基于I2C总线的多点温度采集系统

摘要：基于I2C总线特点，以P89LPC922单片机为核心，设计一个单主机多从机的多点温度采集系统，主机由P89LPC922单片机、数码管显示、电源、报警、键盘等模块组成。而从机是由LM75A型数字温度传感器等组成，采集节点的实时温度值，响应主机请求发送温度数据，并编写方便与用户程序连接的I2C软件包。经测试，该系统测温范围为-55～+125℃，测量精度达到O．125℃，因此该温度采集系统设计是一个可综合处理多点温度信息的测量系统。
关键词：P89LPC922：LM75A；ZLC7290；温度采集

随着社会的进步和工业技术的发展，许多产品对温度范围的要求越加严格，尤其在工业发展方面，如冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃等行业。而目前市场上温度检测仪器大多是单点测量，不能适应当今社会生产高效率要求，且温度信息精度不高。因此设计一种能够同时测量多点温度，测量精度高，能够综合处理多点温度信息的测量系统很有必要。这里提出一种能多路采集、显示的温度采集系统设计。

1 系统硬件设计
1．1 系统整体结构
该系统设计采用I2C总线，单主机多从机的工作模式，实现多点温度的采集、读取与显示。主机由主控制器、数码管显示、电源、报警、键盘等模块组成，完成以下功能：1)主机通过按键确定进入温度测量状态以及即将读取温度的节点：2)主机从总线上读取节点温度值并显示；3)空闲时，由按键确定进入时间显示状态。时钟使用单片机内部的实时时钟RTC、外部6 MHz晶振，CPU掉电运行，每0．5 s唤醒一次；而从机由数字温度传感器等组成，实现完成以下功能：1)采集节点实时温度值；2)响应主机的请求，发送温度数据。
基于I2C总线的多点温度采集系统选用具有硬件I2C总线功能的P89LPC922单片机作为主控制器，采用具有I2C功能器件的数字温度传感器LM75A和数码管显示驱动及键盘扫描管理器件ZLG7290。LM75A采集节点实时温度值，并通过I2c总线发送温度数据，ZLG7290驱动LED数码管显示温度值和时间。采用SPXll17设计电源模块提供3．3V电压。该系统硬件框图如图l所示。

1．2 各模块电路设计
1．2．1 控制器模块
主控制器采用P89LPC922单片机。该单片机是一款单片封装的微控制器，适合于那些要求高集成度、低成本的场合，满足多方面性能要求。其内部集成了键盘中断、串行接口(UART／I2C)、看门狗定时器，采用先进的2-clock技术，指令执行速度是传统80C51的6倍。支持空闲、掉电、时钟预分频等多种节电模式，另外，其4中断优先级结构，为多个中断源的处理提供极大的灵活性。
根据主控器P89LPC922单片机的键盘中断特性，键盘模块可直接由3个I／O口控制实现3个按键，其原理图如图2所示。

本设计采用蜂鸣器实现报警过程，使用I／O口的开漏方式对蜂呜器进行控制。指示灯电路是由2个LED组成，使用I／O口的推挽输出方式驱动LED。