PCF8591芯片在數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中的應(yīng)用研究

徐錦鋼鄢 妍/.江西師范大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院 .江西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院

PCF8591芯片在數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中的應(yīng)用研究

徐錦鋼1鄢 妍2/1.江西師范大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院 2.江西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院

本文闡述了PCF8591芯片在數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中的軟硬件設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)和繪制了使用PCF8591生成正弦波信號(hào)的電路圖，并使用proteus仿真軟件進(jìn)行了測(cè)試，通過使用虛擬示波器觀察波形的方法驗(yàn)證了數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)的正確性，并給出了電路圖和部分C語言源程序代碼。

PCF8591；數(shù)模轉(zhuǎn)換；仿真

引言

數(shù)模轉(zhuǎn)換（D/A）是將離散的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為連續(xù)變化的模擬信號(hào)，例如我們?cè)趩纹瑱C(jī)系統(tǒng)中經(jīng)常要將輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)化為具有一定波形規(guī)律的電流、電壓等模擬信號(hào)（正弦波、方波等），從而驅(qū)動(dòng)負(fù)載進(jìn)行工作。在具體設(shè)計(jì)中，通常采用專用的D/A芯片完成數(shù)模轉(zhuǎn)換功能，D/A芯片種類繁多，本文以PCF8591為例，闡述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的軟硬件設(shè)計(jì)方法。

1.PCF8591芯片簡(jiǎn)介

PCF8591是一種兼有A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換和D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換功能的芯片，轉(zhuǎn)換精度為8bits。它具有4個(gè)模擬輸入、1個(gè)模擬輸出和1個(gè)IIC總線接口。最大轉(zhuǎn)換速率由IIC總線的最大速率決定。

2.電路連接

圖1 電路連接圖

電路連接如上圖1所示，使用proteus繪制，主要包括PCF8591、1個(gè)發(fā)光二極管和1個(gè)觀察波形用的虛擬示波器。PCF8591的第9腳（SDA）和第10腳（SCL）分別接單片機(jī)的P2.0和P2.1，表示PCF8591和單片機(jī)通過IIC總線形式進(jìn)行信息的讀寫交互，在做D/A轉(zhuǎn)換時(shí)，單片機(jī)通過SDA和SCL引腳將數(shù)字量送人PCF8591中去等待數(shù)模轉(zhuǎn)換；第5腳（A0）、第6腳（A1）和第7腳（A2）接地，表示PCF8591的外部器件地址為0；第12腳（EXT）接地，表示PCF8591使用其內(nèi)部時(shí)鐘進(jìn)行工作；第15腳（AOUT）為轉(zhuǎn)換完后對(duì)外輸出的模擬量[1]，為便于觀察轉(zhuǎn)換效果，該引腳外接了1個(gè)發(fā)光二極管和1個(gè)虛擬示波器，如果電路設(shè)計(jì)合理并且程序編寫正確的話，發(fā)光二極管應(yīng)該產(chǎn)生從暗漸變?yōu)榱恋男Ч瑫r(shí)虛擬示波器上可以觀察到規(guī)則的正弦波。

3.PCF8591數(shù)模轉(zhuǎn)換測(cè)試程序

本文編寫了一個(gè)完整的PCF8591數(shù)模轉(zhuǎn)換測(cè)試程序，主要包括IIC總線啟動(dòng)函數(shù)、IIC總線停止函數(shù)、IIC總線應(yīng)答函數(shù)、發(fā)送字節(jié)函數(shù)以及寫入DA數(shù)模轉(zhuǎn)換函數(shù)。下面給出其中的2個(gè)函數(shù)作為示例，并給出程序注釋。

void Start()//IIC總線啟動(dòng)函數(shù)

{

Sda=1;//Sda、Scl先置高

_nop_();

Scl=1;

_nop_();

Sda=0;//Sda、Scl再清零

_nop_();

Scl=0;

}

Sda、Scl先置高，后清零就完成了IIC總線的啟動(dòng)工作[2]。

void Send(unsigned char Data)//發(fā)送1個(gè)字節(jié)函數(shù)

{

unsigned char BitCounter=8;

unsigned char temp;

do

{

temp=Data;//Data為要發(fā)送的數(shù)

Scl=0;

_nop_();

if((temp&0x80)==0x80)//如果Data最高位為1

Sda=1;//將Sda置為1

else

Sda=0;//否則將Sda清為0

Scl=1;

temp=Data<<1;//Data

Data=temp;

BitCounter--;

}

while(BitCounter);

Scl=0;

}

4.電路功能測(cè)試

按照?qǐng)D1搭好電路后，將下面的正弦波編碼通過IIC總線送入到PCF8591中去，數(shù)模轉(zhuǎn)換后，AOUT口就能輸出按照正弦波規(guī)律變化的模擬電壓信號(hào)，最后在示波器上呈現(xiàn)出正弦波,同時(shí)發(fā)光二極管也會(huì)出現(xiàn)亮、滅、較暗、較亮的狀態(tài)變化,見下圖2所示。

uchar code SinWave[32]= {//正弦波編碼

127, 152, 176, 198, 217, 233, 245, 252,

圖2 測(cè)試結(jié)果

5.結(jié)束語

本文采用AT89S52單片機(jī)作為控制器，設(shè)計(jì)了基于PCF8591的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，論述了PCF8591的工作原理，給出了部分測(cè)試程序，并加以注釋。通過測(cè)試，該電路能夠正常工作。

[1]PCF8591芯片手冊(cè)[DB/OL].百度文庫，1997-04.

[2]黃智偉.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽訓(xùn)練教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006-06.

徐錦鋼（1983-），男，江西高安人，講師，碩士研究生，研究方向：自動(dòng)化裝置軟硬件研制。