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实验报告

班级姓名学号组员

实验题目：I2C

一、实验目的：

1、掌握24C04与ATmega8单片机接口的方法。

2、掌握I2C总线使用。

二、实验仪器:

1、AVRATmega8单片机开发板一块

2、+9V直流电源一个

3、USBISP下载电缆一根

三、实验原理

2

IC总线是一种用于IC器件之间连接的二线制总线。它通过SDA（串行数据线）及SCL（串

行时钟线)两根线在连到总线上的器件之间传送信息，并根据地址识别每个器件：不管是单

片机、存储器、LCD驱动器还是键盘接口。

1．I2C总线的基本结构采用I2C总线标准的单片机或IC器件，其内部不仅有I2C接

口电路，而且将内部各单元电路按功能划分为若干相对独立的模块，通过软件寻址实现片选，

减少了器件片选线的连接。CPU不仅能通过指令将某个功能单元电路挂靠或摘离总线，还可

对该单元的工作状况进行检测，从而实现对硬件系统的既简单又灵活的扩展与控制。I2C总

线接口电路结构如图1所示。

2．双向传输的接口特性传统的单片机串行接口的发送和接收一般都各用一条线，如

MCS51系列的TXD和RXD，而I2C总线则根据器件的功能通过软件程序使其可工作于发送或

接收方式。当某个器件向总线上发送信息时，它就是发送器(也叫主器件)，而当其从总线上

接收信息时，又成为接收器(也叫从器件)。主器件用于启动总线上传送数据并产生时钟以开

放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件。I2C总线的控制完全由挂接在总

线上的主器件送出的地址和数据决定。在总线上，既没有中心机，也没有优先机。

总线上主和从(即发送和接收)的关系不是一成不变的，而是取决于此时数据传送的方

向。SDA和SCL均为双向I/O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。连接总线的器件的输出级必须是集电极或漏极开路，以具有线“与”功能。I2C总线的

数据传送速率在标准工作方式下为100kbit/s，在快速方式下，最高传送速率可达

400kbit/s。

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3．I2C总线上的时钟信号在I2C总线上传送信息时的时钟同步信号是由挂接在SCL

时钟线上的所有器件的逻辑“与”完成的。SCL线上由高电平到低电平的跳变将影响到这些

器件，一旦某个器件的时钟信号下跳为低电平，将使SCL线一直保持低电平，使SCL线上的

所有器件开始低电平期。此时，低电平周期短的器件的时钟由低至高的跳变并不能影响SCL

线的状态，于是这些器件将进入高电平等待的状态。

当所有器件的时钟信号都上跳为高电平时，低电平期结束，SCL线被释放返回高电平，

即所有的器件都同时开始它们的高电平期。其后，第一个结束高电平期的器件又将SCL线拉

成低电平。这样就在SCL线上产生一个同步时钟。可见，时钟低电平时间由时钟低电平期最

长的器件确定，而时钟高电平时间由时钟高电平期最短的器件确定。

4．数据的传送在数据传送过程中，必须确认数据传送的开始和结束。在I2C总线技

术规范中，开始和结束信号（也称启动和停止信号）的定义如图2所示。当时钟线SCL为高

电平时，数据线SDA由高电平跳变为低电平定义为“开始”信号；当SCL线为高电平时，SDA

线发生低电平到高电平