基于I2C串行總線的兩點溫度測量系統(tǒng)設(shè)計

王超

摘 要：溫度是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一個普遍而又重要的參數(shù)。因此，對于溫度這個參數(shù)的測量與控制就顯得尤為重要。該文設(shè)計了基于I 2C串行總線的兩點溫度測量系統(tǒng)，闡述了I 2C總線的特點及基本原理，選用了STC89C52單片機為系統(tǒng)的核心，并設(shè)計了單片機的時鐘電路、復位電路和電源電路，選用了DS1621溫度傳感器采集環(huán)境溫度，選用了液晶顯示器LCD1602顯示采集到的溫度值，并進行了單片機端口的選擇和各器件之間的連接，進行了LCD1602和DS1621芯片的驅(qū)動程序和主程序的編寫，并進行了仿真。

關(guān)鍵詞：STC89C52 I 2C DS1621 液晶顯示器

中圖分類號：TH89 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）11（c）-0088-03

溫度是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一個普遍而又重要的參數(shù)。因此，對于溫度這個參數(shù)的測量與控制就顯得尤為重要。以往這些溫度的檢測工作大多是由人工完成，不但工作量大，記錄的數(shù)據(jù)少，難以滿足現(xiàn)代溫度測量的要求。傳感器技術(shù)、微控制器技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，為現(xiàn)代的溫度測量與控制系統(tǒng)的設(shè)計提供了技術(shù)基礎(chǔ)，基于傳感器技術(shù)、微控制器技術(shù)和計算機技術(shù)的溫度測量系統(tǒng)會大大地降低人們測量溫度的工作量，而且測得的溫度數(shù)據(jù)也更加地精確。

基于以上情況，該文提出了一種基于單片機為核心掛接兩個帶有I 2C接口的溫度傳感器組建溫度采集系統(tǒng)，并通過液晶顯示器顯示出來。

系統(tǒng)設(shè)計分為硬件電路設(shè)計和軟件及仿真設(shè)計兩大部分。

1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

硬件電路的設(shè)計包括了溫度傳感器的選型、單片機的選型、液晶顯示器的選型及其部件之間的電連接。

溫度傳感器選用DS1621溫度傳感器，DS1621是由DALLAS公司生產(chǎn)的一種功能非常強的數(shù)字式溫度傳感器。通過讀取內(nèi)部的計數(shù)值和用于溫度補償?shù)拿繑z氏度計數(shù)值，利用公式計算還可提高溫度值的精度。DS1621無需外圍元件即可測量溫度，將結(jié)果以9位數(shù)字量（兩字節(jié)傳輸）輸出，測溫范圍為-55 ℃～+155 ℃，精度為0.5 ℃，轉(zhuǎn)換時間為1 s，數(shù)據(jù)的寫入和讀出通過一個2線I 2C串行接口完成。

I 2C總線（Inter Integrated Circuit BUS，內(nèi)部集成電路總線）是由PHILIPS公司開發(fā)的一種兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。I 2C總線由數(shù)據(jù)線SDA與時鐘SCL構(gòu)成串行總線，可用于發(fā)送與接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以在CPU與被控IC芯片之間、IC芯片與IC芯片之間進行雙向傳送，最高傳送速率可100 kb/s。

該設(shè)計選擇MCS-51系列的一款通用MCU芯片—STC89C52，其本身并沒有I 2C接口電路，但可以通過軟件來模擬I 2C接口。采用2片DS1621采集溫度，將第一片地址連接成000（A2A1A0均接低電平），將第二片地址連接成001（A2A1接低電平，A0接高電平）。STC89C52芯片的并行引腳P2.6和P2.7連接到溫度傳感器DS1621的SDL和SCL總線。

液晶顯示器選用了LCD1602，溫度采集的結(jié)果通過LCD1602切換輪流顯示出來，LCD1602的數(shù)據(jù)線連接至MCU的P3口。

該系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，以單片機STC89C52為核心，由電源電路、時鐘電路、復位電路、溫度傳感器（2個）和LCD1602液晶顯示構(gòu)成。

2 軟件設(shè)計及仿真

熟悉LCD1602的命令集及編程思路后，在keil軟件上進行軟件設(shè)計，軟件分為多個文件，包含LCD1602和DS1621芯片的驅(qū)動程序和主程序。將程序按其邏輯劃分為多個模塊，這樣可以使軟件結(jié)構(gòu)看起來更清晰，且容易維護。

主程序設(shè)計如下所示。

#include "lcd1602.h"

#include "utility.h"

#include "ds1621.h"

void main（）

{

unsigned char s[10]，i，a[2]； //數(shù)組s存放顯示的字符串，a存放DS1621的地址

a[1] = ‘＼0； //用于顯示

Lcd1602_Initialize（）；

Lcd1602_Write（1，0，"th temp（c）："）；

for（i = 0； i < 2； ++i） //初始化2個DS1621

{

Ds1621_SetDeviceAddress（i）；

Ds1621_WriteConfig（0x03）；

Ds1621_SetTemperatureLimit（40，35）；

}

同時在Proteus軟件繪制系統(tǒng)硬件電路圖，并與Keil軟件實現(xiàn)聯(lián)調(diào)，仿真結(jié)果如圖2和圖3所示，圖2為第一片溫度傳感器的溫度實時值，圖3為第二片溫度傳感器的溫度實時值。

3 結(jié)語

該設(shè)計實現(xiàn)了兩點溫度的測量系統(tǒng)，傳感器DS1621集成度高，直接輸出數(shù)字信號，通過I 2C總線實現(xiàn)信號傳輸，DS1621的選用簡化了電路設(shè)計、方便了程序設(shè)計。以STC89C52單片機為系統(tǒng)核心，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、且易于實現(xiàn)。系統(tǒng)帶有的液晶顯示器LCD1602使人機交互更加友好。 該系統(tǒng)可應(yīng)用于諸多溫度采集的場合使用。

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