基于I2C總線(xiàn)的MSP430單片機應用系統設計

2004年11月A版

摘  要：    本文以MSP430F169單片機為例，介紹了在溫度控制系統中基于I2C總線(xiàn)，實(shí)現單片機與鍵盤(pán)、顯示器的硬件連接及系統軟件設計方法。 
關(guān)鍵詞：    I2C總線(xiàn)；MSP430；低功耗；單片機 
引言 
    串行護展總線(xiàn)技術(shù)是新一代單片機技術(shù)發(fā)展的一個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn)。其中PHILIPS公司推出的I2C總線(xiàn)最為著(zhù)名，它包括一個(gè)兩端接口,通過(guò)一個(gè)帶有緩沖區的接口，數據可以被I2C發(fā)送或接收，控制和狀態(tài)信息則通過(guò)一套內存映射寄存器來(lái)傳送。與并行擴展總線(xiàn)相比，串行擴展總線(xiàn)有突出的優(yōu)點(diǎn):電路結構簡(jiǎn)單，程序編寫(xiě)方便，易于實(shí)現用戶(hù)系統軟硬件的模塊化、標準化等。本文是把I2C總線(xiàn)應用到MSP430單片機溫度控制系統中的一個(gè)典型實(shí)例。 
    I2C總線(xiàn)是用2根雙向I/O信號線(xiàn)(串行時(shí)鐘線(xiàn)SCL和串行數據線(xiàn)SDA)把多種器件連接起來(lái),并實(shí)現器件之間的串行通訊。 
    MSP430是TI公司一種具有超低功耗的功能強大的16位單片機，MSP430F169是該系列中的一種型號。它內部集成2個(gè)16位定時(shí)器，1個(gè)高速12位A/D轉換器，12位或8位的雙重D/A轉換器，2個(gè)通用同步/異步通訊接口和1個(gè)I2C模塊。我們就是利用其I2C模塊來(lái)對MSP430F169單片機進(jìn)行擴展。 

系統硬件設計 
    該系統實(shí)現對曲軸的熱處理進(jìn)行溫度控制。曲軸的熱處理工藝為：曲軸放入淬火加熱爐以350℃~400℃/h加熱,到910℃~930℃保溫1.5h，淬火冷卻至室溫,進(jìn)爐550℃〜600℃回火2.5h。因此，系統需要同時(shí)對淬火爐和回火爐進(jìn)行溫度控制。在此系統中,我們需要分別設計鍵盤(pán)模塊和LED顯示模塊,通過(guò)鍵盤(pán)實(shí)現溫度、PID參數、時(shí)間周期等參數的人工輸入設定，通過(guò)LED分別實(shí)時(shí)顯示淬火爐和回火爐的溫度。在以往的單片機應用系統中，鍵盤(pán)接口和LED顯示接口一般是通過(guò)并行總線(xiàn)擴展的，其特點(diǎn)是信息傳送速度快，但占用的口線(xiàn)多，電路復雜。有了I2C BUS后，可通過(guò)I2C BUS進(jìn)行系統擴展，這時(shí)只要用SCL和SDA兩根信號線(xiàn)就可將單片機與外圍器件連接起來(lái)，使占用的信號線(xiàn)少，電路大大簡(jiǎn)化，系統電路結構如圖1所示。

  
    圖中鍵盤(pán)接口是通過(guò)PCF8574擴展的，PCF8574是8位I/O擴展器，具有8位準雙向口和I2C總線(xiàn)接口，每位都可單獨設為輸入或輸出，功耗低，輸出有鎖存，驅動(dòng)能力強，還具有中斷請求功能。本方案中，該芯片作為4