基于51单片机IIC通信的PCF8591学习笔记

2022-04-24 23:15:39

引言

PCF8591 是单电源，低功耗8 位CMOS 数据采集器件，具有4 个模拟输入、一个输出和一个串行I2C 总线接口。3 个地址引脚A0、A1 和A2 用于编程硬件地址，允许将最多8 个器件连接至I2C总线而不需要额外硬件。PCF8591由于其使用的简单方便和集成度高，在单片机应用系统中得到了广泛的应用，这篇文章是介绍IIC通信在ADDA转换芯片PCF8591中的应用。

关于IIC

IIC总线通信协议的介绍在"基于51单片机IIC通信的AT24C02学习笔记"有详细的介绍。

关于PCF8591

PCF8591是单片、单电源低功耗8位CMOS数据采集器件，具有4个模拟输入、一个输出和一个串行I2C总线接口。3个地址引脚A0、A1 和A2 用于编程硬件地址，允许将最多8个器件连接至I2C总线而不需要额外硬件。器件的地址、控制和数据通过两线双向I2C总线传输。器件功能包括多路复用模拟输入、片上跟踪和保持功能、8位模数转换和8位数模拟转换。最大转换速率取决于I2C总线的最高速率。

PCF8591的操作和AT24C02非常类似，只不过AT24C02是写入或读出数据，而PCF8591是AIN端口输入模拟电压，然后PCF8591将转换后的数字量通过ＩＩＣ总线发送给单片机，或是单片机通过ＩＩＣ总线给一个数字量，然后PCF8591通过AOUT端口将模拟电压输出．

控制字格式

最高位默认为０

第６位是选择是否允许模拟电压输出，在ＤＡ转换时设置为1,AD转换时设置为0或1均可

第5/4位是选择模拟电压输出方式，一般选择００单端输入方式，其他的几种方式如下图所示

第３位默认为０

第２位是自动增量使能位，如果自动增量（auto-increment）标志置1，每次A/D 转换后通道号将自动增加。

第１／０为是在ＡＤ转换时选择哪一个通道输入的电压转换为数字量.

PCF8591的器件地址

每一个IIC器件都有一个器件地址，来区分不同的ＩＩＣ设备，下面是ＰＣＦ８５９１的地址

它的地址是由１００１和Ａ２Ａ１Ａ０组成的，在原理图中可以看出，Ａ２Ａ１Ａ０均为0,所以器件地址为0x90/0x91，最后一位是读写方向位，０表示下一个字节往总线上写数据，１表示下一个字节从总线上读取数据．

ＡＤ转换函数

ＡＤ转换即将ＡＩＮ端口输入的模拟电压转换为数字量并发送到总线上，可以知道该函数需要指定输入的通道，还要将转换后的数字量返回，所以该函数有返回值，和一个形参

程序实现：

/*读取某一个通道转换后的数字量*/
uchar Read_D(uchar Channel)
{
uchar dat;
start();
write_byte(0x90); //器件地址+0
ack();
write_byte(Channel); //控制字0x01表示通道1
ack();
start();
write_byte(0x91); //器件地址+1,下一个字节要读取
ack();
dat=read_byte();
ack();
stop();
// AD_led=0; //转换成功显示
return dat;
}

ＤＡ转换函数

ＤＡ转换即将从总线上接收到的数字量通过ＡＯＵＴ输出，该函数无返回值，有一个形参

程序实现：

void Out_A(uchar Digital)

{

	start();

	write_byte(0x90);				//器件地址+0,下一个字节为写入

	ack();

	write_byte(0x40);				//设置控制字			0100 0000 允许模拟输出,不自增单端

	ack();

	write_byte(Digital);		//将要转换的数字量写入

	ack();

	stop();

//	DA_led=0;							//转换成功显示

}

转换公式

我们可以用一个转换公式，将ＡＤ转换后的数字量转换为对应的电压值，在数码管或液晶上显示，公式如下：

#define fun(x) (int)(5*x/255.0*100+0.5)				//数字电压x转换为模拟电压的公式

　主函数调用

        dat1 = Read_D(0x01);			//将通道1(电位器v2)的模拟电压转换的数字量读出

        Out_A(dat1);						//将数字量转换为模拟量输出到led显示

        dis_Voltage1(fun(dat1));		//数码管显示电压值

        Delay_Ms(5);						//延时缓冲

　　这样就可以实时显示输入的电压值了．还可以将电压值输出到ｌｅｄ亮度显示出来．这样就可以作为一个简易的小量程（５ｖ）的电压表了

总结

从程序可以看出ＰＣＦ８５９１的操作和ＡＴ２４Ｃ０２基本一致，就是增加了控制字的内容,相比于其他的ADDA转换芯片,它结构简单,不需要外围的电路,可以直接使用,而且容易实现模块化设计，在大多数单片机系统中ADDA几乎是不可缺少的，而PCF8591只需要两个IO口（时钟和数据）和电源就可以实现，大大节省了IO口的使用。

关于AT24C02的使用，请看我另一篇随笔：“基于51单片机IIC通信的AT24C02学习笔记”

参考资料：

PCF8591_百度百科

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ＡＤ转换函数

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转换公式

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　主函数调用