PCF8591的应用实例

摘要�I2C总线是Philips公司推出的新型单片机系统。它采用串行总线�主控器与外围器件仅靠两条线进行信息传输�一条称为时钟线�SCL��另一条位数据线�SDA�。I2C总线单片机系统较通用单片机系统电路简单。由普通CPU芯片同I2C专用器件组成的系统为模拟I2C系统�它性能稳定�价格较低�目前已得到广泛应用.本文介绍了具有I2C接口的A/D芯片PCF8591的引脚图及应用电路�并在暖水锅炉温度记录仪中得到应用。关键词�I2C总线A/D转换器件地址控制字节1引言I2C总线是Philips公司推出的串行总线�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。I2C总线系统与传统的并行总线系统相比具有结构简单、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�A/D转换芯片往往是必不可少的。PCF8591是一种具有I2C总线接口的A/D转换芯片。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芯片介绍PCF8591是具有I2C总线接口的8位A/D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。图2PCF85913应用3.1器件总地址PCF8591采用典型的I2C总线接口器件寻址方法�即总线地址由器件地址、引脚地址和方向位组成。飞利蒲公司规定A/D器件地址为1001。引脚地址为A2A1A0�其值由用户选择�因此I2C系统中最多可接23=8个具有I2C总线接口的A/D器件。地址的最后一位为方向位R/�当主控器对A/D器件进行读操作时为1�进行写操作时为0。总线操作时�由器件地址、引脚地址和方向位组成的从地址为主控器发送的第一字节。3.2控制字节控制字节用于实现器件的各种功能�如模拟信号由哪几个通道输入等。控制字节存放在控制寄存器中。总线操作时为主控器发送的第二字节。其格式如下所示�其中�D1、D0两位是A/D通道编号�00通道0�01通道1�10通道2�11通道3D2自动增益选择�有效位为1�D5、D4模拟量输入选择�00为四路单数入、01为三路差分输入、10为单端与差分配合输入、11为模拟输出允许有效当系统为A/D转换时�模拟输出允许为0。模拟量输入选择位取值由输入方式决定�四路单端输入时取00�三路差分输入时取01�单端与差分输入时取10�二路差分输入时取11。最低两位时通道编号位�当对0通道的模拟信号进行A/D转换时取00�当对1通道的模拟信号进行A/D转换时取01�当对2通道的模拟信号进行A/D转换时取10�当对3通道的模拟信号进行A/D转换时取11。在进行数据操作时�首先是主控器发出起始信号�然后发出读寻址字节�被控器做出应答后�主控器从被控器读出第一个数据字节�主控器发出应答�主控器从被控器读出第二个数据字节�主控器发出应答…一直到主控器从被控器中读出第n个数据字节�主控器发出非应答信号�最后主控器发出停止信号。3.3应用电路如图3所示电路是暖水锅炉水温检测和A/D转换电路。AD581作为电流型温度传感器AD590的基准电源。两只AD590分别用来采集上水和回水的温度。图3暖水锅炉水温检测和A/D转换电路温度变化时通过AD590的电流发生变化�温度每升高1℃�电流增加1mA。两只远放电路的作用是将电流信号转变为电压信号。图中R6、R7、R8、R9是温度校准电位器�均采用精细电位器。图中R6和R7分别用来校准0℃时两运放的输出电压�即将传感器置于冰水混合液中时�调节R6或R7使运放的输出电压�即将传感器置于冰水混合液中时�调节R6或R7使运放的输出电压为0V。图中R8和R9分别用来校准100℃时两运放的输出电压�即将传感器置于沸水时�调节R8或R9使两运放的输出电压为某一确定值。此值由使用者决定�当然�其值大小要考虑A/D转换器选用的基准电源值。A/D转换器PCF8591靠数据线SDL和时钟线SCL与CPU联系。由软件决定水温数据的采集时间和数据的存储以及送去显示。4结论Philips公司推出的I2C总线系统较通用单片机系统电路简单。由普通CPU芯片同I2C专用器件组成的系统为模拟I2C系统�它性能稳定�价格较低�具有较大的应用前景�