基于I2C總線的MSP430單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2004年11月A版

摘  要：    本文以MSP430F169單片機(jī)為例，介紹了在溫度控制系統(tǒng)中基于I2C總線，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與鍵盤、顯示器的硬件連接及系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方法。 
關(guān)鍵詞：    I2C總線；MSP430；低功耗；單片機(jī) 
引言 
    串行護(hù)展總線技術(shù)是新一代單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)。其中PHILIPS公司推出的I2C總線最為著名，它包括一個(gè)兩端接口,通過一個(gè)帶有緩沖區(qū)的接口，數(shù)據(jù)可以被I2C發(fā)送或接收，控制和狀態(tài)信息則通過一套內(nèi)存映射寄存器來傳送。與并行擴(kuò)展總線相比，串行擴(kuò)展總線有突出的優(yōu)點(diǎn):電路結(jié)構(gòu)簡單，程序編寫方便，易于實(shí)現(xiàn)用戶系統(tǒng)軟硬件的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化等。本文是把I2C總線應(yīng)用到MSP430單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)中的一個(gè)典型實(shí)例。 
    I2C總線是用2根雙向I/O信號(hào)線(串行時(shí)鐘線SCL和串行數(shù)據(jù)線SDA)把多種器件連接起來,并實(shí)現(xiàn)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(qiáng)大的16位單片機(jī)，MSP430F169是該系列中的一種型號(hào)。它內(nèi)部集成2個(gè)16位定時(shí)器，1個(gè)高速12位A/D轉(zhuǎn)換器，12位或8位的雙重D/A轉(zhuǎn)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模塊來對(duì)MSP430F169單片機(jī)進(jìn)行擴(kuò)展。 

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 
    該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(tǒng)需要同時(shí)對(duì)淬火爐和回火爐進(jìn)行溫度控制。在此系統(tǒng)中,我們需要分別設(shè)計(jì)鍵盤模塊和LED顯示模塊,通過鍵盤實(shí)現(xiàn)溫度、PID參數(shù)、時(shí)間周期等參數(shù)的人工輸入設(shè)定，通過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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤接口和LED顯示接口一般是通過并行總線擴(kuò)展的，其特點(diǎn)是信息傳送速度快，但占用的口線多，電路復(fù)雜。有了I2C BUS后，可通過I2C BUS進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，這時(shí)只要用SCL和SDA兩根信號(hào)線就可將單片機(jī)與外圍器件連接起來，使占用的信號(hào)線少，電路大大簡化，系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。

  
    圖中鍵盤接口是通過PCF8574擴(kuò)展的，PCF8574是8位I/O擴(kuò)展器，具有8位準(zhǔn)雙向口和I2C總線接口，每位都可單獨(dú)設(shè)為輸入或輸出，功耗低，輸出有鎖存，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，還具有中斷請(qǐng)求功能。本方案中，該芯片作為4