基于PCF8951单片机设计教材Word文件下载.docx
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通道1；
10：
通道2；
11：
通道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；
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。
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（单端输入）或二进制补码（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2.4所示。
图2.4A/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入操作。
逻辑操作波形时序图如图2.5所示。
图2.5A/D转换逻辑操作波形时序图
2）LCD1602
LCD1602液晶显示容量:
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。
1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。
（说明：
1为高电平、0为低电平）指令1：
清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。
指令2：
光标复位，光标返回到地址00H。
指令3：
光标和显示模式设置I/D：
光标移动方向，高电平右移，低电平左移S:
屏幕上所有文字是否左移或者右移。
高电平表示有效，低电平则无效。
指令4：
显示开关控制。
D：
控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示C：
控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标B：
控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。
指令5：
光标或显示移位S/C：
高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。
指令6：
功能设置命令DL：
高电平时为4位总线，低电平时为8位总线N：
低电平时为单行显示，高电平时双行显示F:
低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。
指令7：
字符发生器RAM地址设置。
指令8：
DDRAM地址设置。
指令9：
读忙信号和光标地址BF：
为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。
指令10：
写数据。
指令11：
读数据。
2.1.2设计思路
本次设计要求设计利用带有IIC接口的PCF8592模数与数模转换芯片，实现对直流电机转速的控制。
利用PCF8591芯片通道0采集到的模拟量，再次由AD转换成模拟量输出去控制直流电机的转速，由于D/A输出的的电流普遍偏小，而此不能直接驱动电机，要加上放大电路，而选用的直流电机是12V的DA的最大输出电压是5V，因此要先进行电压放大，采用LM358运放，将电压放大两倍，这样最高输出电压是10V，由于运放的驱动能力还是很弱，因此要进行电流放大，这边采用三极管进行电压放大，以射极跟随器的方式进行放大。
2.1.3电路设计
由设计思路在Ptotues上面画出总的电路图如下：
图2.6总的电路图
2）放大电路及直流电机驱动电路如图2.7
图2.7放大电路
如图所示PCF8591的D/A输出经过电阻R6接到运放LM358的同向输入端，设DA的输出电压为VDA，LM358运放的输出电压为VDA*（1+R5/R4）=2*VDA，所以LM358对PCF8591的D/A输出电压放大两倍，LM358输出的电压经过三极管S8050组成的射极跟随器后的输出到直流电机的电压为2*VDA-Vbe（三极管基极和发射极的导通电压）。
这样就组成了对D/A输出的电压，进行电压放大和电流放大，最后去驱动直流电机的驱动电路。
3）PCF8591应用电路如下图2.8
图2.8PCF8591应用电路
PCF8591应用电路如上图所示，IIC接口SCL，SDA各接一个10K的上拉电阻。
A0、A1、A2接地，这样对PCF8591写话地址为0x90,对PCF8591写的话地址为0x90。
PCF8591的VREF参考电压引脚接+5V，这样A/D的最大输入电压是5V，D/A的最大输出电压也是5V，PCF8591的四个A/D道道接四个可调电阻，用来改变输入电压的大小。
4）单片机最小系统电路
图2.9单片机最小系统电路
单片机最小系统电路主要包含两个部分，一个是由电阻电容组成的上电复位电路，让单片机在上电时先复位一下，再继续工作，另外一部分是由无源晶振和瓷片电容组成的时钟电路，为单片机提供工作时的必要的时钟信号。
3测试
实验的结果测试如图所示在A0电压为5V时，电机转速为235
图3.1在A0电压为5V时电机的转速
如图3.2在A0通道电压为3V时电机的转速为205
图3.2在A0电压为3V时电机的转速
如图3.3在A0通道电压为1.3V时，电机的转速为80.2转
图3.3在A0通道电压为1.3V时电机的转速
4总结
采用PCF8591对A0-A3的四个通道模拟量的采样，并在LCD1602液晶上面显示，对应的值，并将A0通道采集到到值输出给D/A去控制直流电机的转速，由于D/A的驱动能力很弱，因此加上了由LM358组成的电压放大电路，和由S8050三极管组成的电流放大电路再去驱动直流电机，通过在Protues仿真验证此方案是合理可行的。
附录A：
源程序
#include<
reg52.h>
//PCF8591相关定义
sbitSCL=P2^0;
//时钟脉冲
sbitSDA=P2^1;
//双向输入输出数据端
#defineSCL_SETSCL=1
#defineSCL_CLRSCL=0
#defineSDA_SETSDA=1
#defineSDA_CLRSDA=0
#defineAddWr0x90//写数据地址
#defineAddRd0x91//读数据地址
#defineadCon0x40//AD控制字节
//LCD1602相关定义
sbitRS=P2^6;
sbitRW=P2^5;
sbitE=P2^7;
#definesetRSRS=1
#defineclrRSRS=0
#definesetRWRW=1
#defineclrRWRW=0
#definesetEE=1
#defineclrEE=0
unsignedinttime=0;
unsignedcharADFlag=0;
unsignedcharstr[8]="
Ain.mv"
;
//延时1US
voiddelay（unsignedintcnt）
{
while（--cnt）;
}
//延时1MS
voiddelayms（unsignedinttime）
unsignedinti;
for（i=0;
i<
time;
i++）
delay（120）;
//写数据，P0
voidwriteData（unsignedcharData）
setRS;
clrRW;
delay
（1）;
setE;
P0=Data;
delay（5）;
clrE;
//写命令，P0
voidwriteCom（unsignedcharCom）
clrRS;
P0=Com;
//清屏函数
voidclear_scr（void）
{
writeCom（0x01）;
delayms（5）;
}
//写一个字符串在（X,Y）位置
voiddisStr（unsignedcharx,unsignedchary,unsignedchar*str）
if（y==0）writeCom（0x80+x）;
//第一行
elsewriteCom（0xc0+x）;
//第二行
while（*str）
writeData（*str）;
str++;
}
//LCD1602初始化
voidlcdInitial（）
writeCom（0x38）;
//显示模式设置
writeCom（0x08）;
//显示关闭
clear_scr（）;
//清屏
writeCom（0x06）;
//显示光标移动设置
writeCom（0x0C）;
//显示开及光标设置
voidstart（）
SDA_SET;
SCL_SET;
SDA_CLR;
voidstop（）
voidack（）
SCL_CLR;
voidnoAck（）
voidsend（unsignedcharData）
unsignedchari=0;
unsignedchartemp=0;
temp=Data;
8;
if（temp&
0x80）SDA_SET;
elseSDA_CLR;
temp<
<
=1;
unsignedcharrecive（）
SDA_SET;
//必须设置
//拉低允许数据改变
//拉高保持数据，等待读走
delay
（2）;
if（SDA）temp|=0x01;
elsetemp&
=0xfe;
if（i<
7）temp<
//最低位发送完成不能移位，否则出错
returntemp;
unsignedcharread（unsignedcharch）
start（）;
send（AddWr）;
//确认芯片
ack（）;
send（adCon|ch）;
//确认通道
//读出数据，放进temp
start（）;
send（AddRd）;
temp=recive（）;
noAck（）;
stop（）;
voidDAC（unsignedcharlight）
send（0x40）;
//写入控制位，使能DAC输出
send（light）;
voiddis（unsignedchar*date）
floatj;
unsignedintk;
unsignedcharch1,ch2,ch3;
for（i=0;
4;
j=date[i]*10/51;
k=（int）j;
ch1=i+48;
str[1]=ch1;
ch2=k/10+48;
str[3]=ch2;
ch3=k%10+48;
str[5]=ch3;
if（i>
1）disStr（i*8-16,1,str）;
elsedisStr（i*8,0,str）;
voidmain（）
unsignedcharvot[4];
lcdInitial（）;
while
（1）
vot[3]=read（0）;
vot[0]=read
（1）;
vot[1]=read
（2）;
vot[2]=read（3）;
DAC（vot[0]）;
//DA转换函数，A0的模拟量值送到DA输出
dis（vot）;
delayms（5）;
参考文献：
[1]彭伟.单片机C语言程序设计实训――基于8051+Protues仿真[M].电子工业出版社.2010
[2]徐玮,徐富军,沈建良.C51单片机高效入门[M].机械工业出版社.2010
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