PCF8591芯片以及AD学习

程序员文章站 2022-04-01 21:49:41

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由于要测多路AD，本身使用的芯片通道不够，差几路决定使用外置ADC完成，后决定使用PCF8591，带IIC后期很好管理，这是参考的一篇博文。

博文来源：https://blog.csdn.net/cow825/article/details/50412657

AD的主要参数：

1、AD的位数：表明这个AD共有2^n个刻度，8位AD，输出的刻度是0~255。（255=2^8-1）

2、分辨率：就是AD能够分辨的最小的模拟量变化，假设5.10V的系统用8位的AD采样，那么它能分辨的最小电压就是5.10/255=0.02V。

3、INL：Interger NONliner 积分非线性度，表示了ADC器件在所有的数值点上对应的模拟值，和真实值之间误差最大的那一点的误差值。也就是，输出数值偏离线性最大的距离。单位是LSB（即最低位所表示的量）。比如12位ADC：TLC2543，INL值为1LSB。那么，如果基准4.095V，测某电压得的转换结果是1000，那么，真实电压值可能分布在0.999~1.001V之间。这里是这样这样计算得来的，12位ADC最小分辨率是1/4095。在这里即为4.095*（1/4095）=0.001V。那么1LSB就为0.001V，。转换结果为1000即为1V。

4、DNL：Differencial NonLiner-差分非线性度，理论上说，模数器件相邻量个数据之间，模拟量的差值都是一样的。就相一把疏密均匀的尺子。但实际并不如此。一把分辨率1毫米的尺子，相邻两刻度之间也不可能都是1毫米整。那么，ADC相邻两刻度之间最大的差异就叫差分非线性值（Differencial NonLiner）。DNL值如果大于1，那么这个ADC甚至不能保证是单调的，输入电压增大，在某个点数值反而会减小。这种现象在SAR（逐位比较）型ADC中很常见。

5、基准源：有内部基准源、外部基准源等等。

6、转换速率：也就是转换周期的倒数，转换周期就是完成一次AD转换所需的时间。

二.PCF8591芯片

1.电路连接图和引脚功能如下：

PCF8591芯片以及AD学习

(1).PCF8591是具有I2C总线借口的8位AD/DA转换芯片，内部为单一电源供电（2.5~6V），典型值为5V，CMOS工艺。PCF8591有4路AD输入，属逐次比较型，内含采样保持电路；1路8位DA输出，内含DAC数据寄存器。AD/DA转换的最大速率约为11KHz。

(2）.Philips规定AD器件高四位地址为1001，低三位地址为引脚地址A0，A1，A2，由硬件电路决定。

(3).控制寄存器:

PCF8591芯片以及AD学习

3.控制流程。

看器件手册可以知道：

在IICa总线中，器件地址必须是起始条件后作为第一个字节发送。发送给PCF8591的第二个字节被存储在控制寄存器，用于控制寄存器的功能。发送给PCF8591的第三个字节被存储到DAC数据寄存器。并使用片上D/A转换成相应的模拟电压。

一个A/D转换周期总是开始于发送一个有效读模式地址给PCF8591之后。A/D转换周期在应答时钟脉冲的后沿被触发。

操作分四步：

（1）、发送地址字节，选择该器件。

（2）、发送控制字节，选择相应通道。 //

（3）、重新发送地址字节，选择该器件。

（4）、接收目标通道的数据。

这次的程序流程是：AD采样，循环执行。

程序如下：

<span style="font-size:18px;">/*
项目名称：PCF8591实现AD转换
项目内容：A/D转换，并把转换的数字信号送给P0口控制LED灯
，调节电位器时观察LED的变化
作者：YUAN
*/

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>	//_nop_()延时头文件
typedef unsigned char uChar8;
typedef unsigned int uInt16;
sbit SDA = P1^0;
sbit SCL = P1^1;
#define PCF8591Add 0x90	//PCF8591的器件地址和写操作

//延时函数
void DelayMS(uInt16 lValMS);
void Delay5us(void);
//IIC操作的几个函数
void IICInit(void);		//IIC初始化
void IICStart(void);	//起始信号
void IICStop(void);		//停止信号
void IICAck(void);		//应答信号
void IICReadAck(void);	//读应答信号
void IICWriteOneByte(uChar8 lByteVal);					//写一个字节
uChar8 IICReadOneByte(void);		//读一个字节
void PCF8591WriteRegulate(uChar8 lREGVal);	//Regulate控制器，这里写控制函数
uChar8  ReadDataPCF8591(void); 
								
void main()
{
	IICInit();
	while(1)
	{	 
		/*写入控制字00，即模拟量输出关闭，选择通道0，
		不自动增加通道，模拟量输入围方式0*/
	 	 PCF8591WriteRegulate(0x00);
		 P0 = ReadDataPCF8591(); 
		 DelayMS(10);
	}
}

void DelayMS(uInt16 lValMS)	//延时函数
{
	uInt16 luiVal,lujVal;
	for(luiVal = 0; luiVal < lValMS; luiVal++)
		for(lujVal = 0; lujVal < 113; lujVal++);
}
void Delay5us(void)
{
	_nop_();_nop_();_nop_();
	_nop_();_nop_();_nop_();
}
//IIC总线空闲时均为高电平
void IICInit(void)		//IIC初始化
{
  	SCL = 0;
	SDA=1;
	Delay5us();
	SCL=1;
}
//SCL高电平期间SDA由高到低的变化为起始信号
void IICStart(void)	//起始信号
{
	SCL = 0;
	Delay5us();
	SDA = 1;
	Delay5us();
	SCL = 1;
	Delay5us();
	SDA = 0;
	Delay5us();
	//防止接下来SDA数据变化导致IIC总线误判	
	SCL = 0;	 
}
//SCL高电平期间SDA由低到高的变化为终止信号
void IICStop(void)		//停止信号
{
	SCL = 0;
	Delay5us();
	SDA = 0;
	Delay5us();
	SCL = 1;
	Delay5us();
	SDA = 1;
	Delay5us();
	//防止接下来SDA数据变化导致IIC总线误判	
	SCL = 0;
}
//一个脉冲期间，SDA为低电平为应答
void IICAck(void)		//应答信号
{
	SCL = 0;
	Delay5us();
	SDA = 0;
	Delay5us();
	SCL = 1;
	Delay5us();
	SCL = 0; 		
}
/*cpu读应答信号，如果应答了则
继续传输数据，否则在一定时间里，
默认已经应答，继续传数据
*/
void IICReadAck(void)	//读应答信号
{
	uChar8 li = 0;
	SCL = 0;
	SDA = 1;  //确保读出的值为0，因此先送1
	Delay5us();
	SCL = 1;
	Delay5us();
	//如果没有应答或时间没有超过预定时间则停在此处
	while((1 == SDA)&&(li<255))li++;
	SCL = 0;
	Delay5us();		
	SDA = 1;			
}
/*
	写1个字节，先写高位。
*/
void IICWriteOneByte(uChar8 lByteVal)					//写一个字节
{
	uChar8 li,liVal;
	liVal = lByteVal;

	for(li=0;li<8;li++)	  
	{
		
		SCL = 0; 
		Delay5us();	
		SDA = (bit)(liVal&0x80);	//把数据准备好等待传送
		Delay5us();	
		SCL = 1;
		Delay5us();
		liVal <<= 1;
	} 
	SCL = 0; 
	Delay5us();	
	SDA = 1;
}
/*
读取一个字节并把读到的值返回
*/
uChar8 IICReadOneByte(void)
{
	uChar8 li,liVal;
	SCL = 0;
	SDA = 1;
	for(li=0;li<8;li++)
	{
		liVal <<= 1;
		SCL = 0;
		Delay5us();
		SCL = 1;
		Delay5us();
		liVal = (liVal|SDA);
	}
	SCL = 0; 
	return liVal;
}	
//Regulate控制器，这里写控制函数
void PCF8591WriteRegulate(uChar8 lREGVal)
{
	IICStart();
	IICWriteOneByte(PCF8591Add); 	//PCF8591的地址，写控制
	IICReadAck();
	IICWriteOneByte(lREGVal);		//写入控制字
	IICReadAck();
	IICStop();
}	
uChar8  ReadDataPCF8591(void)
{
	uChar8 liVal;
	IICStart();
	IICWriteOneByte(PCF8591Add|0x01); 	//PCF8591的地址，读控制	
	liVal = IICReadOneByte();
	IICAck();
	IICStop();
	return liVal; 	
} 
</span>