基於51單片機及PCF8591芯片的ADC電壓檢測

前述：
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單片機介紹：

8位CPU·4kbytes程序存儲器(ROM) (52爲8K)
128bytes的數據存儲器(RAM) （52有256bytes的RAM）
32條I/O口線，111條指令，大部分爲單字節指令
21個專用寄存器
2個可編程定時/計數器·5箇中斷源，2個優先級（52有6個）
一個全雙工串行通信口
I/O口：四個8位，並行I/O口，既可用作輸入，也可用作輸出
兩個定時器，兩個外部中斷，一個全雙工串口。
5V供電

其餘資料參考芯片手冊
芯片手冊：百度網盤鏈接  （點擊藍色字體即可跳轉）
提取碼：u0po

PCF8591芯片：

注意

       如果採用其中一個通道的話是直接讀取該通道的數據，如果是採用兩個通道的話需要交換讀取數據通道口，比如用通道一和二，那麼讀取實際電路通道一的數據需要在程序中寫Dat1=Read(2);Dat2=Read(1); 這是因爲在讀取PCF8591的通道口數據的時候是上一次通道口轉換的的數據。
       PCF8591是一個單片集成、單獨供電、低功耗、8-bit CMOS數據獲取器件。PCF8591具有4個模擬輸入、1個模擬輸出和1個串行I²C總線接口。PCF8591的3個地址引腳A0, A1和A2可用於硬件地址編程，允許在同個I2C總線上接入8個PCF8591器件，而無需額外的硬件。在PCF8591器件上輸入輸出的地址、控制和數據信號都是通過雙線雙向I2C總線以串行的方式進行傳輸。

【1】單獨供電

【2】PCF8591的操作電壓範圍2.5V-6V

【3】低待機電流

【4】通過I2C總線串行輸入/輸出

【5】PCF8591通過3個硬件地址引腳尋址

【6】PCF8591的採樣率由I2C總線速率決定

【7】4個模擬輸入可編程爲單端型或差分輸入

【8】自動增量頻道選擇

【9】PCF8591的模擬電壓範圍從VSS到VDD

【10】PCF8591內置跟蹤保持電路

【11】8-bit逐次逼近A/D轉換器

【12】通過1路模擬輸出實現DAC增益

實驗電路圖：

PCF8591的ADC電路：

PCB圖：
2維

3維

部分代碼：
main.c

#include<reg52.h>    //包含頭文件，一般情況不需要改動，頭文件包含特殊功能寄存器的定義
#include <intrins.h> //包含NOP空指令函數_nop_();
#include<LCD1602.h>

#define AddWr 0x90   //寫數據地址
#define AddRd 0x91   //讀數據地址

sbit Sda=P2^0;       //定義總線連接端口
sbit Scl=P2^1;

bit ADFlag;          //定義AD採樣標誌位

void mDelay(unsigned char j);      //延時程序
void Init_Timer1(void);            //初始化定時器1
void Start(void);                  //啓動IIC總線   通信方式
void Stop(void);                   //停止IIC總線
void Ack(void);                    //應答IIC總線
void NoAck(void);                  //非應答IIC總線
void Send(unsigned char Data);     //發送一個字節
unsigned char Read(void);          //讀入一個字節並返回
unsigned char ReadADC(unsigned char Chl); //讀取AD模數轉換的值，有返回值
void DAC(unsigned char Data); //DAC輸出

void main()
{
	unsigned int ADtemp,ADtemp1;//定義中間變量
	InitLcd();
	mDelay(20);
	Init_Timer1();
	while(1)
	{ 
		DAC(255);  //DA輸出0，燈滅
		mDelay(20);     //延時用於清晰看出變化
		if(ADFlag)      //定時採集輸入模擬量
		{
			DAC(0);     //輸出高，燈亮
			ADFlag=0;   //標誌位置0
			
			ADtemp1=ReadADC(0); //讀取通道1
			TempData[0]=(2*ADtemp1)/50;   //處理0通道電壓顯示
			TempData[1]=(2*ADtemp1)%50/10;
		
			ADtemp=ReadADC(1); //讀取通道2
			TempData[2]=(ReadADC(1)*2)/50;//處理1通道電壓顯示
			TempData[3]=((ReadADC(1)*2)%50)/10;

			ADtemp=ReadADC(2); //讀取通道3
			TempData[4]=(ReadADC(2))/50;//處理1通道電壓顯示
			TempData[5]=((ReadADC(2))%50)/10;
			
			ADtemp=ReadADC(3); //讀取通道4
			TempData[6]=(ReadADC(3))/50;//處理1通道電壓顯示
			TempData[7]=((ReadADC(4))%50)/10;
  		
			disp();  //顯示
		}
	}
}

void DAC(unsigned char Data)
{
	Start();
	Send(AddWr); //寫入芯片地址
	Ack();
	Send(0x40);  //寫入控制位，使能DAC輸出
	Ack();
	Send(Data);  //寫數據
	Ack();
	Stop();
		 
}
//延時程序
void mDelay(unsigned char j)
{
	unsigned int i;
	for(;j>0;j--)
     {
	  for(i=0;i<125;i++)
	     {;}
	 }
}

//初始化定時器1
void Init_Timer1(void)
{
	TMOD |= 0x10;			     
	TH1=0xff;  //
	TL1=0x00;
	EA=1;                 
	ET1=1;                  
	TR1=1;  
}

//定時器中斷程序
void Timer1_isr(void) interrupt 3
{
	static unsigned int j;  //靜態變量，只初始化一次
	TH1=0xfb;		//重新賦值
	TL1=0x00;
	j++;
	if(j==200)
    {
		j=0;
		ADFlag=1;  //定時置位AD採樣標誌位
	} 
}

//讀取AD模數轉換的值，有返回值
unsigned char ReadADC(unsigned char Chl)
{
	unsigned char Data;
	Start();        //寫入芯片地址
	Send(AddWr);
	Ack();
	Send(0x40|Chl);//寫入選擇的通道，Chl的值分別爲0、1、2、3，分別代表1-4通道
	Ack();
	Start();
	Send(AddRd);    //讀入地址
	Ack();
	Data=Read();    //讀數據
	Scl=0;
	NoAck();
	Stop();
	return Data;   //返回值
}


//讀入一個字節並返回
unsigned char Read(void)
{
	unsigned char temp=0;
	unsigned char temp1=0;
	unsigned char BitCounter=8;

	Sda=1;
	do
	{
		Scl=0;
		_nop_();
		Scl=1;
		_nop_();
		if(Sda)
			temp=temp|0x01;
		else
		    temp=temp&0xfe;

	if(BitCounter-1)
	{
	temp1=temp<<1;
	temp=temp1;
	}
	BitCounter--;
	}
	while(BitCounter);
	return(temp);
}

//啓動IIC總線
void Start(void)
{
   Sda=1;
   _nop_();
   Scl=1;
   _nop_();
   Sda=0;
   _nop_();
   Scl=0;
}

//停止IIC總線
void Stop(void)
{
	   Sda=0;
	   _nop_();
	   Scl=1;
	   _nop_();
	   Sda=1;
	   _nop_();
	   Scl=0;
}

//應答IIC總線
void Ack(void)
{
		Sda=0;
		_nop_();
		Scl=1;
		_nop_();
		Scl=0;
		_nop_();
}

//非應答IIC總線
void NoAck(void)
{
		 Sda=1;
		 _nop_();
		 Scl=1;
		 _nop_();
		 Scl=0;
		 _nop_();
}

//發送一個字節
void Send(unsigned char Data)
{ 
	  unsigned char BitCounter=8;
	  unsigned char temp;

	  do
	    {
		 temp=Data;
		 Scl=0;
		 _nop_();
		 if((temp&0x80)==0x80)
		    Sda=1;
		 else
		    Sda=0;

			Scl=1;
			temp=Data<<1;
			Data=temp;
			BitCounter--;
		  }
	  while(BitCounter);
	      Scl=0;
}

1602.h

#include<reg52.h>
#include<stdio.h>
#include<intrins.h>

//1602引腳
sbit RS = P1^0; //Pin4
sbit RW = P1^1; //Pin5
sbit E  = P2^5; //Pin6

#define Data  P0    //數據1602數據傳送端口

unsigned char TempData[8];

unsigned char  SecondLine[]="                ";//初始化位空的字符串，在讀取回來AD值以後填充
unsigned char  FirstLine[] ="                ";//初始化位空的字符串，在讀取回來AD值以後填充

void DelayUs(unsigned char us)//delay us
{
 unsigned char uscnt;
 uscnt=us>>1;
 while(--uscnt);
}
/******************************************************************/
void DelayMs(unsigned char ms)//delay Ms
{
 while(--ms)
   {
     DelayUs(250);
     DelayUs(250);
	 DelayUs(250);
	 DelayUs(250);
   }
}
void WriteCommand(unsigned char c)
{
	 DelayMs(5);//short delay before operation
	 E=0;
	 RS=0;
	 RW=0;
	 _nop_();
	 E=1;
	 Data=c;
	 E=0;
}
void WriteData(unsigned char c)
{
	 DelayMs(5);   //short delay before operation
	 E=0;
	 RS=1;
	 RW=0;
	 _nop_();
	 E=1;
	 Data=c;
	 E=0;
	 RS=0;
}

void ShowChar(unsigned char pos,unsigned char c)
{
	 unsigned char p;
	 if (pos>=0x10)
		p=pos+0xb0; //是第二行則命令代碼高4位爲0xc
	 else 
		p=pos+0x80; //是第二行則命令代碼高4位爲0x8
	 WriteCommand (p);//write command
	 WriteData (c);   //write data
}

//顯示變量
void ShowString (unsigned char line,char *ptr)//顯示變量
{
 unsigned char l,i;
 l=line<<4;
 for (i=0;i<16;i++)
  ShowChar (l++,*(ptr+i));//循環顯示16個字符
}

//LCD初始化
void InitLcd()
{
	 DelayMs(15);
	 WriteCommand(0x38); //display mode
	 WriteCommand(0x38); //display mode
	 WriteCommand(0x38); //display mode
	 WriteCommand(0x06); //顯示光標移動位置
	 WriteCommand(0x0c); //顯示開及光標設置
	 WriteCommand(0x01); //顯示清屏
}

//1602顯示
void disp(void)
{
	//第一行
	FirstLine[2]='0'+TempData[0]; //把通道1電壓的整數部分存入FirstLine[]數組
	FirstLine[3]='.';             //存入 .
	FirstLine[4]='0'+TempData[1]; //把通道1電壓的小數部分存入FirstLine[]數組
	FirstLine[6]='V';             //存入 V 符號

	FirstLine[9] ='0'+TempData[2];
	FirstLine[10]='.';
	FirstLine[11]='0'+TempData[3];
	FirstLine[13]='V';

	 //第二行
	 SecondLine[2]='0'+TempData[4];
	 SecondLine[4]='0'+TempData[5];
	 SecondLine[3]='.';
	 SecondLine[6]='V';

	 SecondLine[9]='0'+TempData[6];
	 SecondLine[11]='0'+TempData[7];
	 SecondLine[10]='.';
	 SecondLine[13]='V';

     //顯示字符串
	 ShowString(0,FirstLine);  //第一行顯示FirstLine[]字符串
	 ShowString(1,SecondLine); //第二行顯示SecondLine[]字符串
}