本文完成了基于单片机I2C总线数据采集系统的设计，实现了单片机通过I2C总线对数据进行采集的功能。其中，数据采集系统主要是对传感器输出的信号进行采集，但传感器输出的信号无非就是电压信号、电流信号，及温度值。该系统以单片机为主要的控制单元，将接收到的电压信号、电流信号、温度值进行处理，传送给液晶显示屏，使液晶显示屏实时显示检测到的信号。

设计要求

本系统整个硬件电路以STC89C52RC单片机为核心的单片机最小系统实现系统的控制功能，电压/电流信号采集调理模块，利用运算放大器构建电路对前端传感器传送来的电压、电流信号进行转换放大滤波；A/D数模转换模块，使用PCF8591把前端调理模块的模拟信号转换成数字量；温度传感器模块，实现对温度值进行采集；最终实现单片机通过I2C总线对数据进行采集。

要较好的设计出单片机I2C总线数据采集系统，需要深入的了解I2C总线与单片机通讯的工作原理及实现方式；理解带节点的I2C总线与单片机通讯的工作原理及其使用方法；掌握A/D数据转换模块的工作原理；掌握对前端变送器传送传感器的电压、电流信号采集、处理方式。

整体设计主要由单片机最小系统模块、按键模块、报警指示灯模块、电压信号采集调理模块、电流信号采集调理模块、A/D模数转换模块、温度传感器模块、LCD显示模块、电源模块九个模块组成。

系统整体设计

整个系统是以单片机最小系统为控制中心，由按键模块、报警指示灯模块、电压信号采集调理模块、电流信号采集调理模块、A/D模数转换模块、温度传感器模块、LCD显示模块、电源模块组成。

本系统的控制模块由STC89C52RC单片机最小系统实现，按键模块有三个独立按键组成，主要是控制系统设置状态的启闭、对温度值的移位与设置。报警指示灯模块是由两个LED指示灯，主要是检测系统是否处于报警状态，即接收到的温度值是否大于设置的温度值。电压信号采集调理模块主要由AD8629运算放大器组成，对前端传感器变送器一体化模块所传输过来的标准化电压信号进行滤波处理与阻抗变换，使传送到A/D数模转换的数据真实、准确。电流信号采集调理模块主要由运算放大器AD8629构成，对前端传感器变送器一体化模块所传输过来的标准化电流信号转换成电压信号，并对其进行放大，将信号变换成适合于A/D模数转换器采集的信号。A/D模数转换模块和温度采集模块组成一个带节点的I2C数据采集系统，通过I2C总线将温度、电压、电流的数字量传送给单片机进行处理，最终实现对温度、电压、电流的采集。显示模块是由LCD1602液晶显示器组成，实现温度值采集。

本系统的具体工作过程分为两部分。第一部分，将传感器变送器一体化模块输出的电流信号和电压信号，通过电流信号采集调理模块和电压信号采集调理模块进行调理和滤波后，传送给A/D模数转换模块，并通过I2C总线传送给单片机进行处理。第二部分，温度传感器同样通过I2C总线把温度值传送给单片机，当单片机接收到的温度值大于通过按键设置的温度值时，报警指示灯由绿灯变为红灯。

通过对硬件设计和软件的调试，最终实现基于单片机I2C总线数据采集系统的设计。