PCF8591芯片以及AD学习（一）

一.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：

[objc] view plaincopy

1. <span style="font-size:18px;">/* 
2. 项目名称：PCF8591实现AD转换 
3. 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 
4. ，调节电位器时观察LED的变化 
5. 作者：YUAN 
6. */  
7.   
8. #include <reg52.h>  
9. #include <intrins.h>  //_nop_()延时头文件  
10. typedef unsigned char uChar8;  
11. typedef unsigned int uInt16;  
12. sbit SDA = P1^0;  
13. sbit SCL = P1^1;  
14. #define PCF8591Add 0x90 //PCF8591的器件地址和写操作  
15.   
16. //延时函数  
17. void DelayMS(uInt16 lValMS);  
18. void Delay5us(void);  
19. //IIC操作的几个函数  
20. void IICInit(void);     //IIC初始化  
21. void IICStart(void);    //起始信号  
22. void IICStop(void);     //停止信号  
23. void IICAck(void);      //应答信号  
24. void IICReadAck(void);  //读应答信号  
25. void IICWriteOneByte(uChar8 lByteVal);                  //写一个字节  
26. uChar8 IICReadOneByte(void);        //读一个字节  
27. void PCF8591WriteRegulate(uChar8 lREGVal);  //Regulate控制器，这里写控制函数  
28. uChar8  ReadDataPCF8591(void);   
29.                                   
30. void main()  
31. {  
32.     IICInit();  
33.     while(1)  
34.     {      
35.         /*写入控制字00，即模拟量输出关闭，选择通道0， 
36.         不自动增加通道，模拟量输入围方式0*/  
37.          PCF8591WriteRegulate(0x00);  
38.          P0 = ReadDataPCF8591();   
39.          DelayMS(10);  
40.     }  
41. }  
42.   
43. void DelayMS(uInt16 lValMS) //延时函数  
44. {  
45.     uInt16 luiVal,lujVal;  
46.     for(luiVal = 0; luiVal < lValMS; luiVal++)  
47.         for(lujVal = 0; lujVal < 113; lujVal++);  
48. }  
49. void Delay5us(void)  
50. {  
51.     _nop_();_nop_();_nop_();  
52.     _nop_();_nop_();_nop_();  
53. }  
54. //IIC总线空闲时均为高电平  
55. void IICInit(void)      //IIC初始化  
56. {  
57.     SCL = 0;  
58.     SDA=1;  
59.     Delay5us();  
60.     SCL=1;  
61. }  
62. //SCL高电平期间SDA由高到低的变化为起始信号  
63. void IICStart(void) //起始信号  
64. {  
65.     SCL = 0;  
66.     Delay5us();  
67.     SDA = 1;  
68.     Delay5us();  
69.     SCL = 1;  
70.     Delay5us();  
71.     SDA = 0;  
72.     Delay5us();  
73.     //防止接下来SDA数据变化导致IIC总线误判   
74.     SCL = 0;       
75. }  
76. //SCL高电平期间SDA由低到高的变化为终止信号  
77. void IICStop(void)      //停止信号  
78. {  
79.     SCL = 0;  
80.     Delay5us();  
81.     SDA = 0;  
82.     Delay5us();  
83.     SCL = 1;  
84.     Delay5us();  
85.     SDA = 1;  
86.     Delay5us();  
87.     //防止接下来SDA数据变化导致IIC总线误判   
88.     SCL = 0;  
89. }  
90. //一个脉冲期间，SDA为低电平为应答  
91. void IICAck(void)       //应答信号  
92. {  
93.     SCL = 0;  
94.     Delay5us();  
95.     SDA = 0;  
96.     Delay5us();  
97.     SCL = 1;  
98.     Delay5us();  
99.     SCL = 0;          
100. }  
101. /*cpu读应答信号，如果应答了则 
102. 继续传输数据，否则在一定时间里， 
103. 默认已经应答，继续传数据 
104. */  
105. void IICReadAck(void)   //读应答信号  
106. {  
107.     uChar8 li = 0;  
108.     SCL = 0;  
109.     SDA = 1;  //确保读出的值为0，因此先送1  
110.     Delay5us();  
111.     SCL = 1;  
112.     Delay5us();  
113.     //如果没有应答或时间没有超过预定时间则停在此处  
114.     while((1 == SDA)&&(li<255))li++;  
115.     SCL = 0;  
116.     Delay5us();       
117.     SDA = 1;              
118. }  
119. /* 
120.     写1个字节，先写高位。 
121. */  
122. void IICWriteOneByte(uChar8 lByteVal)                   //写一个字节  
123. {  
124.     uChar8 li,liVal;  
125.     liVal = lByteVal;  
126.   
127.     for(li=0;li<8;li++)      
128.     {  
129.           
130.         SCL = 0;   
131.         Delay5us();   
132.         SDA = (bit)(liVal&0x80);    //把数据准备好等待传送  
133.         Delay5us();   
134.         SCL = 1;  
135.         Delay5us();  
136.         liVal <<= 1;  
137.     }   
138.     SCL = 0;   
139.     Delay5us();   
140.     SDA = 1;  
141. }  
142. /* 
143. 读取一个字节并把读到的值返回 
144. */  
145. uChar8 IICReadOneByte(void)  
146. {  
147.     uChar8 li,liVal;  
148.     SCL = 0;  
149.     SDA = 1;  
150.     for(li=0;li<8;li++)  
151.     {  
152.         liVal <<= 1;  
153.         SCL = 0;  
154.         Delay5us();  
155.         SCL = 1;  
156.         Delay5us();  
157.         liVal = (liVal|SDA);  
158.     }  
159.     SCL = 0;   
160.     return liVal;  
161. }     
162. //Regulate控制器，这里写控制函数  
163. void PCF8591WriteRegulate(uChar8 lREGVal)  
164. {  
165.     IICStart();  
166.     IICWriteOneByte(PCF8591Add);    //PCF8591的地址，写控制  
167.     IICReadAck();  
168.     IICWriteOneByte(lREGVal);       //写入控制字  
169.     IICReadAck();  
170.     IICStop();  
171. }     
172. uChar8  ReadDataPCF8591(void)  
173. {  
174.     uChar8 liVal;  
175.     IICStart();  
176.     IICWriteOneByte(PCF8591Add|0x01);   //PCF8591的地址，读控制      
177.     liVal = IICReadOneByte();  
178.     IICAck();  
179.     IICStop();  
180.     return liVal;     
181. }   
182. </span>