AT24C512应用电路图详解

一、AT24C512芯片概述

AT24C512是一款由Atmel公司（现被Microchip收购）生产的64KB（512Kbit）串行电可擦除可编程只读存储器（EEPROM），采用I²C（Inter-Integrated Circuit）总线接口进行通信。该芯片具有非易失性存储特性，掉电后数据不会丢失，广泛应用于需要数据存储的嵌入式系统中，如智能仪表、工业控制、消费电子等领域。

AT24C512的主要特点包括：

• 存储容量：64KB（512Kbit），分为512页，每页128字节。

• 工作电压：1.8V至5.5V，支持低功耗应用。

• I²C接口：支持标准模式（100kHz）、快速模式（400kHz）和高速模式（1MHz）。

• 写保护功能：通过WP引脚实现硬件写保护。

• 页写模式：支持128字节的页写操作，提高写入效率。

• 高可靠性：数据保存时间长达100年，写入周期高达100万次。

二、AT24C512引脚功能说明

AT24C512采用8引脚SOIC或DIP封装，各引脚功能如下：

三、AT24C512应用电路设计

1. 基本连接电路

AT24C512与单片机的连接相对简单，主要通过I²C总线（SCL和SDA）与主设备通信。以下是一个典型的应用电路图：

电路图说明

• 电源部分：VCC接3.3V或5V电源，VSS接地。建议在电源引脚附近添加0.1μF的去耦电容，以减少电源噪声。

• I²C总线：

• SCL（串行时钟线）接单片机的I²C时钟引脚（如P1.0）。

• SDA（串行数据线）接单片机的I²C数据引脚（如P1.1）。

• SCL和SDA需通过上拉电阻（通常为4.7kΩ）接至VCC，以确保总线在空闲时为高电平。

• 写保护：WP引脚接地，允许写入操作。若需禁止写入，可将WP接至VCC。

• 器件地址选择：A0、A1、A2引脚接地，此时器件地址为0xA0（写）或0xA1（读）。若需连接多个AT24C512，可通过A0、A1、A2的不同组合设置不同地址。

电路图示例

+-------------------+       +-------------------+       +-------------------+

|                   |       |                   |       |                   |

|    AT24C512       |       |    MCU (如51)     |       |                   |

|                   |       |                   |       |                   |

|       +-----+      |       |       +-----+      |       |                   |

|  A0 ---|     |---- GND    |  P1.0-|SCL  |---- SCL |       |                   |

|  A1 ---|     |---- GND    |  P1.1-|SDA  |---- SDA |       |                   |

|  A2 ---|     |---- GND    |       |     |      |       |                   |

|       |VSS  |---- GND    |       |     |      |       |                   |

|       |SDA  |------------|       |     |      |       |                   |

|       |SCL  |------------|       |     |      |       |                   |

|       |WP   |---- GND    |       |     |      |       |                   |

|       |VCC  |---- +3.3V  |       |     |      |       |                   |

|       +-----+      |       |       +-----+      |       |                   |

+-------------------+       +-------------------+       |                   |

|  4.7kΩ 上拉电阻   |

|  SCL 和 SDA 各一个 |

+-------------------+

2. 多设备连接电路

当需要连接多个AT24C512时，可通过A0、A1、A2引脚的不同组合设置不同的器件地址。例如：

• 第一个AT24C512：A0=0, A1=0, A2=0 → 地址0xA0（写）/0xA1（读）

• 第二个AT24C512：A0=1, A1=0, A2=0 → 地址0xA2（写）/0xA3（读）

• 第三个AT24C512：A0=0, A1=1, A2=0 → 地址0xA4（写）/0xA5（读）

• 第四个AT24C512：A0=1, A1=1, A2=0 → 地址0xA6（写）/0xA7（读）

电路图示例

+-------------------+       +-------------------+       +-------------------+

|                   |       |                   |       |                   |

|    AT24C512-1     |       |    AT24C512-2     |       |    MCU (如51)     |

|                   |       |                   |       |                   |

|       +-----+      |       |       +-----+      |       |       +-----+      |

|  A0 ---|GND  |---- GND    |  A0 ---|VCC  |---- VCC  |  P1.0-|SCL  |---- SCL |

|  A1 ---|GND  |---- GND    |  A1 ---|VCC  |---- GND  |  P1.1-|SDA  |---- SDA |

|  A2 ---|GND  |---- GND    |  A2 ---|GND  |---- GND  |       |     |      |

|       |VSS  |---- GND    |       |VSS  |---- GND  |       |     |      |

|       |SDA  |------------|       |SDA  |------------|       |     |      |

|       |SCL  |------------|       |SCL  |------------|       |     |      |

|       |WP   |---- GND    |       |WP   |---- GND  |       |     |      |

|       |VCC  |---- +3.3V  |       |VCC  |---- +3.3V|       |     |      |

|       +-----+      |       |       +-----+      |       |     +-----+      |

+-------------------+       +-------------------+       +-------------------+

3. 写保护电路

若需保护AT24C512中的数据不被意外写入，可通过WP引脚实现硬件写保护。将WP引脚接至VCC时，所有写操作将被禁止；接地时允许写入。

电路图示例

+-------------------+       +-------------------+

|                   |       |                   |

|    AT24C512       |       |    开关/跳线      |

|                   |       |                   |

|       +-----+      |       |       +-----+      |

|  A0 ---|     |---- GND    |  WP ---|     |---- VCC（禁止写入）  |

|  A1 ---|     |---- GND    |        |     |---- GND（允许写入）   |

|  A2 ---|     |---- GND    |       +-----+      |

|       |VSS  |---- GND    |                   |

|       |SDA  |------------|                   |

|       |SCL  |------------|                   |

|       |WP   |------------|                   |

|       |VCC  |---- +3.3V  |                   |

|       +-----+      |       |                   |

+-------------------+       +-------------------+

四、AT24C512软件编程

1. I²C通信协议

AT24C512通过I²C总线与主设备通信，通信过程包括起始条件、器件地址、数据传输和停止条件。

• 起始条件：SCL为高电平时，SDA由高变低。

• 停止条件：SCL为高电平时，SDA由低变高。

• 器件地址：8位地址，前4位固定为1010，后3位为A2、A1、A0（由引脚设置），最后1位为读写标志位（0为写，1为读）。

2. 写操作

AT24C512支持字节写和页写两种模式。

• 字节写：

1. 发送起始条件。

2. 发送器件地址（写）。

3. 发送16位存储器地址（高8位和低8位）。

4. 发送要写入的数据。

5. 发送停止条件。

• 页写：
  与字节写类似，但在发送停止条件前可连续写入最多128字节数据（一页）。

代码示例（51单片机）

#include <reg51.h>

#include <intrins.h>



sbit SCL = P1^0;

sbit SDA = P1^1;



void I2C_Start(void) {

SDA = 1;

SCL = 1;

_nop_(); _nop_();

SDA = 0;

_nop_(); _nop_();

SCL = 0;

}



void I2C_Stop(void) {

SDA = 0;

SCL = 1;

_nop_(); _nop_();

SDA = 1;

_nop_(); _nop_();

}



void I2C_SendAck(bit ack) {

SDA = ack;

SCL = 1;

_nop_(); _nop_();

SCL = 0;

SDA = 1;

}



bit I2C_RecvAck(void) {

bit ack;

SDA = 1;

SCL = 1;

_nop_(); _nop_();

ack = SDA;

SCL = 0;

return ack;

}



void I2C_SendByte(unsigned char dat) {

unsigned char i;

for (i = 0; i < 8; i++) {

SDA = (dat & 0x80) ? 1 : 0;

dat <<= 1;

SCL = 1;

_nop_(); _nop_();

SCL = 0;

}

I2C_RecvAck();

}



unsigned char I2C_RecvByte(void) {

unsigned char i, dat = 0;

SDA = 1;

for (i = 0; i < 8; i++) {

dat <<= 1;

SCL = 1;

_nop_(); _nop_();

if (SDA) dat |= 0x01;

SCL = 0;

}

return dat;

}



void AT24C512_WriteByte(unsigned int addr, unsigned char dat) {

I2C_Start();

I2C_SendByte(0xA0); // 器件地址（写）

I2C_SendByte(addr >> 8); // 高8位地址

I2C_SendByte(addr & 0xFF); // 低8位地址

I2C_SendByte(dat);

I2C_Stop();

// 延时5ms，等待写入完成

for (volatile unsigned int i = 0; i < 5000; i++);

}



void AT24C512_WritePage(unsigned int addr, unsigned char *dat, unsigned char len) {

unsigned char i;

I2C_Start();

I2C_SendByte(0xA0); // 器件地址（写）

I2C_SendByte(addr >> 8); // 高8位地址

I2C_SendByte(addr & 0xFF); // 低8位地址

for (i = 0; i < len; i++) {

I2C_SendByte(dat[i]);

}

I2C_Stop();

// 延时5ms，等待写入完成

for (volatile unsigned int i = 0; i < 5000; i++);

}

3. 读操作

AT24C512支持当前地址读、随机读和顺序读三种模式。

• 当前地址读：读取上次操作后的下一个地址。

• 随机读：

1. 发送起始条件。

2. 发送器件地址（写）。

3. 发送16位存储器地址。

4. 重新发送起始条件。

5. 发送器件地址（读）。

6. 读取数据。

7. 发送停止条件。

• 顺序读：在随机读后，可连续读取多个字节。

代码示例（51单片机）

unsigned char AT24C512_ReadByte(unsigned int addr) {

unsigned char dat;

I2C_Start();

I2C_SendByte(0xA0); // 器件地址（写）

I2C_SendByte(addr >> 8); // 高8位地址

I2C_SendByte(addr & 0xFF); // 低8位地址

I2C_Start();

I2C_SendByte(0xA1); // 器件地址（读）

dat = I2C_RecvByte();

I2C_SendAck(1); // 发送非应答信号

I2C_Stop();

return dat;

}



void AT24C512_ReadMultiByte(unsigned int addr, unsigned char *dat, unsigned char len) {

unsigned char i;

I2C_Start();

I2C_SendByte(0xA0); // 器件地址（写）

I2C_SendByte(addr >> 8); // 高8位地址

I2C_SendByte(addr & 0xFF); // 低8位地址

I2C_Start();

I2C_SendByte(0xA1); // 器件地址（读）

for (i = 0; i < len; i++) {

dat[i] = I2C_RecvByte();

if (i == len - 1) {

I2C_SendAck(1); // 最后一个字节发送非应答信号

} else {

I2C_SendAck(0); // 其他字节发送应答信号

}

}

I2C_Stop();

}

五、AT24C512应用注意事项

1. 上拉电阻：SCL和SDA引脚必须通过上拉电阻接至VCC，通常阻值为4.7kΩ。

2. 写保护：若需保护数据，可将WP引脚接至VCC。

3. 写入延时：AT24C512的写入操作需要时间（通常为5ms），在写入后需延时或查询写入完成状态。

4. 多设备地址：连接多个AT24C512时，需通过A0、A1、A2引脚设置不同地址。

5. 电源稳定性：建议在电源引脚附近添加去耦电容，以减少电源噪声。

六、总结

AT24C512是一款高性能、低功耗的串行EEPROM，广泛应用于嵌入式系统中。通过I²C总线与主设备通信，具有简单可靠的接口和灵活的存储管理方式。本文详细介绍了AT24C512的引脚功能、应用电路设计、软件编程及注意事项，为工程师在实际项目中应用AT24C512提供了参考。