51单片机课程设计--AD转换.doc

51-单片机课程设计题 目：用PCF8591P芯片对电位器上的电压进行AD采样，将采到的数据用1602LCD进行显示 姓 名: 学 号: 学 院: 专 业: 指导教师: 整理为word格式目 录1、PCF8591概述 32、芯片介绍 33、PCF8591的A/D 转换 44、A/D转换程序设计流程 55、1602LCD主要技术参数 76、Proteus仿真原理图 107、程序代码 108、结语 179、参考文献 17整理为word格式1、PCF8591 概述　　PCF8591 是一种具有 I2C 总线接口的 8 位 A/D D/A 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。

I2C 总线是Philips （飞利浦）公司推出的串行总线，它与传统的通信方式相比具有读写方便，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2、芯片介绍2.1内部结构及引脚功能描述PCF8591 为单一电源供电（2.5 6 V）典型值为 5 V，CMOS 工艺 PCF8591 有 4 路 8 位 A/D 输入，属逐次比较型，内含采样保持电路； 1 路 8 位 D/A 输出，内含有 DAC的数据寄存器 A/D D/A 的最大转换速率约为 11 kHz，但是转换的基准电源需由外部提供 PCF8591 的引脚功能如图1所示图1 PCF8591引脚功能2.2片内可编程功能设置在 PCF8591 内部的可编程功能控制字有两个，一个为地址选择字，另一个为转换控制字 PCF8591 采用典型的I2C总线接口的器件寻址方法，即总线地址由器件地址引脚地址和方向位组成 Philips （飞利浦）公司规定 A/D器件高四位地址为 1001，低三位地址为引脚地址A0A1A2，由硬件电路决定，地址选择字格式具体描述如表2 所示 因此 I2C 系统中最多可接 23=8 个具有总线接口的 A/D 器件 地址的最后一位为方向位 R/W，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整理为word格式图2 地址选择字格式描述D0：读写控制位，对转换器件进行读操作时为1 ，进行写操作时为0D1,D2,D3：引脚硬件地址设置位，由硬件电路设定该PCF8591的物理地址D7,D6,D5,D4：器件地址位固定为1001.PCF8591的转换控制字存放在控制寄存器中，用于实现器件的各种功能 总线操作时为主控器发送的第二字节 转换控制字的格式功能具体描述如图3所示图3 转换控制字格式描述D0,D1：通道选择位00 ：通道 0； 01：通道1 ； 10：通道2； 11：通道3D2：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0D4,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； 11：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03、PCF8591的A/D 转换PCF8591的A/D 转换为逐次比较型，在 A/D转换周期中借用 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80HPCF8591的A/D 转换亦使用的是I2C 总线的读方式操作完成的 其数据操作格式如图 4所示整理为word格式图4 A/D转换数据操作格式其中data0~datan 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5所示图5 A/D转换逻辑操作波形时序图4、A/D转换程序设计流程如下图6所示整理为word格式图6整理为word格式5、1602LCD主要技术参数：显示容量:16×2个字符，芯片工作电压:4.5—5.5V，工作电流:2.0mA(5.0V)，模块最佳工作电压:5.0V，字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm5.1引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如图7编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极图7引脚接口说明表第1脚：VSS为地电源第2脚：VDD接5V正电源第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。

当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线第15脚：背光源正极第16脚：背光源负极5.2 1602LCD的指令说明及时序1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如图8序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB整理为word格式5光标或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容图81602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：读数据读操作时序整理为word格式写操作时序5.3 1602LCD的一般初始化（复位）过程延时15mS写指令38H（不检测忙信号）延时5mS写指令38H（不检测忙信号）延时5mS写指令38H（不检测忙信号）以后每次写指令、读/写数据操作均需要检测忙信号写指令38H：显示模式设置写指令08H：显示关闭写指令01H：显示清屏整理为word格式写指令06H：显示光标移动设置写指令0CH：显示开及光标设置6、仿真原理图如下所示7、C语言程序#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define Delay4us(){_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}sbit LCD_RS=P2^6;sbit LCD_RW=P2^5;sbit LCD_EN=P2^7;sbit SCL=P2^0; //I2C时钟引脚sbit SDA=P2^1; //I2C数据输入输出引脚uchar Recv_Buffer[4]; //数据接收缓冲整理为word格式uint Voltage[]={'0','0','0','0'}; //数据分解为电压x.xxbit bdata IIC_ERROR; //I2C错误标志位uchar LCD_Line_1[]={" . V "};//延时void dela。