基于I2C總線的多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)

摘要：基于I2C總線特點(diǎn)，以P89LPC922單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)一個(gè)單主機(jī)多從機(jī)的多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)，主機(jī)由P89LPC922單片機(jī)、數(shù)碼管顯示、電源、報(bào)警、鍵盤(pán)等模塊組成。而從機(jī)是由LM75A型數(shù)字溫度傳感器等組成，采集節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度值，響應(yīng)主機(jī)請(qǐng)求發(fā)送溫度數(shù)據(jù)，并編寫(xiě)方便與用戶(hù)程序連接的I2C軟件包。經(jīng)測(cè)試，該系統(tǒng)測(cè)溫范圍為-55～+125℃，測(cè)量精度達(dá)到O．125℃，因此該溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)可綜合處理多點(diǎn)溫度信息的測(cè)量系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：P89LPC922：LM75A；ZLC7290；溫度采集

隨著社會(huì)的進(jìn)步和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，許多產(chǎn)品對(duì)溫度范圍的要求越加嚴(yán)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(chǎng)上溫度檢測(cè)儀器大多是單點(diǎn)測(cè)量，不能適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)生產(chǎn)高效率要求，且溫度信息精度不高。因此設(shè)計(jì)一種能夠同時(shí)測(cè)量多點(diǎn)溫度，測(cè)量精度高，能夠綜合處理多點(diǎn)溫度信息的測(cè)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(jì)。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1．1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用I2C總線，單主機(jī)多從機(jī)的工作模式，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的采集、讀取與顯示。主機(jī)由主控制器、數(shù)碼管顯示、電源、報(bào)警、鍵盤(pán)等模塊組成，完成以下功能：1)主機(jī)通過(guò)按鍵確定進(jìn)入溫度測(cè)量狀態(tài)以及即將讀取溫度的節(jié)點(diǎn)：2)主機(jī)從總線上讀取節(jié)點(diǎn)溫度值并顯示；3)空閑時(shí)，由按鍵確定進(jìn)入時(shí)間顯示狀態(tài)。時(shí)鐘使用單片機(jī)內(nèi)部的實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC、外部6 MHz晶振，CPU掉電運(yùn)行，每0．5 s喚醒一次；而從機(jī)由數(shù)字溫度傳感器等組成，實(shí)現(xiàn)完成以下功能：1)采集節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度值；2)響應(yīng)主機(jī)的請(qǐng)求，發(fā)送溫度數(shù)據(jù)。
基于I2C總線的多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)選用具有硬件I2C總線功能的P89LPC922單片機(jī)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(dòng)及鍵盤(pán)掃描管理器件ZLG7290。LM75A采集節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度值，并通過(guò)I2c總線發(fā)送溫度數(shù)據(jù)，ZLG7290驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示溫度值和時(shí)間。采用SPXll17設(shè)計(jì)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(jì)
1．2．1 控制器模塊
主控制器采用P89LPC922單片機(jī)。該單片機(jī)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(chǎng)合，滿足多方面性能要求。其內(nèi)部集成了鍵盤(pán)中斷、串行接口(UART／I2C)、看門(mén)狗定時(shí)器，采用先進(jìn)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(shí)鐘預(yù)分頻等多種節(jié)電模式，另外，其4中斷優(yōu)先級(jí)結(jié)構(gòu)，為多個(gè)中斷源的處理提供極大的靈活性。
根據(jù)主控器P89LPC922單片機(jī)的鍵盤(pán)中斷特性，鍵盤(pán)模塊可直接由3個(gè)I／O口控制實(shí)現(xiàn)3個(gè)按鍵，其原理圖如圖2所示。

本設(shè)計(jì)采用蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)警過(guò)程，使用I／O口的開(kāi)漏方式對(duì)蜂嗚器進(jìn)行控制。指示燈電路是由2個(gè)LED組成，使用I／O口的推挽輸出方式驅(qū)動(dòng)LED。