PCF8591芯片以及AD学习

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:

(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:





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>

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