基于MCP4725 DAC設計一個使用Raspberry Pi的數模轉換器

　　微控制器只處理數字值，但在現實世界中我們必須處理模擬信號。這就是為什么 ADC（模數轉換器）可以將現實世界的模擬值轉換為數字形式，以便微控制器可以處理信號。但是，如果我們需要來自數字值的模擬信號怎么辦，那么就來了 DAC（數模轉換器）。

　　DAC 可用于許多應用，例如電機控制、控制 LED 燈的亮度、音頻放大器、視頻編碼器、數據采集系統等。

　　我們已經將 MCP4725 DAC 模塊與 Arduino和 STM32 連接起來。今天我們將使用相同的 MCP4725 DAC IC 來設計一個使用 Raspberry Pi 的數模轉換器。假設您已經在 Raspberry PI 上安裝了最新的操作系統，并且可以通過 SSH 訪問它。

　　所需組件

　　樹莓派 3 B+（安裝了 Raspbian 操作系統）

　　MCP4725 DAC集成電路

　　16x2 液晶顯示器

　　面包板

　　連接電線

　　MCP4725 DAC 模塊（數模轉換器）

　　MCP4725 IC 是一款 12 位數模轉換器模塊，用于生成（0 至 5V）的輸出模擬電壓，并通過 I2C 通信進行控制。它還帶有板載非易失性存儲器 EEPROM。

　　該 IC 具有 12 位分辨率。這意味著我們使用（0 到 4096）作為輸入來提供相對于參考電壓的電壓輸出。最大參考電壓為 5V。

　　計算輸出電壓的公式

　　O/P 電壓 = （參考電壓/分辨率） x 數字值

　　例如，如果我們使用 5V 作為參考電壓，假設數字值為 2048。因此要計算 DAC 輸出。

　　O/P 電壓 = （5/ 4096） x 2048 = 2.5V

　　MCP4725的引腳排列

　　下面是 MCP4725 的圖像，清楚地標明了引腳名稱。

　　該 IC 可以使用 I2C 通信進行控制，只需要兩條線 SCL 和 SDA。默認情況下，MCP4725 的 I2C 地址為 0x60?，F在我們了解了 Raspberry pi 中的 I2C 通信。

　　Raspberry Pi 中的 I2C 引腳

　　為了將 MCP4725 與 Raspberry Pi 一起使用，首先要做的是了解 Raspberry Pi I2C 端口引腳并在 Raspberry pi 中配置 I2C 端口。

　　下面是樹莓派 3 Model B+ 的引腳圖，本教程使用I2C 引腳 GPIO2 （SDA）和 GPIO3 （SCL）。

　　在樹莓派中配置 I2C

　　默認情況下，I2C 在 Raspberry Pi 中是禁用的。所以首先必須啟用它。在 Raspberry Pi 中啟用 I2C

　　1. 轉到終端并鍵入sudo raspi-config。

　　2. 現在樹莓派軟件配置工具出現了。

　　3. 選擇接口選項，然后啟用 I2C。

　　4. 啟用 I2C 后重啟 Pi。

　　使用樹莓派掃描 MCP4725 的 I2C 地址

現在為了開始與 MCP4725 IC 通信，Raspberry Pi 必須知道它的 I2C 地址。要找到地址，首先將 MCP4725 的 SDA 和 SCL 引腳連接到 Raspberry Pi 的 SDA 和 SCL 引腳。還要連接 +5V 和 GND 引腳。

現在打開終端并輸入以下命令以了解連接的 I2C 設備的地址，

sudo i2cdetect –y 1或sudo i2cdetect –y 0

現在找到 I2C 地址后，是時候安裝必要的庫了，以便將MCP4725 與 Raspberry Pi 一起使用。

將 MCP4725 Adafruit 庫安裝到 Raspberry Pi 中

為了將MCP4725 DAC 板與 Raspberry Pi 的 I2C 總線一起使用，使用了 Adafruit MCP4725 庫。要下載并安裝庫，請按照下列步驟操作：

1. 確保 Raspberry Pi 已連接到活躍的互聯網。

2.接下來打開一個終端并一一運行以下行。

sudo apt-get install git build-essential python-dev 
git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_MCP4725.git 
cd Adafruit_Python_MCP4725 
sudo python setup.py install

3. 安裝成功后，Adafruit MCP4725 庫現在可以在任何 python 腳本中使用該行導入

導入 Adafruit_MCP4725

安裝 Adafruit LCD 顯示庫

此項目中使用 LCD 來顯示 DAC 和模擬電壓值，因此要在 Raspberry Pi 中下載并安裝 LCD 庫，請按照以下步驟操作：

1.打開一個終端窗口，并逐行運行以下幾行。

apt-get install git 
git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_CharLCD.git
 cd Adafruit_Python_CharLCD 
sudo python setup.py install

2. 安裝 LCD 庫后，現在可以使用以下行從任何 python 腳本中使用 Adafruit_python_CharLCD

導入 Adafruit_CharLCD 作為 LCD?

　　現在 Raspberry Pi 已準備好為數模轉換器編寫代碼，所以讓我們連接電路，如下圖所示。

　　電路圖和連接

　　下面給出了將DAC IC MCP4725 與 Raspberry Pi 一起使用的電路圖：

　?。?6x2） LCD 和 Raspberry Pi 之間的電路連接

　　MCP4725 和樹莓派之間的電路連接

　　完整的設置將如下所示：

　　為數模轉換編程 Raspberry Pi

　　本教程末尾提供了用于 Raspberry Pi 的完整 Python 代碼。只需使用任何 SSH 客戶端（如 Putty）或任何 FTP 客戶端（如 FileZilla）將其上傳到樹莓派，或者您可以通過連接監視器將程序直接寫入樹莓派。在此處了解有關對樹莓派編程的更多信息。

為數模轉換編程 Raspberry Pi

在這個程序中，一個 0-4096 的數字值通過 I2C 總線從 Raspberry Pi 發送到 MCP4725，以產生 0 到 5V 的模擬輸出電壓，可以用萬用表進行驗證。數字和模擬值都顯示在16x2 LCD上。在我們的程序中，使用for循環（0,150,300,450…4050）以 150 的增量發送數字值。讓我們詳細看看這個程序。

首先包括所有必需的庫。這里使用了 LCD、MCP4725 和時庫。

import Adafruit_CharLCD as LCD    
import Adafruit_MCP4725
導入時間

接下來定義 LCD 引腳以及編號。行和列。我們知道 16X2 LCD 有 2 行 16 列。在此處了解有關將LCD 與 Raspberry Pi 連接的更多信息。

lcd_rs = 25 
lcd_en = 24 
lcd_d4 = 23 
lcd_d5 = 17 
lcd_d6 = 18 
lcd_d7 = 22 
lcd_backlight = 4

# 定義 16x2 LCD 的 LCD 列和行大小。
lcd_columns = 16 
lcd_rows = 2 
lcd = LCD.Adafruit_CharLCD(lcd_rs, lcd_en, lcd_d4, lcd_d5, lcd_d6, lcd_d7,lcd_columns, lcd_rows, lcd_backlight)

接下來在 LCD 上顯示一些歡迎信息 5 秒鐘。

lcd.message('Circuit Digest') time.sleep 
(2.0) 
lcd.message('\nDAC using Rpi') time.sleep 
(5.0) 
lcd.clear()

在下一行中，使用 MCP4725 DAC IC 的 I2C 地址創建了一個 DAC 實例。我的板子地址是0x60，根據你的板子改。

dac = Adafruit_MCP4725.MCP4725（地址=0x60）

接下來，在while循環中使用for循環來更改通過 I2C 總線發送到 MCP4725 的數字值 x。for循環范圍是 (0,4095,150)?。x 值從 0 到 4050 變化，增量為 150。

而 True：
    對于范圍內的 x（0,4097,150）：

使用以下行將數字值發送到 MCP4725

dac.set_voltage(x)

根據數字值，使用公式計算模擬值，其中 5 是參考電壓，x 是數字值。

電壓 = x/4096.0*5.0

然后數字值和模擬值顯示在 LCD 上，延遲 2 秒，使用以下行

           lcd.cursor_pos = (0,0) 
           lcd.message("DAC 值：" + str(x)) 
           lcd.message("\nAnalogVolt: %.2f" % 電壓) time.sleep 
           (2)

　　這里數字值顯示在液晶顯示屏的第一行，模擬值顯示在第二行。萬用表也連接到 MCP4725 輸出引腳以驗證模擬電壓。

import Adafruit_CharLCD as LCD

import Adafruit_MCP4725

導入時間

lcd_rs = 25

lcd_en = 24

lcd_d4 = 23

lcd_d5 = 17

lcd_d6 = 18

lcd_d7 = 22

lcd_backlight = 4

# 定義 16x2 LCD 的 LCD 列和行大小。

lcd_columns = 16

lcd_rows = 2

lcd = LCD.Adafruit_CharLCD(lcd_rs, lcd_en, lcd_d4, lcd_d5, lcd_d6, lcd_d7,

lcd_columns, lcd_rows, lcd_backlight)

lcd.message('Circuit Digest') time.sleep

(2.0)

lcd.message('\nDAC using Rpi') time.sleep

(5.0)

lcd.clear()

dac = Adafruit_MCP4725.MCP4725(address=0x60)

而真：

對于范圍內的x（0,4097,150）：

打印（x）

dac.set_voltage（x）

lcd.cursor_pos =（0,0）

lcd.message（“DAC值：”+ str（x））

電壓= x/4096.0*5.0

lcd.message("\nAnalogVolt: %.2f" % 電壓) time.sleep(

2)

lcd.clear()

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dac(196626) dac(196626)
數模轉換器(85334) 數模轉換器(85334)

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