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();
}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
}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();
}
END!
