普中51单片机ad模数转换

普中51单片机本身不具备内置的模数转换（ADC）模块，因此实现AD转换通常需要外接ADC芯片，例如PCF8591。该芯片通过I²C总线与51单片机通信，支持4路模拟输入，并具有1路DAC输出[^1]。 ### 硬件连接 在本项目中，PCF8591的SDA和SCL引脚分别连接到51单片机的P2.0和P2.1引脚，用于I²C通信。模拟信号接入PCF8591的AIN0通道，经过AD转换后，数据通过I²C传输至单片机处理并显示于数码管上[^1]。 ### I²C通信协议实现 由于51单片机没有硬件I²C接口，需通过软件模拟I²C时序。以下是I²C的基本操作函数： ```c #include <reg52.h> sbit SDA = P2^0; sbit SCL = P2^1; void DelayUs(unsigned int us) { while(us--) { _nop_(); } } void I2C_Start() { SDA = 1; SCL = 1; DelayUs(5); SDA = 0; DelayUs(5); SCL = 0; } void I2C_Stop() { SDA = 0; SCL = 1; DelayUs(5); SDA = 1; DelayUs(5); } void I2C_WriteByte(unsigned char dat) { unsigned char i; for(i=0; i<8; i++) { if(dat & 0x80) SDA = 1; else SDA = 0; dat <<= 1; DelayUs(2); SCL = 1; DelayUs(5); SCL = 0; } } ``` ### PCF8591初始化与读取AD值 以下代码展示了如何配置PCF8591并读取AIN0通道的模拟电压值： ```c void PCF8591_Write(unsigned char cmd, unsigned char val) { I2C_Start(); I2C_WriteByte(0x90); // PCF8591地址 I2C_WriteByte(cmd); // 控制字 I2C_WriteByte(val); // 写入数据 I2C_Stop(); } unsigned char PCF8591_Read(unsigned char cmd) { unsigned char val; I2C_Start(); I2C_WriteByte(0x90); // 地址+写位 I2C_WriteByte(cmd); // 控制字 I2C_Start(); // 重复起始条件 I2C_WriteByte(0x91); // 地址+读位 val = I2C_ReadByte(); // 读取数据 I2C_Stop(); return val; } ``` ### 数码管显示部分 数码管显示部分采用共阳极七段数码管，使用74HC595驱动芯片进行段选控制。以下为基本的数码管驱动逻辑： ```c unsigned char code seg_code[] = {0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80, 0x90}; // 0~9 void DisplayNumber(unsigned char pos, unsigned char num) { switch(pos) { case 0: P0 = 0x01; break; // 选择第一位 case 1: P0 = 0x02; break; // 选择第二位 // ... 其他位置根据实际电路设置 } P1 = seg_code[num]; // 显示数字 } ``` ### 完整流程 主程序循环中不断读取PCF8591的AIN0通道值，并将其转换为电压值后，在数码管上显示出来： ```c void main() { unsigned char ad_value; float voltage; unsigned char digit[3]; while(1) { ad_value = PCF8591_Read(0x40); // 选择AIN0通道 voltage = (float)ad_value * 5.0 / 255.0; // 转换为电压值 digit[0] = (unsigned char)(voltage / 1.0); // 整数部分 digit[1] = (unsigned char)((voltage - digit[0]) * 10.0); // 小数点后一位 digit[2] = (unsigned char)((((voltage - digit[0]) * 10.0) - digit[1]) * 10.0); // 第二位小数 DisplayNumber(0, digit[0]); DelayMs(100); DisplayNumber(1, digit[1]); DelayMs(100); DisplayNumber(2, digit[2]); DelayMs(100); } } ``` 该项目不仅涉及51单片机的基础编程，还涵盖了I²C总线协议的理解、ADC芯片的配置与使用、以及数码管的动态扫描显示技术，是嵌入式系统开发中的一个综合性实践案例。