PCF8591是一個(gè)單電源低功耗的8位 CMOS 數(shù)據(jù)采集器件，具有4路模擬輸入，1路模擬輸出和一個(gè)串行 I2C 總線接口用來(lái)與單片機(jī)通信。與前面講過(guò)的 24C02 類似，3個(gè)地址引腳 A0、A1、A2 用于編程硬件地址，允許最多8個(gè)器件連接到 I2C 總線而不需要額外的片選電路。器件的地址、控制以及數(shù)據(jù)都是通過(guò) I2C 總線來(lái)傳輸，我們先看一下 PCF8591 的原理圖，如圖17-3所示。

圖17-3 PCF8591 原理圖

其中引腳1、2、3、4是4路模擬輸入，引腳5、6、7是 I2C 總線的硬件地址，8腳是數(shù)字地 GND，9腳和10腳是 I2C 總線的 SDA 和 SCL。12腳是時(shí)鐘選擇引腳，如果接高電平表示用外部時(shí)鐘輸入，接低電平則用內(nèi)部時(shí)鐘，我們這套電路用的是內(nèi)部時(shí)鐘，因此12腳直接接 GND，同時(shí)11腳懸空。13腳是模擬地 AGND，在實(shí)際開發(fā)中，如果有比較復(fù)雜的模擬電路，那么 AGND 部分在布局布線上要特別處理，而且和 GND 的連接也有多種方式，這里大家先了解即可。在我們板子上沒(méi)有復(fù)雜的模擬部分電路，所以我們把 AGND 和 GND 接到一起。14腳是基準(zhǔn)源，15腳是 DAC 的模擬輸出，16腳是供電電源 VCC。

PCF8591 的 ADC 是逐次逼近型的，轉(zhuǎn)換速率算是中速，但是它的速度瓶頸在 I2C 通信上。由于 I2C 通信速度較慢，所以最終的PCF8591 的轉(zhuǎn)換速度，直接取決于I2C 的通信速率。由于 I2C 速度的限制，所以 PCF8591 得算是個(gè)低速的 AD 和 DA 的集成，主要應(yīng)用在一些轉(zhuǎn)換速度要求不高，希望成本較低的場(chǎng)合，比如電池供電設(shè)備，測(cè)量電池的供電電壓，電壓低于某一個(gè)值，報(bào)警提示更換電池等類似場(chǎng)合。

Vref 基準(zhǔn)電壓的提供有兩種方法。一是采用簡(jiǎn)易的原則，直接接到 VCC 上去，但是由于 VCC 會(huì)受到整個(gè)線路的用電功耗情況影響，一來(lái)不是準(zhǔn)確的 5 V，實(shí)測(cè)大多在 4.8 V 左右，二來(lái)隨著整個(gè)系統(tǒng)負(fù)載情況的變化會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，所以只能用在簡(jiǎn)易的、對(duì)精度要求不高的場(chǎng)合。方法二是使用專門的基準(zhǔn)電壓器件，比如 TL431，它可以提供一個(gè)精度很高的 2.5 V 的電壓基準(zhǔn)，這是我們通常采用的方法。如圖17-4所示。

圖17-4 PCF8591 基準(zhǔn)與對(duì)外接口原理圖

圖中 J17 是雙排插針，大家可以根據(jù)自己的需求選擇跳線帽短接還是使用杜邦線連接其它外部電路，二者都是可以的。在這個(gè)地方，我們直接把 J17 的3腳和4腳用跳線帽短路起來(lái)，那么現(xiàn)在 Vref 的基準(zhǔn)源就是 2.5 V 了。分別把5和6、7和8、9和10、11和12用跳線帽短接起來(lái)的話，那么我們的 AIN0 實(shí)測(cè)的就是電位器的分壓值，AIN1 和 AIN2 測(cè)的是 GND 的值，AIN3測(cè)的是 +5 V 的值。這里需要注意的是，AIN3 雖然測(cè)的是 +5 V 的值，但是對(duì)于 AD 來(lái)說(shuō)，只要輸入信號(hào)超過(guò) Vref 基準(zhǔn)源，它得到的始終都是最大值，即255，也就是說(shuō)它實(shí)際上無(wú)法測(cè)量超過(guò)其 Vref 的電壓信號(hào)的。需要注意的是，所有輸入信號(hào)的電壓值都不能超過(guò) VCC，即 +5 V，否則可能會(huì)損壞 ADC 芯片。