1、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
2、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
3、的 。其数据操作格式如图 2.4所示。图2.4 A/D转换数据操作格式其中data0datan 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2.5 A/D转换逻辑操作波形时序图2)LCD1602 LCD1602液晶显示容量:162个字符,芯片工作电压:4.55.5V,工作电流:2.0mA(5.0V),模块最佳工作电
4、压:5.0V,字符尺寸:2.954.35(WH)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
5、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
6、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
7、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2.8 PCF8591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
8、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20
9、5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/PCF8591相关定义 sbit SCL=P20; /时钟脉冲sbit SDA=P21
10、; /双向输入输出数据端#define SCL_SET SCL=1#define SCL_CLR SCL=0#define SDA_SET SDA=1#define SDA_CLR SDA=0#define AddWr 0x90 /写数据地址#define AddRd 0x91 /读数据地址#define adCon 0x40 /AD控制字节/LCD1602相关定义sbit RS=P26;sbit RW=P25;sbit E=P27;#define setRS RS=1#define clrRS RS=0#define setRW RW=1#define clrRW RW=0#define s
11、etE E=1#define clrE E=0unsigned int time=0;unsigned char ADFlag=0;unsigned char str8=Ai n.mv ;/延时1USvoid delay(unsigned int cnt) while(-cnt);/延时1MSvoid delayms(unsigned int time) unsigned int i; for(i=0; itime; i+) delay(120);/写数据,P0void writeData(unsigned char Data) setRS; clrRW; delay(1); setE; P0
12、=Data; delay(5); clrE;/写命令,P0void writeCom(unsigned char Com) clrRS; P0=Com;/清屏函数 void clear_scr(void) writeCom(0x01); delayms(5); /写一个字符串在(X,Y )位置void disStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str) if(y=0) writeCom(0x80+x); /第一行 else writeCom(0xc0+x); /第二行 while(*str) writeData(*str);
13、 str+; /LCD1602初始化void lcdInitial() 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 void start() SDA_SET; SCL_SET; SDA_CLR;void stop()void ack() SCL_CLR;void noAck()void send(unsigned char Data) unsigned char i=0; unsigned char temp=
14、0; temp=Data;8; if(temp&0x80) SDA_SET; else SDA_CLR; temp=1;unsigned char recive()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; else temp&=0xfe; if(i7) temp1) disStr(i*8-16, 1, str); else disStr(i*8, 0, str);void main() unsigned char vot4; lcdInitial(); while(1) vot3=read(0); vot0=read(1); vot1=read(2); vot2=read(3); DAC(vot0); /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.20102 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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