基于I2C总线气体检测系统的设计

论文编号:JD668  论文字数:18422,页数:47

摘 要

本文介绍了一种单片机控制的高精度气体流量检测系统。本系统以8位高性能单片机87C591为核心，以具有I2C总线控制接口的芯片（如：A/D、D/A转换器，LED显示芯片，数据存储器等）为外围器件,对管道气体压力、温度、流量的信号进行采集，由软件对数据进行处理，实现对管道气体压力、温度、流量的精确测量、显示和记录。本文简要论述了当前单片机测控领域常见的同步串行扩展总线I2C的基本原理，以及带I2C总线接口的外围器件的应用，给出了详细的硬件原理电路和软件设计。

关键词：气体检测；I2C总线；单片机

Design of gas detection system based on I2C bus
line spirit check-up
Abstract

The paper introduces a gas testing system of high precision controlled by single-chip microcomputer. The system adopts 87C591 as the core chip, and the accesses with I2C bus as peripheral circuits (for example: A/D, D/A commutator, LED displaying chip, data accumulator, etc), collecting the signal of the piping gas’ pressure, temperature and currency. Then the software will charge the data, accomplishing the exact measurement, displaying and recording. The paper expounds the primary principle of I2C serial buses for extending in the field of measuring and controlling by single-chip microcomputer, and the application of the peripheral devices of the I2C bus. And the principle for designing the hardware circuit and the software are detailed discussed.

Key words: gas detection；I2C-BUS；Mcu-

目 录

摘要…………………………………………………………………………………I
Abstract……………………………………………………………………………Ⅱ
前言…………………………………………………………………………………1
检测系统的总体设计……………………………………………………………3
检测系统的总体结构……………………………………………………………3
检测系统的基本原理……………………………………………………………4
第2章  I2C总线的结构与工作原理………………………………………………5
2.1  I2C总线的概念………………………………………………………………5
2.2  I2C总线的基本原理…………………………………………………………5
2.2.1I2C总线的接口电路……………………………………………………… 5
    2.2.2I2C总线的信号及时序定义…………………………………………5
2.2.3I2C总线上的数据传送格式………………………………………………6
2.2.4I2C总线的寻址约定………………………………………………………8
2.3  I2C总线器件到总线线路的电气连接…………………………………………10
    2.3.1I2C总线器件的供电………………………………………………………10
    2.3.2标准I2C总线器件电阻RP和RS的最大和最小值………………………10
第3章  气体检测系统的硬件设计…………………………………………………11
3.1  检测系统CPU的选择…………………………………………………………11
3.2  A/D转换器的选型设计……………………………………………………… 14
3.3  温度传感器及电路的设计…………………………………………………… 16
    3.3.1敏感元件的选用…………………………………………………………16
    3.3.2采样放大电路……………………………………………………………18
3.4  压力传感器及电路的设计……………………………………………………19
        3.4.1敏感元件的选用…………………………………………………19
3.4.2采样放大电路……………………………………………………………20
  流量传感器及电路设计………………………………………………………20
3.5.1敏感元件的选用…………………………………………………………20
3.5.2采样放大电路……………………………………………………………21
3.6  键盘、显示电路…………………………………………………………22
3.6.1显示芯片的选型设计……………………………………………………22
3.6.2键盘路的设计……………………………………………………………26
3.7  系统电源设计……………………………………………………………27
3.7.1±5V直流电源的设计……………………………………………………27
3.7.2+12V直流电源的设计……………………………………………………28
第四章  系统的软件设计………………………………………………………30
4.1  主程序模块……………………………………………………………………30
4.2  键盘、显示模块………………………………………………………………31
4.3  数据采集模块…………………………………………………………………32
结论…………………………………………………………………………………34
参考文献……………………………………………………………………………35
致谢………………………………………………………………………………36
附录………………………………………………………………………………37

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