PCF8591是一個單電源低功耗的8位 CMOS 數據采集器件，具有4路模擬輸入，1路模擬輸出和一個串行 I2C 總線接口用來與單片機通信。與前面講過的 24C02 類似，3個地址引腳 A0、A1、A2 用于編程硬件地址，允許最多8個器件連接到 I2C 總線而不需要額外的片選電路。器件的地址、控制以及數據都是通過 I2C 總線來傳輸，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腳是數字地 GND，9腳和10腳是 I2C 總線的 SDA 和 SCL。12腳是時鐘選擇引腳，如果接高電平表示用外部時鐘輸入，接低電平則用內部時鐘，我們這套電路用的是內部時鐘，因此12腳直接接 GND，同時11腳懸空。13腳是模擬地 AGND，在實際開發中，如果有比較復雜的模擬電路，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。在我們板子上沒有復雜的模擬部分電路，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 得算是個低速的 AD 和 DA 的集成，主要應用在一些轉換速度要求不高，希望成本較低的場合，比如電池供電設備，測量電池的供電電壓，電壓低于某一個值，報警提示更換電池等類似場合。

Vref 基準電壓的提供有兩種方法。一是采用簡易的原則，直接接到 VCC 上去，但是由于 VCC 會受到整個線路的用電功耗情況影響，一來不是準確的 5 V，實測大多在 4.8 V 左右，二來隨著整個系統負載情況的變化會產生波動，所以只能用在簡易的、對精度要求不高的場合。方法二是使用專門的基準電壓器件，比如 TL431，它可以提供一個精度很高的 2.5 V 的電壓基準，這是我們通常采用的方法。如圖17-4所示。

?

?

圖17-4 PCF8591 基準與對外接口原理圖

圖中 J17 是雙排插針，大家可以根據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。在這個地方，我們直接把 J17 的3腳和4腳用跳線帽短路起來，那么現在 Vref 的基準源就是 2.5 V 了。分別把5和6、7和8、9和10、11和12用跳線帽短接起來的話，那么我們的 AIN0 實測的就是電位器的分壓值，AIN1 和 AIN2 測的是 GND 的值，AIN3測的是 +5 V 的值。這里需要注意的是，AIN3 雖然測的是 +5 V 的值，但是對于 AD 來說，只要輸入信號超過 Vref 基準源，它得到的始終都是最大值，即255，也就是說它實際上無法測量超過其 Vref 的電壓信號的。需要注意的是，所有輸入信號的電壓值都不能超過 VCC，即 +5 V，否則可能會損壞 ADC 芯片。