【正文】 其輸出電 流是以絕陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)） 20 對(duì)溫度零度（ 273℃ ）為基準(zhǔn) ,每增加 1℃ ,它會(huì)增加 1μA輸出電流。 基于 I2C 總線的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 19 A/D轉(zhuǎn)換器 PCF8591 PCF8591 是一款單電源、低功耗 8 位 COMS 型 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換芯片，它具有 4 路模擬量輸入通道、一路模擬量輸出通道和 1 個(gè) I2C 總線接口。 管腳描述如表 41。 在圖 43 中 , U是 LED 驅(qū)動(dòng)管理器件 ZLG7290。 P89LPC922 提供幾個(gè)可由用戶(hù)選擇的振蕩器選項(xiàng)。每發(fā)送一個(gè)字節(jié)，都接收到一個(gè)應(yīng)答位。 圖 36 I2C 狀態(tài)寄存器 當(dāng)設(shè)置 CRSEL=0 以選擇內(nèi)部 SCL發(fā)生器作為 I2C 接口的時(shí)鐘源時(shí)，用戶(hù)必須對(duì)I2SCLH 和 I2SCLL進(jìn)行設(shè)置以選擇合適的數(shù)據(jù)傳輸速率。 該 位 通 過(guò) 軟 件 清 零 。 用 戶(hù) 不 要 將 其 置 1 。該寄存器僅 在 I2C 處于從模式下才使用。最高 級(jí)中斷服務(wù)程序不響應(yīng)其它任何中斷。這將導(dǎo)致額外的功率消耗，因此建議不要在準(zhǔn)雙向口模式中向管腳施加 5V電壓。作為復(fù)位管腳時(shí)，輸入的低電平會(huì)使芯片復(fù)位， I/O 口和外圍功能進(jìn)入默認(rèn)狀態(tài)，處理器從地址 0 開(kāi)始執(zhí)行。振蕩器選項(xiàng)支持的頻率范圍為 20KHz~12MHz可選擇 RC振蕩器選項(xiàng)并且其頻率可進(jìn)行很好的調(diào)節(jié)； LPC922 有可編程端口輸出模式，準(zhǔn)雙向口，開(kāi)漏輸出，推挽和僅為輸入功能模 。 本設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)方便，性能穩(wěn)定，準(zhǔn)確性高，決定選用半導(dǎo)體集成溫度傳感器，由于基于 I2C 總線的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 5 DS18B20 采用的是單總線技術(shù)，不支持 I2C 總線，所以選用 AD590 模擬溫度傳感器。 溫度傳感器的選型 方案一：熱電偶傳感器 熱電偶傳感器的原理是將溫度變化轉(zhuǎn)換為電勢(shì)的變化。 利用 I2C 總線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集不但布線方便，傳輸速度快，操作方便，節(jié)省 I/O資源，多主式的結(jié)構(gòu)更增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 to I2C interface with A /D PCF8591 converter to capture data and perform data type conversions。 to AD590 temperature sensor to measure ambient temperature。 基于 I2C 總線的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 3 2 系統(tǒng)方案 系統(tǒng)方案簡(jiǎn)介 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)是利用 LPC900 系列單片機(jī)，通過(guò) I2C 總線，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的溫度采集。它是利用兩種不同材料的金屬連接在一起，構(gòu)成的具有熱點(diǎn)效應(yīng)原理的一種感溫元件。 LCD液晶驅(qū)動(dòng)器的選型 方案一： LCD 字符型液晶驅(qū)動(dòng)器 PCF2113 是 LCD 字符型液晶驅(qū)動(dòng)器，自身帶有 I2C 接口， I2C 速率是 400khz，工作電壓為 5V，可驅(qū)動(dòng)兩行、每行 12 個(gè)字符，片內(nèi)可產(chǎn)生 LCD 偏置電壓，功耗很低且本身自帶片內(nèi) RAM，但是外圍引腳多，操作繁瑣。 所有口線均有 LED 驅(qū)動(dòng)能力 20mA； LPC922 最少有 15 個(gè) I/O 口，選擇片內(nèi)振蕩和片內(nèi)復(fù)位時(shí)可多達(dá) 18 個(gè) I/O 口。 P3 口是一個(gè)可由用戶(hù)定義輸出類(lèi)型的 2 位 I/O 口，在上電復(fù)位時(shí)， P3 鎖存器配置為內(nèi)部上拉禁止的僅為輸入模式。 準(zhǔn)雙向口帶有一個(gè)施密特觸發(fā)輸入以及一個(gè)干擾抑制電路。如果兩個(gè)不同中斷優(yōu)先級(jí)的中斷源同時(shí)申請(qǐng)中斷時(shí)，響應(yīng)較高優(yōu)先級(jí)的中斷申請(qǐng)。在主模式中該寄存器的內(nèi)容無(wú)效。I 2 C O N . 6 I 2 E N I2C 接 口 使 能 。I 2 C O N . 2 A A 聲 明 應(yīng) 答 標(biāo) 志 位 。 I2SCLH 定義 SCL 高電平的PCLK 周期數(shù)， I2SCLL定義 SCL低電平的 PCLK 周期數(shù)。起始和停止條件用于指示串行傳輸?shù)钠鹗己徒Y(jié)束。這樣就滿(mǎn)足了從高精度到低成本的不同需求。圖中 SegA ~ SegDP 對(duì)應(yīng)連接數(shù)碼管的 8 個(gè) “段 ”( a~ dp), DIG0~ DIG7分別連接各數(shù)碼管的 “位 ”(每個(gè)數(shù)碼管的公共端 , 這里只有 4 位數(shù)碼管 , 故只用了 DIG0~ DIG3)。 基于 I2C 總線的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 17 表 41 P82B96 管腳描述 符號(hào) 管腳 描述 Sx 1 I2C 總線 (SDA或 SCL) Rx 2 接收信號(hào) Tx 3 發(fā)送信號(hào) GND 4 地 Ty 5 發(fā)送信號(hào) Ry 6 接收信號(hào) Sy 7 I2C 總線（ SDA或 SCL） VCC 8 電源 作用為增加 I2C 通信距離時(shí)，兩個(gè) P82B96 必須匹配 使用。該器件 I2C 從地址的低三位由芯片的 A0、 A1 和 A2 三個(gè)地址引腳決定，所以在不增加任何硬件的情況下同一條I2C 總線最多可以連接 8 個(gè)同類(lèi)型的器件。 AD590可以承受 44V正向電壓和 20V反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。 AD590的測(cè)溫范圍為 55℃ ～ +150℃ ,電源電壓范圍為 4V～ 30V。 溫度測(cè) 量模塊 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的在于采集現(xiàn)實(shí)環(huán)境的溫度信息，所以需要利用單片機(jī)采集溫度傳感器的數(shù)據(jù)，溫度傳感器使用美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的 AD590,采集的信號(hào)需要經(jīng)過(guò)放大和信號(hào)調(diào)理，再傳送到 A/D 轉(zhuǎn)換器 PCF8951，即把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，轉(zhuǎn)換后通過(guò) I2C 總線傳輸給處理中心。 I2C擴(kuò)展器 P82B96徹底地解決了 I2C總線在遠(yuǎn)距離傳輸?shù)牟蛔恪? ZLG7290 是帶有 I2C 接口鍵盤(pán)管理和顯示驅(qū)動(dòng)的芯片，加入鍵盤(pán)管理可以實(shí)現(xiàn)儀器儀表的人機(jī)對(duì)話(huà)。 晶體振蕩電路在微控制器系統(tǒng)中非常重要，它決定了整個(gè)微控制器系統(tǒng)能否穩(wěn)定工作。數(shù)據(jù)每次發(fā)送 8 位。S T A . 2 ~ 0 這 3 位 未 用 并 設(shè) 置 為 0 。 當(dāng) E A 、 E I 2 C 以 及 S I 置 位 時(shí) 產(chǎn) 生 中 斷 。 A AS IS T OS T AI 2 E N C R S E L可 位 尋 址復(fù) 位 源 ： 任 何 復(fù) 位復(fù) 位 值 ：x 0 0 0 0 0 x 0 BI 2 C O N 地 址 ： D 8 H 7 6 5 4 3 2 1 0位 符 號(hào) 功 能I 2 C O N . 7 保 留 將 來(lái) 之 用 。 I 2 D A T . 7 I 2 D A T . 1I 2 D A T . 2I 2 D A T . 3I 2 D A T . 4I 2 D A T . 5I 2 D A T . 6 I 2 D A T . 0不 可 位 尋 址復(fù) 位 源 ： 任 何 復(fù) 位復(fù) 位 值 ：0 0 0 0 0 0 0 0 BI 2 D A T 地 址 ： D A H 7 6 5 4 3 2 1 0 圖 33 I2C 數(shù)據(jù)寄存器 CPU可以對(duì) I2ADR 寄存器進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳌Ｒ粋€(gè)中斷服務(wù)程序可響應(yīng)更高級(jí)的中斷，但不能響應(yīng)同優(yōu)先級(jí)或低級(jí)中斷。在準(zhǔn)雙向口模式中如果用戶(hù)在管腳加上 5V電壓將會(huì)有電流從管腳流向 VDD。引腳 12， 11， 10， 9， 8， 4， 3， 2；其中 4 引腳是 RST 外部復(fù)位輸入 (通過(guò) Flash 配置選擇 )。另外還提供軟件復(fù)位功能；可配置的片內(nèi)振蕩器及其頻率范圍和 RC 振蕩器選項(xiàng)（通過(guò)用戶(hù)可編程 Flash配置位選擇），選擇 RC 振蕩器時(shí)不需要外接振蕩器件。數(shù)字溫度傳感器更適合與各種微處理器的 I/O 接口相連接，組成自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)克服課模擬傳感器與微處理器接口時(shí)需要信號(hào)調(diào)理電路和 A/D 轉(zhuǎn)換器的弊端，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電子測(cè)溫等各種溫度控制系統(tǒng)中，數(shù)字溫度傳感器中比較有代表性的有 DS18B20等。因此在這個(gè)系統(tǒng)里選用 P82B96。 CPU陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)） 2 發(fā)出的控制信號(hào)分為地址碼和數(shù)據(jù)碼兩部分：地址碼用來(lái)選址，及接通需要控制的電路；數(shù)據(jù)碼是通信的內(nèi)容，這樣各控制電 路雖然掛在同一條總線上，卻彼此獨(dú)立。 to P82B96 I2C bus drive to improve load capacity and improve transmission range in order to achieve the remote transmission of data。 to drive ZLG7290 LED digital display driver data. Debug and improve through continuous multipoint temperature measurement, digital display in realtime temperature. This system uses the LPC922 microcontrollerbased controller, through the I2C bus for remote temperature measurements. The system is divided into the following modules: microprocessor core module, LED display module, keyboard module, temperature measurement module, remote data transmission module, power supply module. KEY WORDS: microcontroller, I2C bus, remote data acquisition III 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................................... I ABSTRACT ............................................................................................................................... II 1 緒論 ........................................................................................................................................ 1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及發(fā)展歷程 ............................................................................................... 1 I2C 總線及優(yōu)點(diǎn) ................................................................................................................ 1 2 系統(tǒng)方案 ................................................................................................................................ 3 系 統(tǒng)方案簡(jiǎn)介 .................................................................................................................. 3 系統(tǒng)總體方案的確定 ...................................................................................................... 3 主控制器方案的選型 ..........................................................................................