PCF8591

PCF8591简介

　　PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I²C总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0， A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输。

　　功能

　　PCF8591的功能包括多路模拟输入、内置跟踪保持、8-bit模数转换和8-bit数模转换。PCF8591的最大转化速率由I2C总线的最大速率决定。

PCF8591百科

　　PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I²C总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0， A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输。

　　功能

　　PCF8591的功能包括多路模拟输入、内置跟踪保持、8-bit模数转换和8-bit数模转换。PCF8591的最大转化速率由I2C总线的最大速率决定。

　　特性

　　【1】单独供电【2】PCF8591的操作电压范围2.5V-6V【3】低待机电流【4】通过I2C总线串行输入/输出【5】PCF8591通过3个硬件地址引脚寻址【6】PCF8591的采样率由I2C总线速率决定【7】4个模拟输入可编程为单端型或差分输入【8】自动增量频道选择【9】PCF8591的模拟电压范围从VSS到VDD【10】PCF8591内置跟踪保持电路【11】8-bit逐次逼近A/D转换器【12】通过1路模拟输出实现DAC增益

　　引脚信息

　　AIN0～AIN3：模拟信号输入端。A0～A2：引脚地址端。VDD、VSS：电源端。（2.5～6V）SDA、SCL：I2C 总线的数据线、时钟线。OSC：外部时钟输入端，内部时钟输出端。EXT：内部、外部时钟选择线，使用内部时钟时 EXT 接地。AGND：模拟信号地。AOUT：D/A 转换输出端。VREF：基准电源端。

　　基于51单片机IIC通信的PCF8591学习笔记

　　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：

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6

　　7

　　8

　　9

　　10

　　11

　　12void 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：

　　1#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

　　1

　　2

　　3

　　4dat1 = 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”