基于PCF8951单片机设计教材Word文件下载.docx

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