具有I2C总线接口的A/D芯片PCF8591及其应用
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具有I2C总线接口的A/D芯片PCF8591及其应用
1 引言本文引用地址：是Philips公司推出的串行，整个系统仅靠数据线（SDA）和时钟线（SCL）实现完善的全双工数据传输，即CPU与各个外围器件仅靠这两条线实现信息交换。系统与传统的并行总线系统相比结构简单、可维护性好、易实现系统扩展、易实现模块化标准化设计、可靠性高等优点。在一个完整的单片机系统中，转换往往是必不可少的。是一种总线的转换。在与CPU的信息传输过程中仅靠时钟线SCL和数据线SDA就可以实现。2 介绍是I2C总线的8位及D/A转换器。有4路A/D转换输入，1路D/A模拟输出。这就是说，它既可以作A/D转换也可以作D/A转换。A/D转换为逐次比较型。引脚图如图1所示。结构图如图2所示。电源电压典型值为5V。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。
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A/D和D/A转换器具1.特性　　【1】单独供电　　【2】PCF8591的操作电压范围2.5V-6V　　【3】低待机电流　　【4】通过I2C总线串行输入/输出　　【5】PCF8591通过3个硬件地址引脚寻址　　【6】PCF8591的采样率由I2C总线速率决定　　【7】4个模拟输入可编程为单端型或差分输入　　【8】自动增量频道选择　　【9】PCF8591的模拟电压范围从VSS到VDD　　【10】PCF8591内置跟踪保持电路　　【11】8-bit逐次逼近A/D转换器　　【12】通过1路模拟输出实现DAC增益2、应用.闭环控制系统.用于远程数据采集的低功耗转换器.电池供电设备.在汽车、音响和TV应用方面的模拟数据采集3、概述　PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bitCMOS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。4.命令信息型号 封装
名称 描述 版本
PCF8591P DIP16
PCF8591T SO16
5内部框图内部框图6.引脚引脚 引脚序号 引脚功能
AIN0 １ 模拟量输入方式
Ａ０ ５ 模拟通道选择
ＶＳＳ ８ 负电源电压
ＳＤＡ ９ 数据信号
ＳＣＬ １０ 时钟信号
ＯＳＣ １１ 振荡器
ＥＸＴ １２ 振荡器输入的外部内部转换
ＡＧＮＤ １３ 模拟接地端
Ｖｒｅｆ １４ 输入的参考电压
ＡＯＵＴ １５ 模拟量输出
Ｖｄｄ １６ 正的电源电压
PCF8591引脚图7、功能描述7.1地址I2C总线系统中的每一片PCF8591通过发送有效地址到该器件来激活，该地址包括固定部分和可编程部分。可编程部分必须根据地址引脚A0.A1和A2来设置。在I2C总线协议中地址必须是起始条件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位。（见图3）1 0 0 1 A2 A1 A0 R/W
图3地址7.2控制字发送到PCF8591的第二个字节将被存储在控制寄存器，用于控制器件功能，控制寄存器的高半字节用于容许模拟输出，和将模拟输入编程为单端或差分输入。低半字节选择一个由高半字节定义的模拟输入通道。如果自动增量（auto-increment）标志置1，每次AD转换后通道号将自动增加。如果自动增量（auto-increment）模式是使用内部振荡器的应用中所需要的，那么控制字节中模拟输出容许标志应置1.这要求内部振荡器持续运行，因此要防止振荡器启动延时的转换错误结果。模拟输出容许标志可以在其他时候复位以减少静态功耗。、选择一个不存在的输入通道将导致分配最高可用的通道号。所以，如果自动增量（auto-increment）被置1，下一个被选择的通道将总是通道0.两个半字节的最高有效位（即第7位和第3位）是留给未来的功能，必须设置为逻辑0.控制寄存器的所有位在上电复位后被复位为逻辑0.DA转换器和振荡器在节能时被禁止。模拟输出被切换到高阻态。7.3DA转换发送给PCF8591的第三个字节被存储到DAC数据寄存器，并使用片上DA转换器转换成对应的模拟电压。这个DA转换器由连接至外部的参考电压的具有256个接头的电阻分压电路和选择开关组成。接头译码器切换一个接头至DAC输出线模拟输出电压由自动清零单位增益放大器缓冲。这个缓冲放大器可通过设置控制寄存器的模拟输出容许标志来开户或关闭。在激活状态，输出电压将保持到新的数据字节被发送。DAC电阻电路片上DA转换器也可用于逐次逼近AD转换.为释放用于AD转换周期的DAC，单位增益放大器还配备了一个跟踪和保持电路。在执行AD转换时该电路保持输出电压。　７．４AD转换ＡＤ转换器采用逐次逼近转换技术，在ＡＤ转换周期将临时使用片上ＤＡ转换器和高增益比较器。一个ＡＤ转换周期总是开始于发送一个有效模式地址给ＰＣＦ８５９１之后，ＡＤ转换周期在应搭时钟脉冲的后沿触发，所选通道的输入电压采样保存到芯片并被转换为对应的８位二进制码。取自差分输入的采样将被转换为对应的８位二进制码。转换结果被保存在ＡＤＣ数据寄存器等待传输。如果自动增量标志被置１.将选择下一个通道。在读周期传输的第一个字节包含前一个读周期的转换结果代码。以上电复位之后读取的第一个字节是０Ｘ８０，Ｉ２Ｃ总线协议的读周期如图所示。最高AD转换速率取决于实际的I2C总线速度。AD转换顺序7.5参考电压对DA和AD转换，稳定的参考电压和电源
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PCF8591A/D和D/A转换芯片的中文资料
1.特性　　【1】单独供电 　　【2】PCF8591的操作电压范围2.5V-6V 　　【3】低待机电流 　　【4】通过I2C总线串行输入/输出 　　【5】PCF8591通过3个硬件地址引脚寻址 　　【6】PCF8591的采样率由I2C总线速率决定 　　【7】4个模拟输入可编程为单端型或差分输入 　　【8】自动增量频道选择 　　【9】PCF8591的模拟电压范围从VSS到VDD 　　【10】PCF8591内置跟踪保持电路 　　【11】8-bit逐次逼近A/D转换器 　　【12】通过1路模拟输出实现DAC增益
6. 引脚&&引脚&&引脚序号引脚功能&&AIN0&&１模拟量输入方式&&AIN1&&２&&AIN2&&３&&AIN3&&４&&Ａ０&&５模拟通道选择&&Ａ１&&６&&Ａ２&&７&&ＶＳＳ&&８负电源电压&&ＳＤＡ&&９数据信号&&ＳＣＬ&&１０时钟信号&&ＯＳＣ&&１１振荡器&&ＥＸＴ&&１２振荡器输入的外部内部转换&&ＡＧＮＤ&&１３模拟接地端&&Ｖｒｅｆ&&１４输入的参考电压&&ＡＯＵＴ&&１５模拟量输出&&Ｖｄｄ&&１６正的电源电压
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PCF8591模块 AD/DA转换模块 模数/数模转换送杜邦线
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一 PCF8591 AD/DA芯片介绍 &&& 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。 PCF8591 主要性能指标： &★单电源供电 &★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 &★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
二 宝贝描述 &1 模块芯片采用PCF8951 &2 模块支持外部4路电压输入采集（电压输入范围0-5v） &3 模块集成光敏电阻，可以通过AD采集环境光强精确数值 &4 模块集成热敏电阻，可以通过AD采集环境温度精确数值 &5 模块集成1路0-5V电压输入采集（通过蓝色电位器调节输入电压） &6 模块带电源指示灯（对模块供电后指示灯会亮） &7 模块带DA输出指示灯，当模块DA输出接口电压达到一定值，会点亮板上DA输出指示灯，电压越大，指示灯亮度越明显； &8& 模块PCB尺寸：3.6cm*2.3cm &9& 标准双面板，板厚1.6mm ，布局美观大方，四周设有通孔，孔径为：3mm，方便固定
三 模块接口说明 本模块左边和右边分别外扩2路排针接口，分别说明如下： & 左边 AOUT 芯片DA输出接口 &&&&&& AINO 芯片模拟输入接口0 &&&&&& AIN1 芯片模拟输入接口1 &&&&&& AIN2 芯片模拟输入接口2 &&&&&& AIN3 芯片模拟输入接口3 & 右边 SCL& IIC时钟接口& 接单片机IO口 &&&&&& SDA& IIC数字接口& 接单片机IO口 &&&&&& GND& 模块地&&&&&& 外接地 &&&&&& VCC& 电源接口&&&& 外接3.3v-5v
四&模块红色短路帽使用说明 & 模块共有3个红色短路帽，分别作用如下： & P4&& 接上P4短路帽，选择热敏电阻接入电路 & P5&& 接上P5短路帽，选择光敏电阻接入电路 & P6&& 接上P6短路帽，选择0-5V可调电压接入电路 &
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