PCF8591

作者 张小波

学习情境6-数字电压表的设计 之 基于PCF8591设计的数字电压表

☆ 点名，复习 1、 2、

ADC0832的引脚及其功能，以及与单片机的硬件连接？ ADC0808的引脚及其功能，以及与单片机的硬件连接？

引言：PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I2C总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0, A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同一个I2C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输。 ☆ 新课讲授

6.3 基于PCF8591设计的数字电压表 6.3．1 PCF8591简介

PCF8591的功能包括多路模拟输入、内置跟踪保持、8-bit模数转换和8-bit数模转换。PCF8591的最大转化速率由I2C总线的最大速率决定。 1、主要技术指标和特性

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单独供电

PCF8591的操作电压范围2.5V-6V 低待机电流

通过I2C总线串行输入/输出

PCF8591通过3个硬件地址引脚寻址 PCF8591的采样率由I2C总线速率决定 4个模拟输入可编程为单端型或差分输入 自动增量频道选择

作者 张小波

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PCF8591的模拟电压范围从Vss到VDD PCF8591内置跟踪保持电路 8-bit逐次逼近A/D转换器 通过1路模拟输出实现DAC增益

2、ADC0808引脚功能 图6-3-1 PCF8591引脚图

AIN0～AIN3：模拟信号输入端。 A0～A3：引脚地址端。

VDD、VSS：电源端。 （2.5～6V） SDA、SCL：I2C 总线的数据线、 时钟线。 OSC：外部时钟输入端，内部时钟输出端。

EXT：内部、外部时钟选择线，使用内部时钟时 EXT 接地。 AGND：模拟信号地。 AOUT：D/A 转换输出端。 VREF：基准电源端。 3、ADC0808内部结构图

作者 张小波

图6-3-2 PCF8591内部结构图

4 功能描述 （1）地址

IIC总线系统中的每一片PCF8591通过发送有效地址到该地址器件来激活。该地址包括固定部分和可编程部分。可编程部分必需根据地址引脚A0、A1和A2来设置。在IIC总线协议中地址必需是起始条件后作为第一个字节发送。地址字节的最后一位是用于设置以后数据传输方向的读/写。

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固定部分 可编程部分 （2）控制字

0 0 1 A0 A1 A2 R/w 作者 张小波

控制字节用于实现器件的各种功能，如模拟信号由哪几个通道输入等。控制字节存放在控制寄存器中。总线操作时为主控器发送的第二字节。其格式如下所示：

其中：D1、D0两位是A/D通道编号：00通道0，01通道1，10通道2，11通道3 D2 自动增益选择（有效位为1）

D5、D4模拟量输入选择：00为四路单数入、01为三路差分输入、10为单端与差分配合输入、11为模拟输出允许有效

当系统为A/D转换时，模拟输出允许为0。模拟量输入选择位取值由输入方式决定：四路单端输入时取00，三路差分输入时取01，单端与差分输入时取10，二路差分输入时取11。最低两位时通道编号位，当对0通道的模拟信号进行A/D转换时取00，当对1通道的模拟信号进行A/D转换时取01，当对2通道的模拟信号进行A/D转换时取10，当对3通道的模拟信号进行A/D转换时取11。

在进行数据操作时，首先是主控器发出起始信号，然后发出读寻址字节，被控器做出应答后，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。 （3）A/D转换

A/D转换器采用逐次逼近转换技术。在A/D转换周期将临时使用片上转换器和高增益比较器。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转换周期子在应答时钟脉冲的后延被触发。并在传输前一次转换结果时执行（见图6-3-3）