首先思考一個問題，我們的世界是數字的還是模擬的？

      當然是模擬的了，所有的量都是在一定范圍內連續變化的。我們為了能夠更加方便的描述這些量，對它們進行了數字化。而數字量就不一樣了，它是分立的的幾個值。

      舉個例子，我們形容一個人的身高，模擬的說法是一米七到一米七五之間，數字的說法就是一米七三。

接下來說AD轉換器，它的出現也是為了讓我們能更方便、更直接的描述電壓的高低。AD轉換器，英文全稱為Analog-to-Digital Converter，是模擬量到數字量的一個轉換過程，主要用于電壓的采集。它的出現就如同有了一把尺子，很容易就能量出電壓的高低。

在電子設備中，經常要檢測各種模擬量：溫度、壓力、速度、流量、重力加速度等等，這些模擬量都被相應的傳感器轉換為電壓信號，我們只需要測量電壓的高低，就能得到相應參數。

AD的主要參數有哪些？

1、AD的位數：表明這個AD共有2^n個刻度，8位AD，輸出的刻度是0~255.

2、分辨率：就是AD能夠分辨的最小的模擬量變化，假設5.10V的系統用8位的AD采樣，那么它能分辨的最小電壓就是5.10/255=0.02V。

3、INL：Interger NONliner 積分非線性度，表示了ADC器件在所有的數值點上對應的模擬值，和真實值之間誤差最大的那一點的誤差值。也就是，輸出數值偏離線性最大的距離。單位是LSB（即最低位所表示的量）。比如12位ADC：TLC2543，INL值為1LSB。那么，如果基準4.095V，測某電壓得的轉換結果是1000，那么，真實電壓值可能分布在0.999~1.001V之間。

4、DNL：Differencial NonLiner-差分非線性度，理論上說，模數器件相鄰量個數據之間，模擬量的差值都是一樣的。就相一把疏密均勻的尺子。但實際并不如此。一把分辨率1毫米的尺子，相鄰兩刻度之間也不可能都是1毫米整。那么，ADC相鄰兩刻度之間最大的差異就叫差分非線性值（Differencial NonLiner）。DNL值如果大于1，那么這個ADC甚至不能保證是單調的，輸入電壓增大，在某個點數值反而會減小。這種現象在SAR（逐位比較）型ADC中很常見。

5、基準源：有內部基準源、外部基準源等等。

6、轉換速率：也就是轉換周期的倒數，轉換周期就是完成一次AD轉換所需的時間。

今天要用到的器件是PCF8591，為什么選它？太多的開發板上用它做演示了，而且還是IIC總線通信的。既學習了AD采樣，又學習了IIC總線。

先上應用電路：

      如上圖所示，PCF8591的9腳和10腳，一個是數據線SDA，一個是時鐘線SCL。分別接到單片機的P2.0 , P2.1上面。

為什么選這兩個引腳？因為51單片機上沒有IIC總線接口，需要用普通的IO模擬，所以它隨便選了兩個IO接上就行。

VREF是什么？基準電壓，也是它能測量的最大電壓。

如何控制？今天先不說IIC總線，只說控制流程。

看器件手冊可以知道：

分四步：

1、發送地址字節，選擇該器件。

2、發送控制字節，選擇相應通道。               //

3、重新發送地址字節，選擇該器件。

4、接收目標通道的數據。

這次的程序流程是：AD采樣，串口發送，循環執行。

1. /**********************51單片機學習例程************************
   
2. *  平臺:Keil U4 + STC89C52
   
3. *  名稱：AD采樣+串口發送
   
4. *  編寫：起航
   
5. *  晶體:11.0592MHZ
   
6. ******************************************************************/
   
7. #include <reg52.h>
   
8. #include <intrins.h>
   
9. 
   
10. typedef unsigned char uint8;
    
11. typedef unsigned int uint16;
    
12. 
    
13. #define SLAVEADDR  0x90                 //定義器件地址
    
14. #define nops()  do{_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();} while(0) //定義空指令
    
15. 
    
16. 
    
17. sbit SCL = P2^1;       //I2C  時鐘
    
18. sbit SDA = P2^0;       //I2C  數據
    
19. 
    
20. void delay(uint16 n)
    
21. {
    
22.         while (n--);
    
23. }
    
24. /**
    
25. * 函數: i2c_start()
    
26. * 功能: 啟動i2c                  起始信號
    
27. */
    
28. void i2c_start()
    
29. {
    
30.         SCL = 1;
    
31.         nops();
    
32.         SDA = 1;
    
33.         nops();
    
34.         SDA = 0;
    
35.         nops();
    
36.         SCL = 0;
    
37. }
    
38. 
    
39. /**
    
40. * 函數: i2c_stop()
    
41. * 功能: 停止i2c
    
42. */
    
43. void i2c_stop()
    
44. {
    
45.         SCL = 0;
    
46.         nops();
    
47.         SDA = 0;
    
48.         nops();
    
49.         SCL = 1;
    
50.         nops();
    
51.         SDA = 1;
    
52.         nops();
    
53. }
    
54. 
    
55. /**
    
56. * 函數: i2c_ACK(bit ck)
    
57. * 功能: ck為1時發送應答信號ACK,
    
58. *       ck為0時不發送ACK
    
59. */
    
60. void i2c_ACK(bit ck)
    
61. {
    
62.     if (ck)
    
63.                 SDA = 0;
    
64.     else
    
65.                 SDA = 1;
    
66.     nops();
    
67.     SCL = 1;
    
68.     nops();
    
69.     SCL = 0;
    
70.         nops();
    
71.     SDA = 1;
    
72.     nops();
    
73. }
    
74. 
    
75. /**
    
76. * 函數: i2c_waitACK()
    
77. * 功能: 返回為0時收到ACK
    
78. *       返回為1時沒收到ACK
    
79. */
    
80. bit i2c_waitACK()
    
81. {
    
82.         SDA = 1;
    
83.         nops();
    
84.         SCL = 1;
    
85.         nops();
    
86.         if (SDA)
    
87.         {   
    
88.                 SCL = 0;
    
89.                 i2c_stop();
    
90.                 return 1;
    
91.         }
    
92.         else
    
93.         {  
    
94.                 SCL = 0;
    
95.                 return 0;
    
96.         }
    
97. }
    
98. 
    
99. /**
    
100. * 函數: i2c_sendbyte(uint8 bt)
     
101. * 功能: 將輸入的一字節數據bt發送
     
102. */
     
103. void i2c_sendbyte(uint8 bt)
     
104. {
     
105.     uint8 i;
     
106.    
     
107.     for(i=0; i<8; i++)
     
108.     {  
     
109.         if (bt & 0x80)
     
110.                         SDA = 1;
     
111.         else
     
112.                         SDA = 0;
     
113.         nops();
     
114.         SCL = 1;
     
115.         bt <<= 1;
     
116.         nops();      
     
117.         SCL = 0;
     
118.     }
     
119. }
     
120. 
     
121. /**
     
122. * 函數: i2c_recbyte( )
     
123. * 功能: 從總線上接收1字節數據
     
124. */
     
125. uint8 i2c_recbyte()
     
126. {
     
127.         uint8 dee, i;
     
128.        
     
129.         for (i=0; i<8; i++)
     
130.         {
     
131.                 SCL = 1;   
     
132.                 nops();
     
133.                 dee <<= 1;
     
134.                 if (SDA)
     
135.                         dee = dee | 0x01;
     
136.                 SCL = 0;
     
137.                 nops();
     
138.         }
     
139.        
     
140.         return dee;
     
141. }
     
142. 
     
143. /**
     
144. * 函數: i2c_readbyte
     
145. * 輸入: addr
     
146. * 功能: 讀出一字節數據
     
147. * 返回值: 0->成功  1->失敗
     
148. */
     
149. bit i2c_readbyte(uint8 com, uint8 *dat)
     
150. {       
     
151.         i2c_start();
     
152.         i2c_sendbyte(SLAVEADDR);    //地址
     
153.     if (i2c_waitACK())
     
154.                 return 1;
     
155.         i2c_sendbyte(com);        //控制字節
     
156.     if (i2c_waitACK())
     
157.                 return 1;
     
158.         i2c_start();
     
159.         i2c_sendbyte(SLAVEADDR+1); //地址
     
160.     if (i2c_waitACK())
     
161.                 return 1;
     
162.         *dat = i2c_recbyte();      //讀數據
     
163.         i2c_ACK(0);                //因為只讀一字節數據，不發送ACK信號
     
164.         i2c_stop();   
     
165.        
     
166.         return 0;
     
167. }
     
168. 
     
169. /**
     
170. * UART初始化
     
171. * 波特率：9600
     
172. */
     
173. void uart_init(void)
     
174. {
     
175.     ET1=0;
     
176.     TMOD = 0x21;        // 定時器1工作在方式2（自動重裝）
     
177.     SCON = 0x50;        // 10位uart，允許串行接受
     
178. 
     
179.     TH1 = 0xFD;
     
180.     TL1 = 0xFD;
     
181. 
     
182.     TR1 = 1;
     
183. }
     
184. 
     
185. /**
     
186. * UART 發送一字節
     
187. */
     
188. void UART_Send_Byte(uint8 dat)
     
189. {
     
190.         SBUF = dat;
     
191.         while (TI == 0);
     
192.         TI = 0;
     
193. }
     
194. 
     
195. 
     
196. main()
     
197. {
     
198.         uint8 ans;
     
199. 
     
200.         uart_init();
     
201. 
     
202.         while(1)
     
203.         {
     
204. 
     
205.                 i2c_readbyte(0x43, &ans);
     
206.             
     
207.                 UART_Send_Byte(ans);
     
208.                 delay(50000);
     
209.         }
     
210. }
     

復制代碼

本程序下載鏈接（附帶PCF8591中文資料pdf資料）： PCF8591AD采樣.rar (459.16 KB, 下載次數: 948)

2015-4-8 22:46 上傳

點擊文件名下載附件

-------------------------------------------------------------------------------------

下面介紹PCF8591的DA輸出：

      忽然發現，已經寫到AD/DA這里來了。嚴格來說，已經不是51單片機的內容了，而是周邊應用電路的一些東西。這些東西涉及的知識面比較廣，什么都有可能提到。

      關于AD/DA，或者其它設備，我的學習思路是先模仿，再深究。

      因為無論是課本也好，器件手冊也好，大部分講的都是原理或者寄存器，起到的是一個工具書的作用，類似于語文課上用的字典。但是這就出現了一個問題，很多人想通過看課本或者看器件手冊的方式來掌握這些設備。

      這個思路有問題嗎？沒有問題嗎？

      還記得我剛才說的話么，它們就類似于語文課上用的字典，但是，有誰是通過看字典學會說話的！！！

      我們都是通過模仿別人學會說話的，遇到不認識的字才去查字典！但是很多人或者很多學校都把這兩件事的順序搞反了。

      記得之前我在英飛凌官網進行芯片選型，網頁都翻爛了，找不到合適的。因為英飛凌不是我家開的，我不能保證每次都能順利的找到我想要的東西。

      但是，我同事參加了一次電子展，在展會上遇到了英飛凌的展臺，然后問他們，他們一聽我們的需求，馬上找出一堆能滿足我們要求的芯片。

      這就是思路的問題！

      扯遠了，說回到DA控制。

DA轉換（Digital to Analog），是將數字量變成模擬量的一個過程。AD與DA剛好是相反的兩個過程，AD是把模擬信號變成單片機可識別的數字信號；DA是把單片機可識別的數字信號變成連續變化的模擬量。這兩種功能的應用范圍都非常廣泛！

      主要參數如下，具體什么意思就不講了，大家可以百度一下。（因為我編不出來了...）

1）分辯率(Resolution)

2） 轉換速率(Conversion Rate)

3）量化誤差 (Quantizing Error)

4）偏移誤差(Offset Error)

5）滿刻度誤差(Full Scale Error)

6）線性度(Linearity)

其他指標還有：絕對精度(Absolute Accuracy) ，相對精度(Relative Accuracy)，微分非線性，單調性和無錯碼，總諧波失真（Total Harmonic Distotortion縮寫THD）和積分非線性。

看到這么多參數，是不是很暈？

搞了這些年電子，感觸最深的有一點是：無論做什么，先求有，再求好！

不要總想一口吃個胖子，沒那么多天才。參數是很多，但是沒要求你一下子全都記住，甚至你可以只記一兩個。先把大致的應用流程跑一遍，跑下來，你才對這個設備有一個整體的概念，然后針對你的要求，比對相應的參數，進行修改、調試。

哪怕是在工作中，也不一定會考慮全部的參數。例如轉換時間，我到現在也沒認真看PIC內部的AD采樣轉換時間有多久，因為有些設備對實時性要求很低，速度慢一些也沒事。

然后是控制流程，認真看器件手冊的，或者看了昨天日志的，都知道是怎樣一個流程：

第一步：寫器件地址；

第二步：寫控制位。

第三步：寫入數據。

好了，上程序。通過DA輸出漸變電壓控制LED，形成呼吸燈的效果。里面有個警告：

*** WARNING L16: UNCALLED SEGMENT, IGNORED FOR OVERLAY PROCESS

      大家可以研究下，如何消除警告。

程序源碼如下：

1. /**********************51單片機學習例程************************
   
2. *  平臺： Keil U34 + STC89C52RD
   
3. *         名稱：IIC協議 PCF8591ADDA轉換        ，此程序通過IIC協議對DAAD芯片操作, 并輸出模擬量，用LED亮度漸變指示
   
4. *  編寫：起航
   
5. *  晶振:11.0592MHZ
   
6. ******************************************************************/
   
7. 
   
8. #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
   
9. #include <intrins.h> //包含NOP空指令函數_nop_();
   
10. 
    
11. #define AddWr 0x90   //寫數據地址
    
12. #define AddRd 0x91   //讀數據地址
    
13. 
    
14. sbit RST=P2^4;   //關掉時鐘芯片輸出
    
15. sbit Sda=P2^0;      //定義總線連接端口
    
16. sbit Scl=P2^1;
    
17. sbit Fm=P2^3;          //FM
    
18. sbit dula=P2^6;
    
19. sbit wela=P2^7;
    
20. // bit ADFlag;          //定義AD采樣標志位
    
21. unsigned char code Datatab[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//7段數共陰碼管段碼表
    
22. data unsigned char  Display[8];//定義臨時存放數碼管數值
    
23. /*------------------------------------------------
    
24.                     延時程序
    
25. ------------------------------------------------*/
    
26. void mDelay(unsigned char j)
    
27. {
    
28.   unsigned int i;
    
29.   for(;j>0;j--)
    
30.      {
    
31.           for(i=0;i<125;i++)
    
32.              {;}
    
33.           }
    
34.   }
    
35. /*------------------------------------------------
    
36.                     初始化定時器1
    
37. ------------------------------------------------*/
    
38. void Init_Timer1(void)
    
39. {
    
40. TMOD |= 0x10;                             
    
41. TH1=0xff;                              /* Init value */
    
42. TL1=0x00;
    
43. //PT1=1;                   /* 優先級    */
    
44. EA=1;                      /* interupt enable */
    
45. ET1=1;                     /* enable timer1 interrupt */
    
46. TR1=1;  
    
47. }
    
48. /*------------------------------------------------
    
49.                     啟動IIC總線
    
50. ------------------------------------------------*/
    
51.   void Start(void)
    
52.   {
    
53.    Sda=1;
    
54.    _nop_();
    
55.    Scl=1;
    
56.    _nop_();
    
57.    Sda=0;
    
58.    _nop_();
    
59.    Scl=0;
    
60.   }
    
61. 
    
62. 
    
63. /*------------------------------------------------
    
64.                     停止IIC總線
    
65. ------------------------------------------------*/
    
66.   void Stop(void)
    
67.   {
    
68.    Sda=0;
    
69.    _nop_();
    
70.    Scl=1;
    
71.    _nop_();
    
72.    Sda=1;
    
73.    _nop_();
    
74.    Scl=0;
    
75.    }
    
76. 
    
77. 
    
78. /*------------------------------------------------
    
79.                    應答IIC總線
    
80. ------------------------------------------------*/
    
81.    void Ack(void)
    
82.    {
    
83.     Sda=0;
    
84.         _nop_();
    
85.         Scl=1;
    
86.         _nop_();
    
87.         Scl=0;
    
88.         _nop_();
    
89.         }
    
90. 
    
91. /*------------------------------------------------
    
92.               發送一個字節
    
93. ------------------------------------------------*/
    
94.          void Send(unsigned char Data)
    
95.          {
    
96.           unsigned char BitCounter=8;
    
97.           unsigned char temp;
    
98. 
    
99.           do
    
100.             {
     
101.                  temp=Data;
     
102.                  Scl=0;
     
103.                  _nop_();
     
104.                  if((temp&0x80)==0x80)
     
105.                     Sda=1;
     
106.                  else
     
107.                     Sda=0;
     
108. 
     
109.                         Scl=1;
     
110.                         temp=Data<<1;
     
111.                         Data=temp;
     
112.                         BitCounter--;
     
113.                   }
     
114.           while(BitCounter);
     
115.               Scl=0;
     
116.           }
     
117. 
     
118. /*------------------------------------------------
     
119.                     寫入DA數模轉換值
     
120. ------------------------------------------------*/
     
121.           void DAC(unsigned char Data)
     
122.           {
     
123.                    Start();
     
124.                    Send(AddWr); //寫入芯片地址
     
125.                    Ack();
     
126.                    Send(0x40);  //寫入控制位，使能DAC輸出
     
127.                    Ack();
     
128.                    Send(Data);  //寫數據
     
129.                    Ack();
     
130.                    Stop();
     
131.                  
     
132.            }
     
133. 
     
134. 
     
135.         void fmg(void)//fm關
     
136.         {       
     
137.         Fm=1;        //                關 fm
     
138.         }
     
139.                  void cmg(void)//數碼管鎖存函數                   關時鐘DS1302
     
140.         {
     
141.         dula=1;
     
142.         P0=0x00;
     
143.         dula=0;
     
144.         wela=1;
     
145.         P0=0x00;
     
146.         wela=0;
     
147.         RST=0;                //                關時鐘DS1302
     
148.         }
     
149. /*------------------------------------------------
     
150.                    主程序
     
151. ------------------------------------------------*/
     
152.         void main()
     
153.         {
     
154.          unsigned char num;                   //DA數模輸出變量
     
155.    Init_Timer1();
     
156.          cmg();//數碼管鎖存
     
157.          fmg();
     
158.          while(1)
     
159.            {
     
160.        DAC(num);       //DA輸出，可以用LED模擬電壓變化
     
161.                    num++;          //累加，到256后溢出變為0，往復循環。顯示在LED上亮度逐漸變化
     
162.                    mDelay(20);     //延時用于清晰看出變化
     
163.            }
     
164.         }
     
165. 
     

復制代碼

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2015-4-8 22:46 上傳

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