基于51单片机用PCF8591进行AD_DA转换用1602LCD显示的电流采样.doc

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1、福州大学至诚学院本科生课程设计题目：可编程序控制器实训姓名：学号：系别：专业：年级：指导教师：16目录1、PCF8591概述32、芯片介绍33、PCF8591的A/D转换44、A/D转换程序设计流程55、1602LCD主要技术参数76、Proteus仿真原理图107、程序代码108、结语179、参考文献17161、PCF8591概述　　PCF8591是一种具有I2C总线接口的8位A/DD/A转换芯片，在与CPU的信息传输过程中仅靠时钟线SCL和数据线SDA就可以实现。I2C总线是Philips（飞利

2、浦）公司推出的串行总线，它与传统的通信方式相比具有读写方便，结构简单，可维护性好，易实现系统扩展，易实现模块化标准化设计，可靠性高等优点。2、芯片介绍2.1内部结构及引脚功能描述PCF8591为单一电源供电（2.56V）典型值为5V，CMOS工艺PCF8591有4路8位A/D输入，属逐次比较型，内含采样保持电路；1路8位D/A输出，内含有DAC的数据寄存器A/DD/A的最大转换速率约为11kHz，但是转换的基准电源需由外部提供PCF8591的引脚功能如图1所示图1PCF8591引脚功能2.2片内可编

3、程功能设置在PCF8591内部的可编程功能控制字有两个，一个为地址选择字，另一个为转换控制字PCF8591采用典型的I2C总线接口的器件寻址方法，即总线地址由器件地址引脚地址和方向位组成Philips（飞利浦）公司规定A/D器件高四位地址为1001，低三位地址为引脚地址A0A1A2，由硬件电路决定，地址选择字格式具体描述如表2所示因此I2C系统中最多可接2^3=8个具有总线接口的A/D器件地址的最后一位为方向位R/W，当主控器对A/D器件进行读操作时为1，进行写操作时为0总线16。操作时，由器件地址

4、引脚地址和方向位组成的从地址为主控器发送的第一字节。图2地址选择字格式描述D0：读写控制位，对转换器件进行读操作时为1，进行写操作时为0。D1,D2,D3：引脚硬件地址设置位，由硬件电路设定该PCF8591的物理地址。D7,D6,D5,D4：器件地址位固定为1001.PCF8591的转换控制字存放在控制寄存器中，用于实现器件的各种功能总线操作时为主控器发送的第二字节转换控制字的格式功能具体描述如图3所示图3转换控制字格式描述D0,D1：通道选择位。00：通道0；01：通道1；10：通道2；11：通道

5、3。D2：自动增量允许位，为1时，每对一个通道转换后自动切换到下一通道进行转换，为0时不自动进行通道转换，可通过软件修改进行通道转换D3：特征位，固定位0。D4,D5：模拟量输入方式选择位。00：输入方式0，四路单端输入；01：输入方式1，三路差分输入；10：输入方式2，二路单端输入，一路差分输入；11：输入方式3，两路差分输入。D6：模拟输出允许位，A/D转换时设置为（地址选择字D0位此时设置为1），D/A转换时设置为1（地址选择字位此时设置为）。D7：特征位，固定为0。3、PCF8591的A/D

6、转换PCF8591的A/D转换为逐次比较型，在A/D转换周期中借用DAC及高增益比较器对PCF8591进行写读操作(R/W)后便立即启动A/D转换，并读出A/D转换结果在每个应答信号的后沿触发转换周期，采样模拟电压并读出前一次转换后的结果。A/D转换中，一旦A/D采样周期被触发，所选择通道的采样电压便保存在采样，保持电路中，并转换成8位二进制码（00四路单端输入）或二进制补码（01三鹿差分输入）存放在ADC数据寄存器中等待器件读出。如果控制字节中自动增量选择位置1，则一次A/D转换完毕后自动选择下一

7、通道。读周期中读出的第一个字节为前一个周期的转换结果。上电复位后读出的第一字节为80H。PCF8591的A/D转换亦使用的是I2C总线的读方式操作完成的。其数据操作格式如图4所示。16图4A/D转换数据操作格式其中data0~datan为A/D的转换结果，分别对应于前一个数据读取期间所采样的模拟电压。A/D转换结束后，先发送一个非应答信号位A再发送结束信号位P。灰底位由主机发出，白底位是由PCF8591产生。上电复位后控制字节状态为00H，在A/D转换时须设置控制字，即须在读操作之前进行控制字节的写

8、入操作。逻辑操作波形时序图如图5所示。图5A/D转换逻辑操作波形时序图4、A/D转换程序设计流程如下图6所示16图6165、1602LCD主要技术参数：显示容量:16×2个字符，芯片工作电压:4.5—5.5V，工作电流:2.0mA(5.0V)，模块最佳工作电压:5.0V，字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。5.1引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如图7编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数