基于I2C總線的多點溫度采集系統(tǒng)

摘要：基于I2C總線特點，以P89LPC922單片機為核心，設(shè)計一個單主機多從機的多點溫度采集系統(tǒng)，主機由P89LPC922單片機、數(shù)碼管顯示、電源、報警、鍵盤等模塊組成。而從機是由LM75A型數(shù)字溫度傳感器等組成，采集節(jié)點的實時溫度值，響應(yīng)主機請求發(fā)送溫度數(shù)據(jù)，并編寫方便與用戶程序連接的I2C軟件包。經(jīng)測試，該系統(tǒng)測溫范圍為-55～+125℃，測量精度達到O．125℃，因此該溫度采集系統(tǒng)設(shè)計是一個可綜合處理多點溫度信息的測量系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：P89LPC922：LM75A；ZLC7290；溫度采集

隨著社會的進步和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，許多產(chǎn)品對溫度范圍的要求越加嚴格，尤其在工業(yè)發(fā)展方面，如冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃等行業(yè)。而目前市場上溫度檢測儀器大多是單點測量，不能適應(yīng)當今社會生產(chǎn)高效率要求，且溫度信息精度不高。因此設(shè)計一種能夠同時測量多點溫度，測量精度高，能夠綜合處理多點溫度信息的測量系統(tǒng)很有必要。這里提出一種能多路采集、顯示的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計
1．1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)設(shè)計采用I2C總線，單主機多從機的工作模式，實現(xiàn)多點溫度的采集、讀取與顯示。主機由主控制器、數(shù)碼管顯示、電源、報警、鍵盤等模塊組成，完成以下功能：1)主機通過按鍵確定進入溫度測量狀態(tài)以及即將讀取溫度的節(jié)點：2)主機從總線上讀取節(jié)點溫度值并顯示；3)空閑時，由按鍵確定進入時間顯示狀態(tài)。時鐘使用單片機內(nèi)部的實時時鐘RTC、外部6 MHz晶振，CPU掉電運行，每0．5 s喚醒一次；而從機由數(shù)字溫度傳感器等組成，實現(xiàn)完成以下功能：1)采集節(jié)點實時溫度值；2)響應(yīng)主機的請求，發(fā)送溫度數(shù)據(jù)。
基于I2C總線的多點溫度采集系統(tǒng)選用具有硬件I2C總線功能的P89LPC922單片機作為主控制器，采用具有I2C功能器件的數(shù)字溫度傳感器LM75A和數(shù)碼管顯示驅(qū)動及鍵盤掃描管理器件ZLG7290。LM75A采集節(jié)點實時溫度值，并通過I2c總線發(fā)送溫度數(shù)據(jù)，ZLG7290驅(qū)動LED數(shù)碼管顯示溫度值和時間。采用SPXll17設(shè)計電源模塊提供3．3V電壓。該系統(tǒng)硬件框圖如圖l所示。

1．2 各模塊電路設(shè)計
1．2．1 控制器模塊
主控制器采用P89LPC922單片機。該單片機是一款單片封裝的微控制器，適合于那些要求高集成度、低成本的場合，滿足多方面性能要求。其內(nèi)部集成了鍵盤中斷、串行接口(UART／I2C)、看門狗定時器，采用先進的2-clock技術(shù)，指令執(zhí)行速度是傳統(tǒng)80C51的6倍。支持空閑、掉電、時鐘預(yù)分頻等多種節(jié)電模式，另外，其4中斷優(yōu)先級結(jié)構(gòu)，為多個中斷源的處理提供極大的靈活性。
根據(jù)主控器P89LPC922單片機的鍵盤中斷特性，鍵盤模塊可直接由3個I／O口控制實現(xiàn)3個按鍵，其原理圖如圖2所示。

本設(shè)計采用蜂鳴器實現(xiàn)報警過程，使用I／O口的開漏方式對蜂嗚器進行控制。指示燈電路是由2個LED組成，使用I／O口的推挽輸出方式驅(qū)動LED。