蓝桥杯单片机——西风版第八讲PCF8591芯片笔记

读 PCF8591 其他通道：直接改AD_Read()的参数为0x400x410x42（对应 AIN0~AIN2）。读其他 I²C 外设：先改底层的 I²C 设备地址（0x90→对应外设地址），再改AD_Read()的参数为该外设的控制字节。核心原则：不同外设的 “I²C 地址” 和 “控制字节规则” 不同，必须对照外设手册改这两个关键值。

Damce_

115人浏览 · 2026-03-06 02:21:02

Damce_ · 2026-03-06 02:21:02 发布

PCF8591 芯片在板子上的作用 🎛️

PCF8591 是一款8 位模数 / 数模转换芯片，核心作用是帮单片机 “看懂” 模拟世界、“控制” 模拟设备：

模数转换（ADC）：把温度、光照、电压这类连续变化的模拟信号，转换成单片机能处理的 0~255 数字值。
数模转换（DAC）：把单片机输出的数字值，转换成模拟电压，用来控制 LED 亮度、蜂鸣器音调等。

它通过 I²C 总线和单片机通信，只需要两根线（SDA/SCL）就能实现多路模拟信号的采集和输出，非常节省单片机引脚。

补充说明

地址 0x90/0x91 是 PCF8591 的默认 I²C 地址，如果板子上有地址跳线，地址可能会变化，需要根据硬件修改代码里的地址值。
读取到的数字值（0~255）只是 ADC 的原始结果，需要结合传感器的 datasheet 才能换算成有意义的物理单位（如℃、lux）。

先搞懂 I²C 协议是什么 🤔

I²C（也叫 IIC）是一种串行通信协议，就像单片机和外设（比如传感器、显示屏）之间的 “对话规则”。

它只需要两根线：
- SDA：数据线（Serial Data），负责传数据
- SCL：时钟线（Serial Clock），负责同步节奏
通信规则：
- 总线空闲时，SDA 和 SCL 都保持高电平（1）
- 数据只能在 SCL 为低电平时改变，SCL 为高电平时保持稳定，这样接收方才好采样

unsigned char Ad_Read(unsigned char addr)

一、先搞懂几个关键概念

地址 0x90 / 0x91：
- 0x90：二进制 10010000，表示 “主机向 PCF8591 写数据”（写模式）。
- 0x91：二进制 10010001，表示 “主机从 PCF8591 读数据”（读模式）。
addr 参数：用来指定要读取 PCF8591 上的哪一个 ADC 通道（AIN0~AIN3）。

二、逐行解读 `Ad_Read` 函数

unsigned char Ad_Read(unsigned char addr)
{
    unsigned char temp;

    // 1. 发送I2C开始条件
    IIC_Start();

    // 2. 发送PCF8591的写地址（0x90），告诉芯片“我要给你发数据了”
    IIC_SendByte(0x90);
    // 3. 等待PCF8591应答，确认它收到了地址
    IIC_WaitAck();

    // 4. 发送要读取的ADC通道地址（addr），告诉芯片“我要读这个通道的数据”
    IIC_SendByte(addr);
    // 5. 再次等待PCF8591应答，确认它收到了通道号
    IIC_WaitAck();

    // 6. 再次发送I2C开始条件（重复起始条件），切换通信方向为“读”
    IIC_Start();
    // 7. 发送PCF8591的读地址（0x91），告诉芯片“现在我要读数据了”
    IIC_SendByte(0x91);
    // 8. 等待PCF8591应答，确认它准备好发送数据
    IIC_WaitAck();

    // 9. 接收PCF8591返回的AD转换结果（一个字节）
    temp = IIC_RecByte();
    // 10. 发送非应答（NACK），告诉芯片“数据读完了，不用再发了”
    IIC_SendAck(1);

    // 11. 发送I2C停止条件，结束本次通信
    IIC_Stop();

    // 12. 返回读取到的AD值
    return temp;
}

`void Da_Write(unsigned char addr)`

一、先搞懂这个函数在干嘛

Da_Write(unsigned char addr) 是用来控制 PCF8591 的 DAC 输出模拟电压的函数。

输入参数 addr：是一个 0~255 的数字值，对应 DAC 输出的 0~5V 电压。
输出：PCF8591 的 AOUT 引脚会输出一个和 addr 成正比的模拟电压。

二、逐行解读 `Da_Write` 函数

void Da_Write(unsigned char addr)
{
    // 1. 发送I2C开始条件，告诉所有设备“通信要开始了”
    IIC_Start();

    // 2. 发送PCF8591的写地址（0x90），告诉芯片“我要给你发数据了”
    IIC_SendByte(0x90);
    // 3. 等待PCF8591应答，确认它收到了地址
    IIC_WaitAck();

    // 4. 发送控制字节（0x41），告诉芯片“我要启用DAC功能”
    IIC_SendByte(0x41);
    // 5. 再次等待PCF8591应答，确认它收到了控制指令
    IIC_WaitAck();

    // 6. 发送DAC的值（addr），告诉芯片“你要输出的电压对应的数字值是这个”
    IIC_SendByte(addr);
    // 7. 再次等待PCF8591应答，确认它收到了DAC值
    IIC_WaitAck();

    // 8. 发送I2C停止条件，结束本次通信
    IIC_Stop();
}

三、对照左侧的通信时序图理解

S（START）：IIC_Start()，通信开始。
ADDRESS + W（0x90）：IIC_SendByte(0x90)，主机说 “我要写”。
A（ACK from PCF8591）：IIC_WaitAck()，芯片点头 “收到，你说”。
CONTROL BYTE（0x41）：IIC_SendByte(0x41)，主机说 “启用 DAC”。
A（ACK from PCF8591）：IIC_WaitAck()，芯片点头 “好的，DAC 已启用”。
DATA BYTE（addr）：IIC_SendByte(addr)，主机说 “输出这个值对应的电压”。
A（ACK from PCF8591）：IIC_WaitAck()，芯片点头 “收到，正在输出”。
P（STOP）：IIC_Stop()，通信结束。

四、关键细节补充（小白必看）

1. 控制字节 `0x41` 是什么意思？

0x41 的二进制是 0100 0001，对应 PCF8591 的控制字节：

0100：固定的 DAC 启用位。
0001：启用 DAC 输出，并关闭 ADC 通道（因为我们现在只用 DAC 功能）。

2. `addr` 和输出电压的关系？

PCF8591 的 DAC 是 8 位的，所以：

输出电压 = addr / 255 * 参考电压（通常是 5V）。
比如：addr = 102 → 102 / 255 * 5V = 2V，芯片就会输出 2V。

3. 为什么可以连续改变 DAC 值？

如图注所说：“6 到 7 步可以一直循环进行，只要没有重新 I2C 开始信号，或者结束信号，DAC 输出就一直是最后一个输出的值。”

意思是：你可以在一次 IIC_Start() 之后，连续多次调用 IIC_SendByte(addr)，每次发送新的 addr，芯片的输出电压就会立刻跟着变，不需要每次都重新发开始和停止条件，这样效率更高。

五、和之前 `Ad_Read` 的对比

函数名	功能	通信方向	关键字节
`Ad_Read`	读取 ADC 采集的电压	读（R）	地址 0x91，控制字节 0x43
`Da_Write`	控制 DAC 输出的电压	写（W）	地址 0x90，控制字节 0x41

使用方法

1. 头文件引入（PCF8591 的驱动入口）

#include "iic.h"//数模转换底层驱动头文件

这个头文件里包含了我们之前聊的 AD_Read()（读 ADC）、DA_Write()（写 DAC）等操作 PCF8591 的函数，是和芯片通信的 “桥梁”。

2. 核心变量（存储 PCF8591 采集 / 输出的电压）

float Voltage;//实时电压变量（PCF8591 ADC采集到的电压）
float Voltage_Output;//实时电压输出变量（要通过PCF8591 DAC输出的电压）

3. ADC 读取（PCF8591 采集模拟电压）

Voltage = AD_Read(0x43) / 51.0;//实时读取RB2电压数据

4. DAC 输出（PCF8591 输出模拟电压）

DA_Write(Voltage_Output);//电压输出

这是代码里PCF8591 的写操作：

DA_Write() 是底层驱动函数（对应 PCF8591 的 DAC 功能），作用是把 Voltage_Output（比如 2V）转换成对应的数字值，通过 I²C 发给 PCF8591，芯片再把这个数字值转换成模拟电压，从 AOUT 引脚输出。
比如：Voltage_Output=2V → 底层会把 2V 换算成 2*51=102（因为 5V 对应 255，2V 对应 102），然后发给 PCF8591，芯片就会从 AOUT 引脚输出 2V 模拟电压。

AD_Read(0x43)如果是读其他外设呢，怎么改

我用小白能听懂的方式，告诉你怎么修改 AD_Read() 的参数，适配不同外设 / 通道，核心是搞懂PCF8591 的控制字节规则👇

一、先搞懂 `0x43` 是什么（PCF8591 控制字节）

AD_Read() 的参数本质是 PCF8591 的控制字节（8 位），二进制格式如下：

it7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 0 1/0 1/0 1/0 0 1 1 1 └─┘ └─────┬─────┘ └─────────┬─────────┘ 固定0 通道选择位功能配置位

bit0-bit2（低 3 位）：固定为 111（对应十进制 7），表示启用 ADC、自动增量模式（读一次后通道自动 + 1）。
bit4-bit6（中间 3 位）：决定读取哪个 ADC 通道（AIN0~AIN3），这是修改的核心！

二、不同通道的参数对照表（直接抄用）

PCF8591 有 4 路模拟输入（AIN0~AIN3），对应不同外设（比如光敏、热敏、电位器），参数如下：

要读取的外设 / 通道	控制字节（16 进制）	对应二进制	说明
AIN0（比如光敏）	0x40	0100 0000	读第 0 路模拟信号
AIN1（比如热敏）	0x41	0100 0001	读第 1 路模拟信号
AIN2（比如电位器）	0x42	0100 0010	读第 2 路模拟信号
AIN3（你的 RB2）	0x43	0100 0011	读第 3 路模拟信号（原代码）

举例修改：

想读 AIN0（光敏传感器）：AD_Read(0x40)
想读 AIN1（热敏传感器）：AD_Read(0x41)
想读 AIN2（电位器）：AD_Read(0x42)
想读 AIN3（原 RB2）：AD_Read(0x43)（不变）

三、如果不是 PCF8591，而是其他 I²C 外设？

如果要读的不是 PCF8591，而是其他 I²C 外设（比如温湿度传感器、另一个 ADC 芯片），修改逻辑分 2 步：

步骤 1：修改 I²C 设备地址（底层 `iic.h` 里改）

不同外设的 I²C 地址不同：

PCF8591 默认地址：0x90（写）/ 0x91（读）
比如 BH1750（光敏）：0xA0（写）/ 0xA1（读）
比如 DS18B20（温度，注：不是 I²C 但举例）：地址是 0x28

需要在 AD_Read() 底层函数里，把 0x90/0x91 改成对应外设的 I²C 地址。

步骤 2：修改控制字节（`AD_Read()` 的参数）

不同外设的 “控制字节” 规则不同：

PCF8591：控制字节是 “通道选择 + 功能配置”（如 0x43）
BH1750：控制字节是 “测量模式”（如 0x01 表示连续高精度测量）
其他 ADC 芯片：控制字节可能是 “分辨率 + 通道”

举例：读 BH1750 光敏传感器（替换 PCF8591）

// 原代码（读PCF8591 AIN3）
Voltage = AD_Read(0x43) / 51.0;

// 修改后（读BH1750）
// 1. 先改底层 AD_Read 里的地址为 0xA0/0xA1
// 2. 再改参数为 BH1750 的控制字节
unsigned int light = AD_Read(0x01); // 0x01 是BH1750的测量模式

四、小白实操建议（避坑）

先确认硬件连接：要读的外设必须接对 PCF8591 的对应通道（比如 AIN0 接光敏，就用 0x40）。
先查外设手册：非 PCF8591 外设，先找 datasheet 确认 2 个关键值：
- 设备的 I²C 读写地址（比如 0xA0/0xA1）
- 控制字节的含义（比如 “读通道 1” 对应的 16 进制值）
测试验证：改完参数后，用数码管显示数值，看是否有合理变化（比如拧电位器，数值跟着变）。