基于51单片机用PCF8591进行AD_DA转换用1602LCD显示的电流采样
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3、PCF8591 的 A/D 转换
PCF8591 的 A/D 转换为逐次比较型，在 A/D 转换周期中借用 DAC 及高增益比较 器 对 PCF8591 进行写读操作(R/W)后便立即启动 A/D 转换，并读出 A/D 转换结 果 在每个应答信号的后沿触发转换周期，采样模拟电压并读出前一次转换后的 结果。 A/D 转换中，一旦 A/D 采样周期被触发，所选择通道的采样电压便保存在采样， 保持电路中，并转换成 8 位二进制码（00 四路单端输入）或二进制补码（01 三 鹿差分输入）存放在 ADC 数据寄存器中等待器件读出。如果控制字节中自动增量 选择位置 1，则一次 A/D 转换完毕后自动选择下一通道。读周期中读出的第一个 字节为前一个周期的转换结果 。上电复位后读出的第一字节为 80H。 PCF8591 的 A/D 转换亦使用的是 I2C 总线的读方式操作完成的 。其数据操作格 式如图 4 所示。
图 3 转换控制字格式描述
D0,D1：通道选择位。00 ：通道 0； 01：通道 1 ； 10：通道 2； 11：通道 3。 D2：自动增量允许位，为 1 时，每对一个通道转换后自动切换到下一通道进行转 换，为 0 时不自动进行通道转换，可通过软件修改进行通道转换 D3：特征位， 固定位 0。D4,D5：模拟量输入方式选择位 。00：输入方式 0 ，四路单端输入； 01 ：输入方式 1，三路差分输入；10 ：输入方式 2，二路单端输入，一路差分 输入； 11：输入方式 3 ，两路差分输入。D6：模拟输出允许位，A/D 转换时设 置为 （地址选择字 D0 位此时设置为 1 ），D/A 转换时设置为 1（地址选择字 位 此时设置为 ）。D7：特征位，固定为 0。
2、芯片介绍 2.1 内部结构及引脚功能描述
PCF8591 为单一电源供电（2.5 6 V）典型值为 5 V，CMOS 工艺 PCF8591 有 4 路 8 位 A/D 输入，属逐次比较型，内含采样保持电路； 1 路 8 位 D/A 输出， 内含有 DAC 的数据寄存器 A/D D/A 的最大转换速率约为 11 kHz，但是转换的基准 电源需由外部提供 PCF8591 的引脚功能如图 1 所示
福州大学至诚学院
本科生课程设计
题 目： 可编程序控制器实训 姓 名： 学 号： 系 别： 专 业： 年 级： 指导教师：
目录
1、PCF8591 概述 .....................................................3 2、芯片介绍.........................................................3 3、PCF8591 的 A/D 转换...............................................4 4、A/D 转换程序设计流程 .............................................5 5、1602LCD 主要技术参数 .............................................7 6、Proteus 仿真原理图 ..............................................10 7、程序代码........................................................10 8、结语............................................................17 9、参考文献........................................................17
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1、PCF8591 概述
PCF8591 是一种具有 I2C 总线接口的 8 位 A/D D/A 转换芯片，在与 CPU 的信 息传输过程中仅靠时钟线 SCL 和数据线 SDA 就可以实现。 I2C 总线是 Philips （飞利浦）公司推出的串行总线，它与传统的通信方式相比具有读写方 便，结构简单 ，可维护性好， 易实现系统扩展， 易实现模块化标准化设计， 可靠性高等优点。
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发送的第一Fra Baidu bibliotek节。
图 2 地址选择字格式描述
D0： 读 写 控 制 位 ， 对 转 换 器 件 进 行 读 操 作 时 为 1 ， 进 行 写 操 作 时 为 0。 D1,D2,D3：引脚硬件地址设置位，由硬件电路设定该 PCF8591 的物理地址。 D7,D6,D5,D4：器件地址位固定为 1001.PCF8591 的转换控制字存放在控制寄存器 中，用于实现器件的各种功能 总线操作时为主控器发送的第二字节 转换控制字 的格式功能具体描述如图 3 所示
图 1 PCF8591 引脚功能
2.2 片内可编程功能设置
在 PCF8591 内部的可编程功能控制字有两个，一个为地址选择字，另一个为转 换控制字 PCF8591 采用典型的 I2C 总线接口的器件寻址方法，即总线地址由器件 地址引脚地址和方向位组成 Philips （飞利浦）公司规定 A/D 器件高四位地址 为 1001，低三位地址为引脚地址 A0A1A2，由硬件电路决定，地址选择字格式具 体描述如表 2 所示 因此 I2C 系统中最多可接 2^3=8 个具有总线接口的 A/D 器件 地址的最后一位为方向位 R/W，当主控器对 A/D 器件进行读操作时为 1，进行写 操作时为 0 总线。操作时，由器件地址引脚地址和方向位组成的从地址为主控器
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图 4 A/D 转换数据操作格式
其中 data0~datan 为 A/D 的转换结果，分别对应于前一个数据读取期间所采样的 模拟电压。A/D 转换结束后，先发送一个非应答信号位 A 再发送结束信号位 P。 灰底位由主机发出，白底位是由 PCF8591 产生。 上电复位后控制字节状态为 00H ，在 A/D 转换时须设置控制字，即须在读操作之前进行控制字节的写入操作。 逻辑操作波形时序图如图 5 所示。
PCF8591 的 A/D 转换为逐次比较型，在 A/D 转换周期中借用 DAC 及高增益比较 器 对 PCF8591 进行写读操作(R/W)后便立即启动 A/D 转换，并读出 A/D 转换结 果 在每个应答信号的后沿触发转换周期，采样模拟电压并读出前一次转换后的 结果。 A/D 转换中，一旦 A/D 采样周期被触发，所选择通道的采样电压便保存在采样， 保持电路中，并转换成 8 位二进制码（00 四路单端输入）或二进制补码（01 三 鹿差分输入）存放在 ADC 数据寄存器中等待器件读出。如果控制字节中自动增量 选择位置 1，则一次 A/D 转换完毕后自动选择下一通道。读周期中读出的第一个 字节为前一个周期的转换结果 。上电复位后读出的第一字节为 80H。 PCF8591 的 A/D 转换亦使用的是 I2C 总线的读方式操作完成的 。其数据操作格 式如图 4 所示。
图 3 转换控制字格式描述
D0,D1：通道选择位。00 ：通道 0； 01：通道 1 ； 10：通道 2； 11：通道 3。 D2：自动增量允许位，为 1 时，每对一个通道转换后自动切换到下一通道进行转 换，为 0 时不自动进行通道转换，可通过软件修改进行通道转换 D3：特征位， 固定位 0。D4,D5：模拟量输入方式选择位 。00：输入方式 0 ，四路单端输入； 01 ：输入方式 1，三路差分输入；10 ：输入方式 2，二路单端输入，一路差分 输入； 11：输入方式 3 ，两路差分输入。D6：模拟输出允许位，A/D 转换时设 置为 （地址选择字 D0 位此时设置为 1 ），D/A 转换时设置为 1（地址选择字 位 此时设置为 ）。D7：特征位，固定为 0。
2、芯片介绍 2.1 内部结构及引脚功能描述
PCF8591 为单一电源供电（2.5 6 V）典型值为 5 V，CMOS 工艺 PCF8591 有 4 路 8 位 A/D 输入，属逐次比较型，内含采样保持电路； 1 路 8 位 D/A 输出， 内含有 DAC 的数据寄存器 A/D D/A 的最大转换速率约为 11 kHz，但是转换的基准 电源需由外部提供 PCF8591 的引脚功能如图 1 所示
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题 目： 可编程序控制器实训 姓 名： 学 号： 系 别： 专 业： 年 级： 指导教师：
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1、PCF8591 概述 .....................................................3 2、芯片介绍.........................................................3 3、PCF8591 的 A/D 转换...............................................4 4、A/D 转换程序设计流程 .............................................5 5、1602LCD 主要技术参数 .............................................7 6、Proteus 仿真原理图 ..............................................10 7、程序代码........................................................10 8、结语............................................................17 9、参考文献........................................................17
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1、PCF8591 概述
PCF8591 是一种具有 I2C 总线接口的 8 位 A/D D/A 转换芯片，在与 CPU 的信 息传输过程中仅靠时钟线 SCL 和数据线 SDA 就可以实现。 I2C 总线是 Philips （飞利浦）公司推出的串行总线，它与传统的通信方式相比具有读写方 便，结构简单 ，可维护性好， 易实现系统扩展， 易实现模块化标准化设计， 可靠性高等优点。
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发送的第一Fra Baidu bibliotek节。
图 2 地址选择字格式描述
D0： 读 写 控 制 位 ， 对 转 换 器 件 进 行 读 操 作 时 为 1 ， 进 行 写 操 作 时 为 0。 D1,D2,D3：引脚硬件地址设置位，由硬件电路设定该 PCF8591 的物理地址。 D7,D6,D5,D4：器件地址位固定为 1001.PCF8591 的转换控制字存放在控制寄存器 中，用于实现器件的各种功能 总线操作时为主控器发送的第二字节 转换控制字 的格式功能具体描述如图 3 所示
图 1 PCF8591 引脚功能
2.2 片内可编程功能设置
在 PCF8591 内部的可编程功能控制字有两个，一个为地址选择字，另一个为转 换控制字 PCF8591 采用典型的 I2C 总线接口的器件寻址方法，即总线地址由器件 地址引脚地址和方向位组成 Philips （飞利浦）公司规定 A/D 器件高四位地址 为 1001，低三位地址为引脚地址 A0A1A2，由硬件电路决定，地址选择字格式具 体描述如表 2 所示 因此 I2C 系统中最多可接 2^3=8 个具有总线接口的 A/D 器件 地址的最后一位为方向位 R/W，当主控器对 A/D 器件进行读操作时为 1，进行写 操作时为 0 总线。操作时，由器件地址引脚地址和方向位组成的从地址为主控器
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图 4 A/D 转换数据操作格式
其中 data0~datan 为 A/D 的转换结果，分别对应于前一个数据读取期间所采样的 模拟电压。A/D 转换结束后，先发送一个非应答信号位 A 再发送结束信号位 P。 灰底位由主机发出，白底位是由 PCF8591 产生。 上电复位后控制字节状态为 00H ，在 A/D 转换时须设置控制字，即须在读操作之前进行控制字节的写入操作。 逻辑操作波形时序图如图 5 所示。