PCF8951+I2C+STC89C52 ADC采集与输出

I2C

IIC是一种多向控制总线，也就是说多个芯片可以连接到同一总线结构下，同时每个芯片都可以作为实时数据传输的控制源。主要包括启始、停止、读、写、应答信号。这种方式简化了信号传输总线接口。

IIC总线上可以挂多个器件，而每个器件都有唯一的地址，这样可以标识通信目标。数据的通信的方式采用主从方式，主机负责主动联系从机，而从机则被动回应数据。

1.I2C总线信号

(1)开始和停止信号

• 开始信号：SCL=1，SDA下降沿;

void start(){    SDA = 1;     //初始时，SDA=1    SCL = 1;     //初始时，SCL=1    delay();     //保持时间大于4.7us    SDA = 0;     //SDA下降沿    delay();     //SDA下降沿保持时间大于4.0us}

• 停止信号：SCL=1，SDA为上升沿。

void stop(){    SDA = 0;    //初始时，SDA=0;    SCL = 1;    //初始时，SCL=1;    delay();    //保持时间大于4.0us    SDA = 1;   //SDA上升沿    delay();   //保持时间大于4.7us}

(2)应答信号

void ack(){    uchar i = 0;     //定义缓冲变量    SCL = 1;    delay();    while(SDA == 1 && i < 250)i++;    //稳定时间大于4us    SCL = 0;   //SCL=0时,SDA数据才可以改变    delay();}

2.I2C总线数据传输条件

• SCL=1时，SDA必须保持稳定；
• SCL=0时，SDA才允许改变。

3.I2C总线读写操作

(1) 数据传送规则：

• 每传送一个字节时必须保证是8位长度；
• 数据传送时，先传送最高位（MSB）；
• 每个被传送的字节后面，跟随一位应答信号，即一帧实际共有9位。

(2)数据传送流程：

• 主机向总线发送一个字节的数据后，释放总线，从机拉低总线(即应答信号)，表示这一字节发送成功；
• 主机从总线读取完一个字节的数据后，主机把总线拉低，表示这一字节发送成功。

a.写入数据

void write_byte(uchar dat){    uchar i;    for(i = 0; i < 8; i++)    {        dat = dat << 1;    //先写最高位，通过左移运算符，将一个字节的数据一位一位的传送到总线上             SCL = 0;     //SCL=0，从机准备接收数据                 delay();        SDA = CY;     //CY存储的是左移后的进位        delay();        SCL = 1;        delay();    }    SCL = 0;      //8位数据传输完后，释放SDA，准备接收应答位                  SDA = 1;      // 释放SDA               delay();}

b.读取数据

uchar read_byte(){    uchar dat = 0, tmp, i;    SCL = 0;    //SCL=0，准备接收数据    delay();    for(i = 0; i < 8; i++)    {        SCL = 1;     //SCL = 1，SDA稳定，准备读取数据             delay();        tmp = SDA;     //读取此时SDA的状态               dat = dat << 1;    //先写最高位，通过左移运算符，将一个字节的数据一位一位的传送到总线上             dat = dat | tmp;    //读数据位，接收的数据位放在dat中        delay();        SCL = 0;    //释放SDA总线，为下一次读取做准备               delay();    }    return dat;   //  返回读取的dat值}

4.I2C总线初始化

void I2C_init()               {    SDA = 1;       delay();    SCL = 1;       delay();}

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PCF8951

PCF8591是单片、单电源低功耗8位CMOS数据采集器件，具有4个模拟输入、一个输出和一个串行I2C总线接口。3个地址引脚A0、A1 和A2 用于编程硬件地址，允许将最多8个器件连接至I2C总线而不需要额外硬件。器件的地址、控制和数据通过两线双向I2C总线传输。器件功能包括多路复用模拟输入、片上跟踪和保持功能、8位模数转换和8位数模拟转换。最大转换速率取决于I2C总线的最高速率。

1.器件地址

总线启动后，发送的第一个字节。

由电路原理图可知，A0 A1 A2均为0，所以：

• lsb=0时，即器件地址为0x90时，表示主机向从机写数据，下一个字节向总线写入数据；
• lsb=1时，即器件地址为0x91时，表示主机从从机读数据，下一个字节从总线读取数据。

2.控制字

总线启动后，发送的第二个字节。

• msb，默认为0；
• 第６位，选择是否允许模拟电压输出，DA转换时设置为1,AD转换时设置为0或1均可；
• 第5/4位，选择模拟电压输出方式；
• 第3位，默认为0；
• 第２位，是自动增量使能位，设置1后，每次A/D 转换后通道号将自动增加；
• 第1/0位，是在AD转换时选择输入的电压转换为数字量的通道。
  

3.ADC

将AIN端口输入的模拟电压转换为数字量并发送到总线上。

uchar Read_D(uchar Channel)        {    uchar dat;    //定义缓存变量    start();     //启动I2C总线    write_byte(0x90);        //向总线写入从机地址09x0，表示下一个字节向总线写入数据    ,+0,主机发送数据                ack();    //应答信号    write_byte(Channel);     //向总线写入控制字Channel表示通道1            ack();    //应答信号    start();     //重复启动I2C总线，读写方向和上一次相反    write_byte(0x91);        //向总线写入从机地址09x1，表示下一个字节从总线读取数据    ，+1，主机接收数据                            ack();    //应答信号    dat=read_byte();    //读取数据并赋给变量dat                        ack();    //应答信号    stop();    //停止I2C总线    return dat;   //返回读取的数据值}

4.DAC

将从总线上接收到的数字量通过AOUT输出。

void Out_A(uchar Digital)              {    start();     //启动I2C总线    write_byte(0x90);        //向总线写入主机地址09x0，表示下一个字节向总线写入数据，+0,主机发送数据                          ack();   //应答信号    write_byte(0x40);     //向总线写入控制字0x40，允许模拟输出,不自增单端，通道0                 ack();   //应答信号    write_byte(Digital);        //向总线写入要转换的数字量Digital    ack();   //应答信号     stop();   //停止I2C总线          }

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主函数

void main(){    I2C_init() ;    //I2C总线初始化    dat1 = Read_D(0x01);    //将通道1的模拟量转化为数字量，并读取      delay();        Out_A(dat1);     //将数字量转化为模拟量输出                           delay(); }

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END!