JokerDebug

蓝桥杯单片机设计与开发_基础模块_PCF8591

May 18, 2021

Github代码仓库链接

一、前言

承接上文，本文将继续介绍剩余蓝桥杯涉及模块（PCF8591、AT24C02、PWM、串口通信、NE555以及超声波测距），为大家做出详细编程指导。

二、PCF8591 A/D 转换模块

笔者将基于蓝桥杯官方给的赛点资源包（蓝桥杯单片机设计与开发_赛点资源数据包）进行编程，为大家讲解编程调用各语句的含义，帮助大家编写温度传感器的程序，也便于大家记忆。

1、导入底层驱动代码

读者可下载赛点资源包，解压后可得到以下图片所示文件。 在这里插入图片描述 我们双击打开文件“3-底层驱动代码参考”文件，将得到以下 .c 和 .h 文件。接下来将 iic.c 和 iic.h 文件拷贝到工程所在文件夹中，并在编译器中将这两个文件导入，便可以开始编写程序了。 ![[Pasted image 20231020210509.png]]

2、PCF8591 A/D转换函数封装

首先，在编写驱动函数之前，我们需要在底层驱动代码 iic.c 文件中编写 A/D转换函数，即 模拟量转化为数字量 和 数字量转化为模拟量。我们可以打开赛点资源数据包中的文件“5-竞赛板芯片资料”。

在这里插入图片描述

打开“PCF8591”芯片手册。笔者将借助芯片手册中的资料编写温度读取函数并为大家讲解。 ![[Pasted image 20231020210729.png]]

模拟量转化成数字量：编写AD转换函数，具体每条代码的含义都已经注释，在这里将不再赘述。

// 模拟量转化成数字量
unsigned char PCF8591_ADC(unsigned char addr)     
{
	unsigned char date;
	
	IIC_Start();              //开启总线
	IIC_SendByte(0x90);       //0x90: 1001 0000  向PCF8091写数据
	IIC_WaitAck();            //等待应答
	IIC_SendByte(addr);       //写数据
	IIC_WaitAck();            //等待应答
	IIC_Stop();               //关闭总线
	
	IIC_Start();              //开启总线
	IIC_SendByte(0x91);       //0x91: 1001 0001  向PCF8091读数据
	IIC_WaitAck();            //等待应答
	date = IIC_RecByte();     //接受数据
	IIC_SendAck(1);           //发送fei应答：已经读完数据
	IIC_Stop();               //关闭总线
	
	return date;
}

其中，在编写模数转换函数指令可通过查阅芯片资料手册，不需要死记硬背。

  • PCF8591芯片地址前四位默认为 1001 即 9
  • 后四位 A2\A1\A0 视具体的接线而定，最低位为 0 则表示向芯片写数据，为 1 则表示从芯片读数据。

![[Pasted image 20231020210919.png]]

数字量转化成模拟量：编写DA转换函数。

// 数字量转化成模拟量
void PCF8591_DAC(unsigned char date)     
{
	IIC_Start();              //开启总线
	IIC_SendByte(0x90);       //0x90: 1001 0000  向PCF8091写数据
	IIC_WaitAck();            //等待应答
	IIC_SendByte(0x40);       //告诉芯片要输出模拟量，即DA
	IIC_WaitAck();            //等待应答
	IIC_SendByte(date);       //
	IIC_WaitAck();            //等待应答
	IIC_Stop();               //关闭总线
}

同样可以查阅上述芯片资料手册，第六位为 1 时即表示输出模拟量，以及其他位的含义在芯片中都可以查找到，在这里还是想强调一下：初学者一定要学会看芯片手册，学会看手册对于你的代码水平一定会有提升。 ![[Pasted image 20231020211515.png]]

在编写完时间读写函数后务必要在 iic.h 文件中声明函数，才可在主函数中调用。

#ifndef _IIC_H
#define _IIC_H

#include "STC15F2K60S2.h"
#include "intrins.h"

sbit SDA = P2^1;  /* 数据线 */
sbit SCL = P2^0;  /* 时钟线 */

unsigned char PCF8591_ADC(unsigned char addr);
void PCF8591_DAC(unsigned char date);

#endif

3、主函数调用

在主函数中调用时间模块底层函数，首先需要在主函数开头包含驱动 iic.h 头文件。

#include "STC15F2K60S2.h"
#include "iic.h"

main主函数 主程序调用比较简单，下文中实现了 采用PCF8591 D/A模块输出电压，并通过按键修改输出电压值；并通过PCF8591 A/D模块Rb2电压和A/D脚电压，并通过数码管显示。由于考虑初学者基础较为薄弱，因此将完整的 main.cpp 代码贴出来，包含中断函数、矩阵键盘、数码管显示等，并且在关键处进行了注释，希望对大家有所帮助。

// 包含头文件
#include "STC15F2K60S2.h"
#include "iic.h"

// 数据类型定义
#define u8 unsigned char
#define u16 unsigned int

// 8位数码管状态
u8 dspbuf[8] = {10,10,10,10,10,10,10,10};  
u8 code tab[] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff,0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10,0x89,0xc1,0xbf};
	             //  0 ,  1 ,  2 ,  3 ,  4 ,  5 ,  6 ,  7 ,  8 ,  9 , 灭 , 0. , 1. , 2. , 3. , 4. , 5. , 6. , 7. , 8. , 9. ,  H ,  U ,  -  ; 
	             //  0 ,  1 ,  2 ,  3 ,  4 ,  5 ,  6 ,  7 ,  8 ,  9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23  ;
u8 dspcom = 0,i;
bit key_flag = 0,iic_flag1 = 0,iic_flag2 = 0;

// 定时器初始化
void Timer0Init(void)		//2毫秒@12.000MHz
{
	AUXR |= 0x80;		//定时器时钟1T模式
	TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式
	TL0 = 0x40;		//设置定时初值
	TH0 = 0xA2;		//设置定时初值
	TF0 = 0;		//清除TF0标志
	TR0 = 1;		//定时器0开始计时
	
	ET0 = 1;		//开定时中断
	EA= 1;			//开总中断
}

// 573锁存器封装成函数
void door(u8 choose,u8 input)
{
	P2 = (P2 & 0x1f) | choose;
	P0 = input;
	P2 &= 0x1f;	
}

// 关数码管
void clo_num()
{
	dspbuf[0] = 10;
	dspbuf[1] = 10;
	dspbuf[2] = 10;
	dspbuf[3] = 10;
	dspbuf[4] = 10;
	dspbuf[5] = 10;
	dspbuf[6] = 10;
	dspbuf[7] = 10;
}

// 关灯、蜂鸣器、数码管
void all_init()	     
{
 	door(0x80,0xff);
	door(0xa0,0xaf);
	clo_num();
}

// 数码管显示函数
void display()
{			  
	door(0xe0,0xff);		//消隐

	door(0xc0,0x01<<dspcom);
	door(0xe0,tab[dspbuf[dspcom++]]);
	
	if(dspcom >= 8)     //or dspcom &= 0x07;
		dspcom = 0;
}

// 矩阵键盘，接KBD
u8 keypress = 0,keyvalue = 0xff,keyread = 0;
u8 Read_key(void)		                             
{
    u8 key_m,cal;
    
    P3 = 0xf0;P42=1;P44=1;
  	P36=P42;P37=P44;			   //变量替换
    key_m = (P3 & 0xf0);

    if(key_m != 0xf0) 
        keypress++;
   else
        keypress = 0; 
    
    if(keypress == 3)
    {
		  keypress = 0;
	  	keyread = 1;
		  switch(key_m)
        {
            case 0x70:cal = 0;break;                
            case 0xb0:cal = 1;break;    
            case 0xd0:cal = 2;break;    
            case 0xe0:cal = 3;break;
        }
        
        P3 = 0x0f;P42=0;P44=0;
				P36=P42;P37=P44;			   //变量替换
        key_m = (P3 & 0x0f);
        
			switch(key_m)
					{
							case 0x0e:keyvalue = (4*cal+7);break;                
							case 0x0d:keyvalue = (4*cal+6);break;    
							case 0x0b:keyvalue = (4*cal+5);break;    
							case 0x07:keyvalue = (4*cal+4);break;
					}
    }

    P3 = 0x0f;P42=0;P44=0;
		P36=P42;P37=P44;			                //变量替换
    key_m = (P3&0x0f);
	
    if((keyread == 1) && (key_m == 0x0f))
    {
        keyread = 0;
        return keyvalue;	
    }
    
    return 0xff;  
}

//````````````````````````````````主函数````````````````````````````````````
void main()		
{
	u8 key_re,iic_w = 0,vol = 0;
	int date_1,date_2;
	
	all_init();
	Timer0Init();

	// 数字量转为模拟量，此时可以在单片机D/A角上测到 200/255*5V 电压
	PCF8591_DAC(200);
	
 	while(1)
	{
		if(key_flag)			
		{
			key_flag = 0;
			key_re = Read_key();
			
			if(key_re != 0xff)
			{
				switch(key_re)
				{
					// 修改电压输出
					case 18:vol +=10;break;
					case 17:iic_w = 1;;break;
					case 16:iic_w = 0;
					        clo_num();break;
					default:break;
				}
				// 设置修改的电压输出值
				PCF8591_DAC(vol);
			}
		}
			// 定时采集Rb2电压大小
			if((iic_flag1) && (iic_w))
			{
				iic_flag1 = 0;
				date_1 = PCF8591_ADC(0);       //测Rb2电压
				date_1 = 5*date_1/255.0*100;

				dspbuf[0] = date_1/100+11;
				dspbuf[1] = date_1%100/10;
				dspbuf[2] = date_1%10; 
			}
			// 定时采集 A/D 引脚电压大小
			if((iic_flag2) && (iic_w))
			{
				iic_flag2 = 0;
				date_2 = PCF8591_ADC(3);      // 用A/D引脚测电压
				date_2 = 5*date_2/255.0*100;
				
				dspbuf[5] = date_2/100+11;
				dspbuf[6] = date_2%100/10;
				dspbuf[7] = date_2%10;
			}
	}
}

// 定时器0中断服务函数
void timer0() interrupt 1	  
{
	static u8  t_20ms = 0,t_100ms = 0;   //MAX = 500 ms

	//不需要重载装载值
	
	display();		//数码管显示函数放里面

	t_20ms++;
	t_100ms++;

	if(t_20ms >= 10)	//每20ms扫描一次按键
	{
		t_20ms = 0;
		key_flag = 1;
	}
	
	if(t_100ms == 100)      
	{
		iic_flag1 = 1;
	}
	if(t_100ms == 200)
	{
		t_100ms = 0;
		iic_flag2 = 1;
	}
}

至此，本次 PCF8591 A/D转换模块已介绍完毕。

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Written by JokerDebug who works at Southeast University, Nanjing, China You can follow me on Github