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【蓝桥杯】——PCF8591模块

斯择微韵 2023-04-27 原文

目录

一、PCF8591基本概念

(一)PCF8591概述

(二)PCF8591的特性

(三)设备地址

(四)控制寄存器

(五)D/A转换

(六)A/D转换

二、例题

(一)代码部分

(二)结果演示

(三)光敏电阻的采样和A/D转换

三、总结



 

一、PCF8591基本概念

(一)PCF8591概述

PCF8591是单片、单电源低功耗的8位CMOS数据采集器件,具有IIC总线接口的8位A/D以及D/A转换器,有4路A/D转换输入,1路D/A模拟输出。图1 PCF8591引脚图

图1 PCF8591引脚图

(二)PCF8591的特性

单电源供电

工作电压:2.5V~6V

IIC总线串行输入/输出

通过3个硬件地址引脚编址

采样速率取决于IIC总线速度

4个模拟输入可编程为单端或差分输入

自动增量通道选择

8位逐次逼近式A/D转换

片上跟踪与保持电路

带一个模拟输出的乘法DAC

(三)设备地址

PCF8591的地址由两部分组成:固定地址和可编程部分。其中可编程部分必须根据地址引脚A0,A1,和A2来设置。

图2 PCF8591的地址

 在IIC总线协议中,设备地址是起始信号后第一个发送的字节。在蓝桥杯单片机设计与开发中PCF8491的地址引脚A0、A1和A2均接地,则PCF8591的设备的读操作地址为:0x91;而写操作地址则为:0x90

(四)控制寄存器

 在设备地址之后,发送到PCF8591的第二个字节将被存储在控制寄存器中,用于控制器件功能。

图3 控制寄存器

下面对控制寄存器进行简单的解读:

复位值

功能描述

7

0

特征位

固定值:0

6

X

模拟输出控制

0 :A/D转换; 1: D/A转换

5

X

模拟量输入方式选择

00 :四路单端输入

01 :三路差分输入

10 :两路单端,一路差分

11 :两路差分输入

4

X

3

0

特征位

固定值:0

2

X

自动增量控制

0 :禁止自动增量

1 :允许自动增量

1

X

A/D通道选择

00 :AIN0,通道0

01 :AIN1,通道1

10 :AIN2,通道2

11 :AIN3,通道3

0

X

在进行数据处理操作时,首先是主控器发出起始信号,然后发出读寻址字节,被控器发出应答后,主控器从被控器读出第一个数据字节,主控器发出应答,主控器从被控器读出第二个数据字节,主控器发出应答,一直到主控器从被控器中读出第n个数据字节,主控器发出非应答信号,最后主控器发出停止信号。

在蓝桥杯竞赛中PCF8591连接有光敏电阻(通道1)和电位器Rb2(通道3)两部分。

(五)D/A转换

图4 ADC电阻电路 

下面提供D/AZ转换的公式和相关波形:

 图5 D/A转换的公式

图6 D/A转换的相关波形 

(六)A/D转换

A/D转换器采用逐次逼近转换的技术。

下面提供其相关波形和转换特性:

图7 A/D转换顺序

 

图8 单端输入的A/D转换特性

图9 差分输入的A/D转换特性 

二、例题

在CT107D综合训练平台上,实现Rb2的测量。

(一)代码部分

#include "reg52.h"
#include "iic.h"

unsigned char Rb2=0;

unsigned char code SMG_duanma[18]=
		{0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,
		 0x88,0x80,0xc6,0xc0,0x86,0x8e,0xbf,0x7f};
		
void SelectHC573(unsigned char channel)
{
	switch(channel)
	{
		case 4:
			P2=(P2 & 0x1f) | 0x80;
		break;
		
		case 5:
			P2=(P2 & 0x1f) | 0xa0;
		break;
		
		case 6:
			P2=(P2 & 0x1f) | 0xc0;
		break;
		
		case 7:
			P2=(P2 & 0x1f) | 0xe0;
		break;
		
		case 0:
			P2=(P2 & 0x1f) | 0x00;
		break;
	}
}

void DelaySMG(unsigned int t)
{
	while(t--);
}

void DisplaySMG_Bit(unsigned char pos,unsigned char value)
{
	SelectHC573(7);
	P0=0xff;
	
	SelectHC573(6);
	P0=0x01<<pos;
	SelectHC573(7);
	P0=value;
}

void DisplanSMG()
{
	DisplaySMG_Bit(0,SMG_duanma[16]);
	DelaySMG(100);
	
	DisplaySMG_Bit(1,SMG_duanma[3]);            
	DelaySMG(100);
	
	DisplaySMG_Bit(2,SMG_duanma[16]);
	DelaySMG(100);
	
	DisplaySMG_Bit(3,0xff);
	DelaySMG(100);
	DisplaySMG_Bit(4,0xff);
	DelaySMG(100);
	
	DisplaySMG_Bit(5,SMG_duanma[Rb2/100]);
	DelaySMG(100);
	DisplaySMG_Bit(6,SMG_duanma[(Rb2%100)/10]);
	DelaySMG(100);
	DisplaySMG_Bit(7,SMG_duanma[Rb2%10]);
	DelaySMG(100);
}

void PCF8591_ADC()
{
	IIC_Start(); 
	IIC_SendByte(0x90);
	IIC_WaitAck(); 
	IIC_SendByte(0x03);
	IIC_WaitAck();
	IIC_Stop();  
	
	IIC_Start(); 
	IIC_SendByte(0x91);
	IIC_WaitAck(); 
	Rb2=IIC_RecByte(); 
	IIC_SendAck(1);
	IIC_Stop();  
}

void main()
{
	SelectHC573(5);
	P0=0xff;
	while(1)
	{
		DisplanSMG();
		PCF8591_ADC();
	}
}

(二)结果演示

 

(三)光敏电阻的采样和A/D转换

下面提供光敏电阻的采样和A/D转换的代码部分

unsigned char Rd1=0;       //定义光敏电阻变量

void PCF8591_ADC()
{
	IIC_Start(); 
	IIC_SendByte(0x90);
	IIC_WaitAck(); 
	IIC_SendByte(0x01);
	IIC_WaitAck();
	IIC_Stop();  
	
	IIC_Start(); 
	IIC_SendByte(0x91);
	IIC_WaitAck(); 
	Rd1=IIC_RecByte(); 
	IIC_SendAck(1);
	IIC_Stop();  
}

三、总结

PCF8591外设是蓝桥杯单片机设计与开发大赛中的一个重点和难点,对于其基本特性必须了解、掌握,以及熟悉官方提供的IIC总线的相关代码,在平时要多练习,熟悉掌握其相关代码是编写。

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