基于I2C總線的MSP430單片機應用系統設計

2004年11月A版

摘  要：    本文以MSP430F169單片機為例，介紹了在溫度控制系統中基于I2C總線，實現單片機與鍵盤、顯示器的硬件連接及系統軟件設計方法。 
關鍵詞：    I2C總線；MSP430；低功耗；單片機 
引言 
    串行護展總線技術是新一代單片機技術發展的一個顯著特點。其中PHILIPS公司推出的I2C總線最為著名，它包括一個兩端接口,通過一個帶有緩沖區的接口，數據可以被I2C發送或接收，控制和狀態信息則通過一套內存映射寄存器來傳送。與并行擴展總線相比，串行擴展總線有突出的優點:電路結構簡單，程序編寫方便，易于實現用戶系統軟硬件的模塊化、標準化等。本文是把I2C總線應用到MSP430單片機溫度控制系統中的一個典型實例。 
    I2C總線是用2根雙向I/O信號線(串行時鐘線SCL和串行數據線SDA)把多種器件連接起來,并實現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大的16位單片機，MSP430F169是該系列中的一種型號。它內部集成2個16位定時器，1個高速12位A/D轉換器，12位或8位的雙重D/A轉換器，2個通用同步/異步通訊接口和1個I2C模塊。我們就是利用其I2C模塊來對MSP430F169單片機進行擴展。 

系統硬件設計 
    該系統實現對曲軸的熱處理進行溫度控制。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,進爐550℃〜600℃回火2.5h。因此，系統需要同時對淬火爐和回火爐進行溫度控制。在此系統中,我們需要分別設計鍵盤模塊和LED顯示模塊,通過鍵盤實現溫度、PID參數、時間周期等參數的人工輸入設定，通過LED分別實時顯示淬火爐和回火爐的溫度。在以往的單片機應用系統中，鍵盤接口和LED顯示接口一般是通過并行總線擴展的，其特點是信息傳送速度快，但占用的口線多，電路復雜。有了I2C BUS后，可通過I2C BUS進行系統擴展，這時只要用SCL和SDA兩根信號線就可將單片機與外圍器件連接起來，使占用的信號線少，電路大大簡化，系統電路結構如圖1所示。

  
    圖中鍵盤接口是通過PCF8574擴展的，PCF8574是8位I/O擴展器，具有8位準雙向口和I2C總線接口，每位都可單獨設為輸入或輸出，功耗低，輸出有鎖存，驅動能力強，還具有中斷請求功能。本方案中，該芯片作為4