基于I2C總線(xiàn)的多點(diǎn)溫度采集系統

摘要：基于I2C總線(xiàn)特點(diǎn)，以P89LPC922單片機為核心，設計一個(gè)單主機多從機的多點(diǎn)溫度采集系統，主機由P89LPC922單片機、數碼管顯示、電源、報警、鍵盤(pán)等模塊組成。而從機是由LM75A型數字溫度傳感器等組成，采集節點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度值，響應主機請求發(fā)送溫度數據，并編寫(xiě)方便與用戶(hù)程序連接的I2C軟件包。經(jīng)測試，該系統測溫范圍為-55～+125℃，測量精度達到O．125℃，因此該溫度采集系統設計是一個(gè)可綜合處理多點(diǎn)溫度信息的測量系統。
關(guān)鍵詞：P89LPC922：LM75A；ZLC7290；溫度采集

隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)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(chǎng)上溫度檢測儀器大多是單點(diǎn)測量，不能適應當今社會(huì )生產(chǎn)高效率要求，且溫度信息精度不高。因此設計一種能夠同時(shí)測量多點(diǎn)溫度，測量精度高，能夠綜合處理多點(diǎn)溫度信息的測量系統很有必要。這里提出一種能多路采集、顯示的溫度采集系統設計。

1 系統硬件設計
1．1 系統整體結構
該系統設計采用I2C總線(xiàn)，單主機多從機的工作模式，實(shí)現多點(diǎn)溫度的采集、讀取與顯示。主機由主控制器、數碼管顯示、電源、報警、鍵盤(pán)等模塊組成，完成以下功能：1)主機通過(guò)按鍵確定進(jìn)入溫度測量狀態(tài)以及即將讀取溫度的節點(diǎn)：2)主機從總線(xiàn)上讀取節點(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)鐘使用單片機內部的實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC、外部6 MHz晶振，CPU掉電運行，每0．5 s喚醒一次；而從機由數字溫度傳感器等組成，實(shí)現完成以下功能：1)采集節點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度值；2)響應主機的請求，發(fā)送溫度數據。
基于I2C總線(xiàn)的多點(diǎn)溫度采集系統選用具有硬件I2C總線(xiàn)功能的P89LPC922單片機作為主控制器，采用具有I2C功能器件的數字溫度傳感器LM75A和數碼管顯示驅動(dòng)及鍵盤(pán)掃描管理器件ZLG7290。LM75A采集節點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度值，并通過(guò)I2c總線(xiàn)發(fā)送溫度數據，ZLG7290驅動(dòng)LED數碼管顯示溫度值和時(shí)間。采用SPXll17設計電源模塊提供3．3V電壓。該系統硬件框圖如圖l所示。

1．2 各模塊電路設計
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(chǎng)合，滿(mǎn)足多方面性能要求。其內部集成了鍵盤(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)，指令執行速度是傳統80C51的6倍。支持空閑、掉電、時(shí)鐘預分頻等多種節電模式，另外，其4中斷優(yōu)先級結構，為多個(gè)中斷源的處理提供極大的靈活性。
根據主控器P89LPC922單片機的鍵盤(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3個(gè)按鍵，其原理圖如圖2所示。

本設計采用蜂鳴器實(shí)現報警過(guò)程，使用I／O口的開(kāi)漏方式對蜂嗚器進(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動(dòng)LED。