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PCF8591应用程序

时间:05-14来源:作者:点击数:98

PCF8591 的通信接口是 I2C,那么编程肯定是要符合这个协议的。单片机对 PCF8591 进行初始化,一共发送三个字节即可。第一个字节,和 EEPROM 类似,是器件地址字节,其中 7 位代表地址,1 位代表读写方向。地址高 4 位固定是 0b1001,低三位是 A2,A1,A0,这三位我们电路上都接了 GND,因此也就是 0b000,如图 17-5 所示。

图 17-5  PCF8591 地址字节
图 17-5  PCF8591 地址字节

发送到 PCF8591 的第二个字节将被存储在控制寄存器,用于控制 PCF8591 的功能。其中第 3 位和第 7 位是固定的 0,另外 6 位各自有各自的作用,如图 17-6 所示,我逐一介绍。

图17-6  PCF8591 控制字节
图17-6  PCF8591 控制字节

控制字节的第 6 位是 DA 使能位,这一位置 1 表示 DA 输出引脚使能,会产生模拟电压输出功能。第 4 位和第 5 位可以实现把 PCF8591 的 4 路模拟输入配置成单端模式和差分模式,单端模式和差分模式的区别,我们在 17.5 节有介绍,这里大家只需要知道这两位是配置 AD输入方式的控制位即可,如图 17-7 所示。

图 17-7  PCF8591 模拟输入配置方式
图 17-7  PCF8591 模拟输入配置方式

控制字节的第 2 位是自动增量控制位,自动增量的意思就是,比如我们一共有 4 个通道,当我们全部使用的时候,读完了通道 0,下一次再读,会自动进入通道 1 进行读取,不需要我们指定下一个通道,由于 A/D 每次读到的数据,都是上一次的转换结果,所以同学们在使用自动增量功能的时候,要特别注意,当前读到的是上一个通道的值。为了保持程序的通用性,我们的代码没有使用这个功能,直接做了一个通用的程序。

控制字节的第 0 位和第 1 位就是通道选择位了,00、01、10、11 代表了从 0 到 3 的一共4 个通道选择。

发送给 PCF8591 的第三个字节 D/A 数据寄存器,表示 D/A 模拟输出的电压值。D/A 模拟我们一会介绍,大家知道这个字节的作用即可。我们如果仅仅使用 A/D 功能的话,就可以不发送第三个字节。

下面我们用一个程序,把 AIN0、AIN1、AIN3 测到的电压值显示在液晶上,同时大家可以转动电位器,会发现 AIN0 的值发生变化。

/***************************Lcd1602.c 文件程序源代码*****************************/(此处省略,可参考之前章节的代码)

/*****************************I2C.c 文件程序源代码*******************************/(此处省略,可参考之前章节的代码)

  • /*****************************main.c 文件程序源代码******************************/
  • #include <reg52.h>
  • bit flag300ms = 1; //300ms 定时标志
  • unsigned char T0RH = 0; //T0 重载值的高字节
  • unsigned char T0RL = 0; //T0 重载值的低字节
  • void ConfigTimer0(unsigned int ms);
  • unsigned char GetADCValue(unsigned char chn);
  • void ValueToString(unsigned char *str, unsigned char val);
  • extern void I2CStart();
  • extern void I2CStop();
  • extern unsigned char I2CReadACK();
  • extern unsigned char I2CReadNAK();
  • extern bit I2CWrite(unsigned char dat);
  • extern void InitLcd1602();
  • extern void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str);
  • void main(){
  • unsigned char val;
  • unsigned char str[10];
  • EA = 1; //开总中断
  • ConfigTimer0(10); //配置 T0 定时 10ms
  • InitLcd1602(); //初始化液晶
  • LcdShowStr(0, 0, "AIN0 AIN1 AIN3"); //显示通道指示
  • while (1){
  • if (flag300ms){
  • flag300ms = 0; //显示通道 0 的电压
  • val = GetADCValue(0); //获取 ADC 通道 0 的转换值
  • ValueToString(str, val); //转为字符串格式的电压值
  • LcdShowStr(0, 1, str); //显示到液晶上
  • //显示通道 1 的电压
  • val = GetADCValue(1);
  • ValueToString(str, val);
  • LcdShowStr(6, 1, str);
  • //显示通道 3 的电压
  • val = GetADCValue(3);
  • ValueToString(str, val);
  • LcdShowStr(12, 1, str);
  • }
  • }
  • }
  • /* 读取当前的 ADC 转换值,chn-ADC 通道号 0~3 */
  • unsigned char GetADCValue(unsigned char chn){
  • unsigned char val;
  • I2CStart();
  • if (!I2CWrite(0x48<<1)){ //寻址 PCF8591,如未应答,则停止操作并返回 0
  • I2CStop();
  • return 0;
  • }
  • I2CWrite(0x40|chn); //写入控制字节,选择转换通道
  • I2CStart();
  • I2CWrite((0x48<<1)|0x01); //寻址 PCF8591,指定后续为读操作
  • I2CReadACK(); //先空读一个字节,提供采样转换时间
  • val = I2CReadNAK(); //读取刚刚转换完的值
  • I2CStop();
  • return val;
  • }
  • /* ADC 转换值转为实际电压值的字符串形式,str-字符串指针,val-AD 转换值 */
  • void ValueToString(unsigned char *str, unsigned char val){
  • //电压值=转换结果*2.5V/255,式中的 25 隐含了一位十进制小数
  • val = (val*25) / 255;
  • str[0] = (val/10) + '0'; //整数位字符
  • str[1] = '.'; //小数点
  • str[2] = (val%10) + '0'; //小数位字符
  • str[3] = 'V'; //电压单位
  • str[4] = '\0'; //结束符
  • }
  • /* 配置并启动 T0,ms-T0 定时时间 */
  • void ConfigTimer0(unsigned int ms){
  • unsigned long tmp; //临时变量
  • tmp = 11059200 / 12; //定时器计数频率
  • tmp = (tmp * ms) / 1000; //计算所需的计数值
  • tmp = 65536 - tmp; //计算定时器重载值
  • tmp = tmp + 12; //补偿中断响应延时造成的误差
  • T0RH = (unsigned char)(tmp>>8); //定时器重载值拆分为高低字节
  • T0RL = (unsigned char)tmp;
  • TMOD &= 0xF0; //清零 T0 的控制位
  • TMOD |= 0x01; //配置 T0 为模式 1
  • TH0 = T0RH; //加载 T0 重载值
  • TL0 = T0RL;
  • ET0 = 1; //使能 T0 中断
  • TR0 = 1; //启动 T0
  • }
  • /* T0 中断服务函数,执行 300ms 定时 */
  • void InterruptTimer0() interrupt 1{
  • static unsigned char tmr300ms = 0;
  • TH0 = T0RH; //重新加载重载值
  • TL0 = T0RL;
  • tmr300ms++;
  • if (tmr300ms >= 30){ //定时 300ms
  • tmr300ms = 0;
  • flag300ms = 1;
  • }
  • }

细心阅读程序的同学会发现,程序在进行 A/D 读取数据的时候,共使用了两条程序去读了 2 个字节:I2CReadACK(); val = I2CReadNAK(); PCF8591 的转换时钟是 I2C 的 SCL,8 个SCL 周期完成一次转换,所以当前的转换结果总是在下一个字节的 8 个 SCL 上才能读出,因此我们这里第一条语句的作用是产生一个整体的 SCL 时钟提供给 PCF8591 进行 A/D 转换,第二次是读取当前的转换结果。如果我们只使用第二条语句的话,每次读到的都是上一次的转换结果。

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