基于I2C总线的多通道温度实时采集系统的设计与实现Word下载.docx
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学生签名：
年 月 日
指导声明
本人指导的 同学的毕业论文（设计）题目大小、难度适当，且符合该同学所学专业的培养目标的要求。
本人在指导过程中，通过网上文献搜索及文献比对等方式，对其毕业论文（设计）内容进行了检查，未发现抄袭现象，特此声明。
指导教师签名：
目 录
摘要 I
Abstract II
1绪论 1
1.1数据采集系统及发展历程 1
1.2I2C总线及优点 1
2系统方案 3
2.1系统方案简介 3
2.2系统总体方案的确定 3
2.2.1主控制器方案的选型 3
2.2.2I2C扩展芯片的选型 4
2.2.3温度传感器的选型 4
2.2.4LCD液晶驱动器的选型 5
2.2.5A/D转换器的选型 5
2.3总结 5
3P89LPC922单片机及I2C接口 6
3.1P89LPC922单片机概述 6
3.1.1芯片内部框图 6
3.3.2引脚配置 7
3.4I/O口 7
3.4.1I/O端口配置 8
3.4.2准双向口输出配置 8
3.4.3开漏输出配置 8
3.4.4仅为输入配置 8
3.4.5推挽输出配置 9
3.5中断 9
3.6I2C总线接口 9
3.6.1概述 9
3.6.2I2C特殊功能寄存器描述 10
3.6.3I2C操作模式 12
3.7总结 13
4硬件电路设计 14
4.1单片机控制电路 14
4.2LED显示模块 15
4.3远程传输模块 16
4.4电源模块 18
4.5温度测量模块 18
4.5.1A/D转换器PCF8591 19
4.5.2温度传感器AD590 19
4.6总结 20
5系统软件设计 21
5.1Main函数设计 21
5.2I2C发送数据函数 22
5.3键盘中断函数 23
5.4键盘处理函数 23
5.5LED显示函数 24
5.6A/D转换函数 24
5.7总结 25
6总结与展望 26
6.1课题总结 26
6.2课题展望 26
致谢 28
参考文献 29
附录Ⅰ 元器件清单 30
附录Ⅱ 原理图 31
基于I2C总线的多通道温度实时采集系统的
设计与实现
傅煜
（电子信息工程系 指导教师：
薛建国）
摘要：
针对远距离多点数据的采集，节省微处理器的输入输出引脚，满足多器件控制的要求，设计一套基于I2C总线的远程数据采集系统。
本系统以带有I2C接口的LPC900系列单片机作为主控MCU，来实现数据的处理；
以P82B96驱动器提高I2C总线的负载能力，提高传输距离从而实现数据的远程传输；
以带有I2C接口的A/D转换器PCF8591来采集数据并进行数据类型的转换；
以温度传感器
AD590来测量环境温度；
以LED驱动器ZLG7290驱动数码管显示数据。
通过不断的调试和完善实现多点的温度测量，在数码管上显示即时温度。
本系统采用LPC922单片机为主控制器，通过I2C总线实现远距离的温度测量。
本系统分为以下几个模块：
微处理器核心模块、LED显示模块、键盘模块、温度测量模块、数据远距离传输模块、电源模块。
关键词：
单片机，I2C总线，远程数据采集
DesignandimplementationofrealtimedataacquisitionsystemformultichanneltemperaturebasedonI2Cbus
Fuyu
（Electronic&
InformationEngineeringDepartment,Supervisor:
XueJianguo）
Abstract:
Forlong-distancemulti-pointdatacollection,tosavetheinputandoutputpinsofthemicroprocessor,tomeettherequirementsthecontrolofmultipledevices,designasetofI2Cbusbasedremotedataacquisitionsystem.ThesysteminterfaceswithLPC900MCUI2CasamasterMCU,toachievedataprocessing;
toP82B96I2Cbusdrivetoimproveloadcapacityandimprovetransmissionrangeinordertoachievetheremotetransmissionofdata;
toI2CinterfacewithA/DPCF8591convertertocapturedataandperformdatatypeconversions;
toAD590temperaturesensortomeasureambienttemperature;
todriveZLG7290LEDdigitaldisplaydriverdata.Debugandimprovethroughcontinuousmulti-pointtemperature
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measurement,digitaldisplayinreal-timetemperature.
ThissystemusestheLPC922microcontroller-basedcontroller,throughtheI2Cbusforremotetemperaturemeasurements.Thesystemisdividedintothefollowingmodules:
microprocessorcoremodule,LEDdisplaymodule,keyboardmodule,temperaturemeasurementmodule,remotedatatransmissionmodule,powersupplymodule.
KEYWORDS:
microcontroller,I2Cbus,remotedataacquisition
1绪论
1.1数据采集系统及发展历程
数据采集是将被测对象（外部世界、现场）的各种参量（如物理量、化学量、生物量等）通过各种传感元件作适当转换后，再经信号调理、采样、放大、滤波、量化、编码，然后通过无线或有线的方式进行传输等步骤，最后送到控制器进行数据处理或存储纪录的过程。
在进行数据采集时，由于许多被测对象离主控中心距离较远或现场环境不允许数据采集系统就近放置，只能用长线通过远距离传送给主控制器，这便产生了远程数据采集系统。
应用远程数据采集系统可对生产现场的各种参数进行采集、监视和记录，是提高产品质量、降低成本、增加生产效率和节省人力的重要手段；
另外，远程数据采集是控制系统实现控制的基本条件，只有准确实时的获取对象的运行数据才能实施有效的控制。
数据采集系统经历了几个发展阶段。
早期的数据采集系统基于ISA、PCI总线，采集的数据是模拟量，系统庞大，采集后需要将模拟信号经过放大、调理通过长线传送给计算机系统；
在长线传输过程中信号的电磁干扰是不可避免的，信号转换的过程也存在干扰；
基于串口传输数据的数据采集系统传输速度慢，而且多为主从式结构，系统稳定性低。
基于单片机的数据采集系统利用数字传感器直接输出数字信号，经过总线的传输直接送给计算机系统，操作方便，无需信号转换。
1.2I2C总线及优点
I2C（Inter－IntegratedCircuit）总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备，是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。
它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。
在主从通信中，可以有多个I2C总线器件同时连接到I2C总线上，所有
I2C兼容的器件都具有标准的接口，通过地址来识别通信对象，使他们可以经由I2C总线互相通信。
I2C总线很大程度上减轻了系统对I/O口需求的压力，弥补了系统主处理芯片I/O口的不足，通过扩展芯片总线的传输长度可高达1000米，并且能够以最高以3.4Mbps的最大传输速率支持40个组件。
I2C总线是由数据线SDA和时钟线SCL构成的串行总线，可发送和接受数据。
在
CPU与被控IC之间，IC和IC之间进行双向传送，各种被控电路均并联在这条总线上，每个电路都有唯一的地址。
在信息传输过程中，I2C总线上并联的每一个模块电路既是被控器（或是主控器），又是发生器（或是接收器），这取决与它所要完成的功能。
CPU发出的控制信号分为地址码和数据码两部分：
地址码用来选址，及接通需要控制的电路；
数据码是通信的内容，这样各控制电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立。
利用I2C总线实现远程数据采集不但布线方便，传输速度快，操作方便，节省I/O资源，多主式的结构更增加了系统的稳定性。
2系统方案
2.1系统方案简介
该系统设计是利用LPC900系列单片机，通过I2C总线，实现远程的温度采集。
基于
I2C的远程数据采集系统由主控制模块和数据采集模块两大部分构成。
主控制模块以
LPC900系列单片机为核心控制器，集成了键盘操作功能。
温度传感器AD590测得温度后转换为电信号经过放大和信号调理送入A/D转换器PCF8591实现模数转换，再通过由扩展芯片P82B96扩展后的I2C总线实现远距离通信。
显示模块利用I2C总线可以并联多
个I2C接口器件的特性，使用ZLG7290作为LED驱动器驱动数码管显示。
系统方案如下：
SDA
P82B96
SCL
SC
段输出
ADS590
共阴数码管
A/DPCF8591
LED驱动器7290
SDA SCL
L
键盘电路
LPC922
晶振电路
复位电路
图2-1系统设计框图
2.2系统总体方案的确定
2.2.1主控制器方案的选型
方案一：
常用的51单片机89C51
89C51无硬件I2C，需用软件模拟I2C时序，
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