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蓝桥杯单片机之PCF8591模块的使用

- 简述
- 原理图：
- 引脚定义：
- 相关地址
- - IIC寻址设备地址
  - 控制地址
- IIC时序分析
- 数模转换D/A
- - 模数转换公式
- 代码：
- - 一：光敏电阻和可变电阻的AD转换，S4控制模式的切换
  - 二：输出定量的模拟电压

简述 PCF8591是一款单芯片、单电源、低功耗、8位CMOS数
据采集器件，具有四路模拟输入、一路模拟输出和一个
串行I2C总线接口。
通过I2C总线的串行输入/输出
原理图： 【蓝桥杯单片机|蓝桥杯单片机之PCF8591模块的使用】

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引脚定义：

SYMBOL	PIN	DESCRIPTION	译文
AIN0	1	analog inputs (A/D converter)	模拟输入
AIN1	2
AIN2	3
AIN3	4
A0	5	hardware address	硬件地址
A1	6
A2	7
VSS	8	negative supply voltage	负电压
SDA	9	I2C-bus data input/output	IIC数据线
SCL	10	I2C-bus clock input	IIC时间线
OSC	11	oscillator input/output	振荡器输入输出
EXT	12	external/internal switch for oscillator input	振荡器输入的外部/内部开关
AGND	13	analog ground	模拟接地
VREF	14	voltage reference input	基准电压(已经接了VCC)
AOUT	15	analog output (D/A converter)	模拟输出
VDD	16	positive supply voltage	正电压

相关地址 IIC寻址设备地址

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前四位固定为1001，根据原理图可以知道A2、A1、A0都是接地低电平0；所以PCF8591的写地址为 0X90，读地址为 0X91 ;
控制地址

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bit0-bit1:通道选择，00为AIN0通道，01为AIN1通道，10为AIN2通道，11为AIN3通道。根据蓝桥杯单片机开发板，其中AIN0接在J3排针的外部A/D输入通道，AIN1接在光敏电阻，AIN3接在RB2电位器（可调电阻）。
bit3：自动增量使能位（1有效）：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。
bit5-bit6：输入模式选择位：00为单端输入，01为三个差分输入，10为单端和差分混合输入，11为两个差分输入；一般设置为为单端输入00
bit7：运行模拟电压输出位，进行DA转换时需要置1；

IIC时序分析写操作：

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起始（START）——>设备地址（Device Address）<写操作的地址>——>PCF8591的应答信号（ACK）——>写入控制字（Control Byte）——>PCF8591的应答信号（ACK）——>写入数据字(DATA)——>PCF8591应答信号（ACK）
读操作：

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单字节读取 ：起始（START）——>设备地址（Device Address）<读操作的地址>——>PCF8591的应答信号（ACK）——>读取数据（Data Byte）——>主机的的应答信号（ACK）——>停止
数模转换D/A 将总线上接收到的数字量转换成模拟量在AOUT输出，主要利用IIC的写操作来实现数据写入，进而输出对应的模拟电压。
计算公式:
V O U T = 255 × D A T A V R E F {V}_{OUT}=255\times \frac {DATA} {{V}_{REF}} VOUT?=255×VREF?DATA?

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模数转换公式
将AINx端口输入的模拟电压转换成数字量并发送到总线，主要利用IIC的读操作来实现数据读取，进而显示对应的模拟电压。
数模转换公式：

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代码：一：光敏电阻和可变电阻的AD转换，S4控制模式的切换

#include "reg52.h" #include "iic.h"sbit S4 = P3^3; unsigned char Rd1 = 0; //光敏电阻AIN1 unsigned char Rd2 = 0; //可调电阻AIN3 unsigned char status = 0; //按键状态记录unsigned char SMG_NoDot[19] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x80,0xc6,0xc0,0x86,0x8e,0xbf,0x7f,0xff}; //0-9、A-F、'-'、'.'0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E,0xbf}; //---------------------------------简单延时函数------------------------- void Delay(unsigned int t) { while(t--); }void Delay500us()//@12.000MHz { unsigned char i, j; i = 6; j = 211; do { while (--j); } while (--i); } void Digital_Tube(unsigned char Position,unsigned char Typeface)//Position是数码管第几位(从左到右，0开始），Typeface是显示的字样 { unsigned char Bit[8]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80}; P2 = P2 & 0x1f | 0xc0; P0=Bit[Position]; P2 = P2 & 0x1f | 0xe0; P0=Typeface; Delay500us(); P0=0XFF; P2 = P2 & 0x1f ; //数码管消影 } //---------------------------------数码管AD显示---------------------- void Display_PCF8591(unsigned char channel,unsigned char dat) { Digital_Tube(0,SMG_NoDot[16]); Digital_Tube(1,SMG_NoDot[channel]); Digital_Tube(2,SMG_NoDot[16]); Digital_Tube(3,0xff); Digital_Tube(4,0xff); Digital_Tube(5,SMG_NoDot[dat/100]); Digital_Tube(6,SMG_NoDot[dat/10%10]); Digital_Tube(7,SMG_NoDot[dat%10]); }//----------------------------读取光敏AD-----------------------------------//PCF8591的设备的读操作地址为：0x91；而写操作地址则为：0x90 //光敏传感器接到AIN1，通道1；控制寄存器应写入：0x01。 //电位器Rb2接到AIN3，通道3；控制寄存器应写入：0x03。 void Read_Rd1_Data(void) { IIC_Start(); //IIC总线起始信号 IIC_SendByte(0x90); //发送PCF8591设备地址写操作 IIC_WaitAck(); //等待回应 IIC_SendByte(0x01); //发送AIN模拟通道号AIN3 IIC_WaitAck(); //等待回应 IIC_Stop(); //IIC总线停止信号Display_PCF8591(1,Rd1); IIC_Start(); //起始信号 IIC_SendByte(0x91); //发送PCF8591设备地址读操作 IIC_WaitAck(); //等待回应 Rd1 = IIC_RecByte(); //读取数据 IIC_SendAck(1); //发送非应答信号 IIC_Stop(); //IIC总线停信号Display_PCF8591(1,Rd1); }//-----------------------------读取滑动电阻AD----------------------------- void Read_Rd2_Data(void) { IIC_Start(); //IIC总线起始信号 IIC_SendByte(0x90); //发送PCF8591设备地址写操作 IIC_WaitAck(); //等待回应 IIC_SendByte(0x03); //发送AIN模拟通道号AIN3 IIC_WaitAck(); //等待回应 IIC_Stop(); //IIC总线停止信号Display_PCF8591(3,Rd2); IIC_Start(); //起始信号 IIC_SendByte(0x91); //发送PCF8591设备地址读操作 IIC_WaitAck(); //等待回应 Rd2 = IIC_RecByte(); //读取数据 IIC_SendAck(1); //发送非应答信号 IIC_Stop(); //IIC总线停信号Display_PCF8591(3,Rd2); }//----------------------------------按键切换控制---------------------------- void Key_Tackle(void) { if(S4 == 0) { Delay(20); if(S4 == 0) { if(status == 0) { status = 1; while(S4 == 0) { Display_PCF8591(1,Rd1); } }else if(status == 1) { status = 0; while(S4 == 0) { Display_PCF8591(3,Rd2); }} } } }void main(void) { Read_Rd1_Data(); //上电默认进行光敏数据采集 while(1) { Key_Tackle(); if(status == 0) { Read_Rd1_Data(); } else { Read_Rd2_Data(); } } }

二：输出定量的模拟电压
在开发板右侧排针D/A引脚输出模拟电压，输出的电压跟芯片的基准电压相关，可能会比实际小一点，需要自己微调。

#include "reg52.h" #include "iic.h"void Analog_Out(unsigned char DATA) { IIC_Start(); //IIC总线起始信号 IIC_SendByte(0x90); //发送PCF8591设备地址写操作 IIC_WaitAck(); //等待回应 IIC_SendByte(0X40); //发送AIN模拟通道号AIN0输出模式 IIC_WaitAck(); //等待回应 IIC_SendByte(DATA); //发送模拟电压对应的数据 IIC_WaitAck(); //等待回应 IIC_Stop(); //IIC总线停止信号 }void main(void) { while(1) { Analog_Out(256*3/5-1); } }