一、PCF8591基本概念

（一）PCF8591概述

（二）PCF8591的特性

（三）设备地址

（四）控制寄存器

（五）D/A转换

（六）A/D转换

二、例题

（一）代码部分

（二）结果演示

（三）光敏电阻的采样和A/D转换

三、总结

一、PCF8591基本概念

（一）PCF8591概述

PCF8591是单片、单电源低功耗的8位CMOS数据采集器件，具有IIC总线接口的8位A/D以及D/A转换器，有4路A/D转换输入，1路D/A模拟输出。图1 PCF8591引脚图

图1 PCF8591引脚图

（二）PCF8591的特性

单电源供电

工作电压：2.5V~6V

IIC总线串行输入/输出

通过3个硬件地址引脚编址

采样速率取决于IIC总线速度

4个模拟输入可编程为单端或差分输入

自动增量通道选择

8位逐次逼近式A/D转换

片上跟踪与保持电路

带一个模拟输出的乘法DAC

（三）设备地址

PCF8591的地址由两部分组成：固定地址和可编程部分。其中可编程部分必须根据地址引脚A0,A1,和A2来设置。

图2 PCF8591的地址

在IIC总线协议中，设备地址是起始信号后第一个发送的字节。在蓝桥杯单片机设计与开发中PCF8491的地址引脚A0、A1和A2均接地，则PCF8591的设备的读操作地址为：0x91；而写操作地址则为：0x90。

（四）控制寄存器

在设备地址之后，发送到PCF8591的第二个字节将被存储在控制寄存器中，用于控制器件功能。

图3 控制寄存器

下面对控制寄存器进行简单的解读：

位		值	复位值	功能描述
	7	0	特征位	固定值：0
	6	X	模拟输出控制	0 ：A/D转换； 1： D/A转换
	5	X	模拟量输入方式选择	00 ：四路单端输入 01 ：三路差分输入 10 ：两路单端，一路差分 11 ：两路差分输入
	4	X	模拟量输入方式选择	00 ：四路单端输入 01 ：三路差分输入 10 ：两路单端，一路差分 11 ：两路差分输入
	3	0	特征位	固定值：0
	2	X	自动增量控制	0 ：禁止自动增量 1 ：允许自动增量
	1	X	A/D通道选择	00 ：AIN0，通道0 01 ：AIN1，通道1 10 ：AIN2，通道2 11 ：AIN3，通道3
	0	X	A/D通道选择	00 ：AIN0，通道0 01 ：AIN1，通道1 10 ：AIN2，通道2 11 ：AIN3，通道3

在进行数据处理操作时，首先是主控器发出起始信号，然后发出读寻址字节，被控器发出应答后，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。

在蓝桥杯竞赛中PCF8591连接有光敏电阻（通道1）和电位器Rb2（通道3）两部分。

（五）D/A转换

图4 ADC电阻电路

下面提供D/AZ转换的公式和相关波形：

图5 D/A转换的公式

图6 D/A转换的相关波形

（六）A/D转换

A/D转换器采用逐次逼近转换的技术。

下面提供其相关波形和转换特性：

图7 A/D转换顺序

图8 单端输入的A/D转换特性

图9 差分输入的A/D转换特性

二、例题

在CT107D综合训练平台上，实现Rb2的测量。

（一）代码部分

#include "reg52.h"
#include "iic.h"unsigned char Rb2=0;unsigned char code SMG_duanma[18]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x80,0xc6,0xc0,0x86,0x8e,0xbf,0x7f};void SelectHC573(unsigned char channel)
{switch(channel){case 4:P2=(P2 & 0x1f) | 0x80;break;case 5:P2=(P2 & 0x1f) | 0xa0;break;case 6:P2=(P2 & 0x1f) | 0xc0;break;case 7:P2=(P2 & 0x1f) | 0xe0;break;case 0:P2=(P2 & 0x1f) | 0x00;break;}
}void DelaySMG(unsigned int t)
{while(t--);
}void DisplaySMG_Bit(unsigned char pos,unsigned char value)
{SelectHC573(7);P0=0xff;SelectHC573(6);P0=0x01<<pos;SelectHC573(7);P0=value;
}void DisplanSMG()
{DisplaySMG_Bit(0,SMG_duanma[16]);DelaySMG(100);DisplaySMG_Bit(1,SMG_duanma[3]);            DelaySMG(100);DisplaySMG_Bit(2,SMG_duanma[16]);DelaySMG(100);DisplaySMG_Bit(3,0xff);DelaySMG(100);DisplaySMG_Bit(4,0xff);DelaySMG(100);DisplaySMG_Bit(5,SMG_duanma[Rb2/100]);DelaySMG(100);DisplaySMG_Bit(6,SMG_duanma[(Rb2%100)/10]);DelaySMG(100);DisplaySMG_Bit(7,SMG_duanma[Rb2%10]);DelaySMG(100);
}void PCF8591_ADC()
{IIC_Start(); IIC_SendByte(0x90);IIC_WaitAck(); IIC_SendByte(0x03);IIC_WaitAck();IIC_Stop();  IIC_Start(); IIC_SendByte(0x91);IIC_WaitAck(); Rb2=IIC_RecByte(); IIC_SendAck(1);IIC_Stop();
}void main()
{SelectHC573(5);P0=0xff;while(1){DisplanSMG();PCF8591_ADC();}
}

（二）结果演示

（三）光敏电阻的采样和A/D转换

下面提供光敏电阻的采样和A/D转换的代码部分

unsigned char Rd1=0;       //定义光敏电阻变量void PCF8591_ADC()
{IIC_Start(); IIC_SendByte(0x90);IIC_WaitAck(); IIC_SendByte(0x01);IIC_WaitAck();IIC_Stop();  IIC_Start(); IIC_SendByte(0x91);IIC_WaitAck(); Rd1=IIC_RecByte(); IIC_SendAck(1);IIC_Stop();
}

三、总结

PCF8591外设是蓝桥杯单片机设计与开发大赛中的一个重点和难点，对于其基本特性必须了解、掌握，以及熟悉官方提供的IIC总线的相关代码，在平时要多练习，熟悉掌握其相关代码是编写。

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（二）PCF8591的特性

（三）设备地址

（四）控制寄存器

（五）D/A转换

（六）A/D转换

二、例题

（一）代码部分

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