PCF8591的通信接口是I2C，那么编程肯定是符合这个协议的。单片机对PCF8591进行初始化，一共发送三个字节即可。第一个字节，和EEPROM类似，第一个字节是地址字节，其中7位代表地址，1位代表读写方向。地址高4位固定是1001，低三位是A2，A1，A0，这三位我们电路上都接了GND，因此也就是000，如图1所示。
图1PCF8591地址字节
发送到PCF8591的第二个字节将被存储在控制寄存器，用于控制PCF8591的功能。其中第3位和第7位是固定的0，另外6位各自有各自的作用，如图2所示，我逐一介绍。
图2PCF8591控制字节
控制字节的第6位是DA使能位，这一位置1表示DA输出引脚使能，会产生模拟电压输出功能。第4位和第5位可以实现把PCF8591的4路模拟输入配置成单端模式和差分模式，单端模式和差分模式的区别，我们17.4章节有介绍，这里大家只需要知道这两位是配置AD输入方式的控制位即可，如图3所示。
图3PCF8591模拟输入配置方式
控制字节的第2位是自动增量控制位，自动增量的意思就是，比如我们一共有4个通道，当我们全部使用的时候，读完了通道0，下一次再读，会自动进入通道1进行读取，不需要我们指定下一个通道，由于A/D每次读到的数据，都是上一次的转换结果，所以同学们在使用自动增量功能的时候，要特别注意，当前读到的是上一个通道的值。为了保持程序的通用性，我们的代码没有使用这个功能，直接做了一个通用的程序。
控制字节的第0位和第1位就是通道选择位了，00、01、10、11代表了从0到3的一共4个通道选择。
发送给PCF8591的第三个字节D/A数据寄存器，表示D/A模拟输出的电压值。D/A模拟我们一会介绍，大家知道这个字节的作用即可。我们如果仅仅使用A/D功能的话，就可以不发送第三个字节。
下面我们用一个程序，把AIN0、AIN1、AIN3测到的电压值显示在液晶上，同时大家可以转动电位器，会发现AIN0的值发生变化。
/***********************lcd1602.c文件程序源代码*************************/
#include<reg52.h>
#defineLCD1602_DBP0
sbitLCD1602_RS=P1^0;
sbitLCD1602_RW=P1^1;
sbitLCD1602_E=P1^5;
voidLcdWaitReady()//等待液晶准备好
{
unsignedcharsta;
LCD1602_DB=0xFF;
LCD1602_RS=0;
LCD1602_RW=1;
do
{
LCD1602_E=1;
sta=LCD1602_DB;//读取状态字
LCD1602_E=0;
}while(sta&0x80);//bit7等于1表示液晶正忙，重复检测直到其等于0为止
}
voidLcdWriteCmd(unsignedcharcmd)//写入命令函数
{
LcdWaitReady();
LCD1602_RS=0;
LCD1602_RW=0;
LCD1602_DB=cmd;
LCD1602_E=1;
LCD1602_E=0;
}
voidLcdWriteDat(unsignedchardat)//写入数据函数
{
LcdWaitReady();
LCD1602_RS=1;
LCD1602_RW=0;
LCD1602_DB=dat;
LCD1602_E=1;
LCD1602_E=0;
}
voidLcdShowStr(unsignedcharx,unsignedchary,constunsignedchar*str)//显示字符串，屏幕起始坐标(x,y)，字符串指针str
{
unsignedcharaddr;
//由输入的显示坐标计算显示RAM的地址
if(y==0)
addr=0x00+x;//第一行字符地址从0x00起始
else
addr=0x40+x;//第二行字符地址从0x40起始
//由起始显示RAM地址连续写入字符串
LcdWriteCmd(addr|0x80);//写入起始地址
while(*str!=' ')//连续写入字符串数据，直到检测到结束符
{
LcdWriteDat(*str);
str++;
}
}
voidLcdInit()//液晶初始化函数
{
LcdWriteCmd(0x38);//16*2显示，5*7点阵，8位数据接口
LcdWriteCmd(0x0C);//显示器开，光标关闭
LcdWriteCmd(0x06);//文字不动，地址自动+1
LcdWriteCmd(0x01);//清屏
}
/***********************I2C.c文件程序源代码*************************/
#include<reg52.h>
#include<intrins.h>
#defineI2CDelay(){_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}
sbitI2C_SCL=P3^7;
sbitI2C_SDA=P3^6;
voidI2CStart()//产生总线起始信号
{
I2C_SDA=1;//首先确保SDA、SCL都是高电平
I2C_SCL=1;
I2CDelay();
I2C_SDA=0;//先拉低SDA
I2CDelay();
I2C_SCL=0;//再拉低SCL
}
voidI2CStop()//产生总线停止信号
{
I2C_SCL=0;//首先确保SDA、SCL都是低电平
I2C_SDA=0;
I2CDelay();
I2C_SCL=1;//先拉高SCL
I2CDelay();
I2C_SDA=1;//再拉高SDA
I2CDelay();
}
bitI2CWrite(unsignedchardat)//I2C总线写操作，待写入字节dat，返回值为应答状态
{
bitack;//用于暂存应答位的值
unsignedcharmask;//用于探测字节内某一位值的掩码变量
for(mask=0x80;mask!=0;mask>>=1)//从高位到低位依次进行
{
if((mask&dat)==0)//该位的值输出到SDA上
I2C_SDA=0;
else
I2C_SDA=1;
I2CDelay();
I2C_SCL=1;//拉高SCL
I2CDelay();
I2C_SCL=0;//再拉低SCL，完成一个位周期
}
I2C_SDA=1;//8位数据发送完后，主机释放SDA，以检测从机应答
I2CDelay();
I2C_SCL=1;//拉高SCL
ack=I2C_SDA;//读取此时的SDA值，即为从机的应答值
I2CDelay();
I2C_SCL=0;//再拉低SCL完成应答位，并保持住总线
return(~ack);//应答值取反以符合通常的逻辑：0=不存在或忙或写入失败，1=存在且空闲或写入成功
}
unsignedcharI2CReadNAK()//I2C总线读操作，并发送非应答信号，返回值为读到的字节
{
unsignedcharmask;
unsignedchardat;
I2C_SDA=1;//首先确保主机释放SDA
for(mask=0x80;mask!=0;mask>>=1)//从高位到低位依次进行
{
I2CDelay();
I2C_SCL=1;//拉高SCL
if(I2C_SDA==0)//读取SDA的值
dat&=~mask;//为0时，dat中对应位清零
else
dat|=mask;//为1时，dat中对应位置1
I2CDelay();
I2C_SCL=0;//再拉低SCL，以使从机发送出下一位
}
I2C_SDA=1;//8位数据发送完后，拉高SDA，发送非应答信号
I2CDelay();
I2C_SCL=1;//拉高SCL
I2CDelay();
I2C_SCL=0;//再拉低SCL完成非应答位，并保持住总线
returndat;
}
unsignedcharI2CReadACK()//I2C总线读操作，并发送应答信号，返回值为读到的字节
{
unsignedcharmask;
unsignedchardat;
I2C_SDA=1;//首先确保主机释放SDA
for(mask=0x80;mask!=0;mask>>=1)//从高位到低位依次进行
{
I2CDelay();
I2C_SCL=1;//拉高SCL
if(I2C_SDA==0)//读取SDA的值
dat&=~mask;//为0时，dat中对应位清零
else
dat|=mask;//为1时，dat中对应位置1
I2CDelay();
I2C_SCL=0;//再拉低SCL，以使从机发送出下一位
}
I2C_SDA=0;//8位数据发送完后，拉低SDA，发送应答信号
I2CDelay();
I2C_SCL=1;//拉高SCL
I2CDelay();
I2C_SCL=0;//再拉低SCL完成应答位，并保持住总线
returndat;
}
/***********************main.c文件程序源代码*************************/
#include<reg52.h>
bitflag300ms=1;//300ms定时标志
unsignedcharT0RH=0;//T0重载值的高字节
unsignedcharT0RL=0;//T0重载值的低字节
unsignedcharGetADCValue(unsignedcharchn);
voidValueToString(unsignedchar*str,unsignedcharval);
voidConfigTimer0(unsignedintms);
externvoidLcdInit();
externvoidLcdShowStr(unsignedcharx,unsignedchary,constunsignedchar*str);
externvoidI2CStart();
externvoidI2CStop();
externunsignedcharI2CReadACK();
externunsignedcharI2CReadNAK();
externbitI2CWrite(unsignedchardat);
voidmain()
{
unsignedcharval;
unsignedcharstr[10];
EA=1;//开总中断
ConfigTimer0(10);//配置T0定时10ms
LcdInit();//初始化液晶
LcdShowStr(0,0,"AIN0AIN1AIN3");//显示通道指示
while(1)
{
if(flag300ms)
{
flag300ms=0;
//显示通道0的电压
val=GetADCValue(0);//获取ADC通道0的转换值
ValueToString(str,val);//转为字符串格式的电压值
LcdShowStr(0,1,str);//显示到液晶上
//显示通道1的电压
val=GetADCValue(1);
ValueToString(str,val);
LcdShowStr(6,1,str);
//显示通道3的电压
val=GetADCValue(3);
ValueToString(str,val);
LcdShowStr(12,1,str);
}
}
}
unsignedcharGetADCValue(unsignedcharchn)//读取当前的ADC转换值，chn为ADC通道号0-3
{
unsignedcharval;
I2CStart();
if(!I2CWrite(0x48<<1))//寻址PCF8591，如未应答，则停止操作并返回0
{
I2CStop();
return0;
}
I2CWrite(0x40|chn);//写入控制字节，选择转换通道
I2CStart();
I2CWrite((0x48<<1)|0x01);//寻址PCF8591，指定后续为读操作
I2CReadACK();//先空读一个字节，提供采样转换时间
val=I2CReadNAK();//读取刚刚转换完的值
I2CStop();
returnval;
}
voidValueToString(unsignedchar*str,unsignedcharval)//ADC转换值转为实际电压值的字符串形式
{
val=(val*25)/255;//电压值=转换结果*2.5V/255，式中的25隐含了一位十进制小数
str[0]=(val/10)+'0';//整数位字符
str[1]='.';//小数点
str[2]=(val%10)+'0';//小数位字符
str[3]='V';//电压单位
str[4]=' ';//结束符
}
voidConfigTimer0(unsignedintms)//T0配置函数
{
unsignedlongtmp;
tmp=11059200/12;//定时器计数频率
tmp=(tmp*ms)/1000;//计算所需的计数值
tmp=65536-tmp;//计算定时器重载值
tmp=tmp+12;//修正中断响应延时造成的误差
T0RH=(unsignedchar)(tmp>>8);//定时器重载值拆分为高低字节
T0RL=(unsignedchar)tmp;
TMOD&=0xF0;//清零T0的控制位
TMOD|=0x01;//配置T0为模式1
TH0=T0RH;//加载T0重载值
TL0=T0RL;
ET0=1;//使能T0中断
TR0=1;//启动T0
}
voidInterruptTimer0()interrupt1//T0中断服务函数
{
staticunsignedchartmr300ms=0;
TH0=T0RH;//定时器重新加载重载值
TL0=T0RL;
tmr300ms++;
if(tmr300ms>=30)//定时300ms
{
tmr300ms=0;
flag300ms=1;
}
}
细心阅读程序的同学会发现，我们程序在进行A/D读取数据的时候，共使用了两条程序去读了2个字节。I2CReadACK();val=I2CReadNAK();PCF8591的转换时钟是I2C的SCL，而A/D的特点是每次读到的都是上一次的转换结果，因此我们这里第一条语句的作用是产生一个整体的SCL时钟提供给PCF8591进行A/D转换，第二次是读取当前的转换结果。如果我们只使用第二条语句的话，每次读到的都是上一次的转换结果。