0;
    sda = ackbit; 
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    scl = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
    scl = 0; 
    sda = 1;
    I2C_Delay(DELAY_TIME);
}

5. 程序时序流程

        不管是写入数据或是读取数据，时序操作的前5步都是相同的。有时，我们把读取数据的前5步称为“伪写操作”。在编程时，我们需要做的其实就是在主函数文件中，按照顺序将上述过程写出来。
        我们只需要记住1~11个步骤，在比赛时利用官方提供的驱动文件，自己写出调用函数即可。

        操作时，时序错误可能发生在一个地方，即第10步产生非应答信号处。不同的底层代码产生非应答信号的实参不同，我们去观察源程序：

        根据iic时序要求，当scl拉低为低电平时，将sda保持到高电平产生非应答信号，保持到低电平时产生应答信号。因此，

        产生非应答信号：ackbit=1

        产生应答信号：ackbit=0

具体比赛时需要根据官方给的源码，选择不同的传入实参

6. 外设代码参考


7. 代码参考

        按下松开S2下载按键、拔插电源、重启开关，开发板自身会产生类似于重启的效果

        按下松开S7独立按键，为程序定义的伪重启按键

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#include "iic.h"

sbit S7 = P3^0;
unsigned char power_count = 0;
unsigned char code duanma [18]={ 0xc0 , 0xf9 , 0xa4 , 0xb0 , 0x99 , 0x92 , 0x82 , 0xf8 , 0x80 , 0x90 , 0x88 ,
												0x80 , 0xc6 , 0xc0 , 0x86 , 0x8e ,0xbf , 0x7f };

void SMGrunning ();
void write_at24c02 ( unsigned char addr , unsigned char value );
unsigned char read_at24c02 ( unsigned char addr );
												
												
void select_HC573 ( unsigned char channal )
{
	switch ( channal )
	{
		case 4:
			P2 = ( P2 & 0x1f ) | 0x80;
		break;
		case 5:
			P2 = ( P2 & 0x1f ) | 0xa0;
		break;
		case 6:
			P2 = ( P2 & 0x1f ) | 0xc0;
		break;
		case 7:
			P2 = ( P2 & 0x1f ) | 0xe0;
		break;
	}
}

void init_sys ()
{
	select_HC573 ( 4 );
	P0 = 0xff;
	select_HC573 ( 5 );
	P0 = 0x00;
}

void state_SMG ( unsigned char pos_SMG , unsigned char value_SMG )
{
	select_HC573 ( 7 );
	P0 = 0xff;
	
	select_HC573 ( 6 );
	P0 = 0x01 << pos_SMG;
	select_HC573 ( 7 );
	P0 = value_SMG;
}

void state_SMG_all ( unsigned char value_SMG_all )
{
	select_HC573 ( 6 );
	P0 = 0xff;
	select_HC573 ( 7 );
	P0 = value_SMG_all;
}

void Delay1ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j;

	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	i = 11;
	j = 190;
	do
	{
		while (--j);
	} while (--i);
}

void Delay20ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j;

	i = 216;
	j = 37;
	do
	{
		while (--j);
	} while (--i);
}

void keyrunning ()
{
	if ( S7 == 0 )
	{
		Delay20ms();
		if ( S7 == 0 )
		{
			while ( S7 == 0 )
			{
				SMGrunning ();
			}
			
			power_count ++;
			write_at24c02 ( 0x01 , power_count );
		}
	}
}

void write_at24c02 ( unsigned char addr_write , unsigned char value_write )
{
	I2CStart();
	I2CSendByte(0xa0);
	I2CWaitAck();
	I2CSendByte(addr_write);
	I2CWaitAck();
	
	I2CSendByte(value_write);
	I2CWaitAck();
	I2CStop();
}

unsigned char read_at24c02 ( unsigned char addr_read )
{
	unsigned char power_count_temp;
	
	I2CStart();
	I2CSendByte(0xa0);
	I2CWaitAck();
	I2CSendByte(addr_read);
	I2CWaitAck();
	
	I2CStart();
	I2CSendByte(0xa1);
	I2CWaitAck();
	power_count_temp = I2CReceiveByte();
	I2CSendAck(1);
	I2CStop();
	
	return power_count_temp;
}

void SMGrunning ()
{
	state_SMG ( 0 , duanma[16] );
	Delay1ms();
	state_SMG ( 1 , duanma[16] );
	Delay1ms();
	state_SMG ( 2 , duanma[16] );
	Delay1ms();
	state_SMG ( 3 , duanma[16] );
	Delay1ms();
	state_SMG ( 4 , duanma[16] );
	Delay1ms();
	if ( power_count/100 != 0 )
	{		
		state_SMG ( 5 , duanma[power_count/100] );
	}
	else
	{
		state_SMG ( 5 , duanma[16] );
	}
	Delay1ms();
	if ( power_count/10 != 0 )
	{		
		state_SMG ( 6 , duanma[power_count/10] );
	}
	else
	{
		state_SMG ( 6 , duanma[16] );
	}
	Delay1ms();
	state_SMG ( 7 , duanma[power_count%10] );
	Delay1ms();
	
	state_SMG_all ( 0xff );
}

void main ()
{
	init_sys ();
	power_count = read_at24c02 ( 0x01 );
	power_count ++;
	write_at24c02 ( 0x01 , power_count );
	while ( 1 )
	{
		SMGrunning ();
		keyrunning ();
	}
}

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