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巧妙的利用軟件編程，將X9241內部的四個64抽頭數字電位器組成一個高分辨率低成本的數字電位器 數字電位器（DCP）是專為替代傳統機械電位器、可變電阻器而設計的新型集成電路。其通過I2C、SPI以及CS,U/D,INC三線方式與MCU接口，可實現應用程控調節，也有按鈕控制方式，從而實現與傳統機械電位器或可變電阻器相同的電位、電阻調節功能的特殊集成電路。與傳統機械電位器相比，數字電位器具有數字調節、長壽命、易于裝配、節省空間、不受振動影響等突出優點，已被廣泛應用于醫用設備、儀器儀表、工業控制、計算機、家用電器、手機、數碼產品等各個領域。 在有些應用中，如激光二極管的動態偏置調節，使用數字電位器或者微調DAC來控制電壓，就受到了分辨率、接口、成本的限制。為了解決這類問題，我們將在這里介紹使用低分辨率（64抽頭）、低成本的Intersil（Xicor）公司I2C總線控制數字電位器X9241組成一個高分辨率（8001抽頭）的數字電位器的解決方法。 實現高分辨率的原理 我們假設有三個數字電位器，POT1和POT2為64抽頭DCP，POT3為128抽頭DCP，其中POT1和POT2用作POT3的VH和VL的設置，并且必須保證POT1和POT2始終為“1”個位置間隔，那么就有63種不同的電壓間隔施加到POT3上。理論上，當POT3在特殊電壓抽頭127和下一個電壓間隔的抽頭0之間跳動時，應該還有一個多余的抽頭位置，但是這些抽頭不是多余的，它們的作用可以改善輸出的線性度，因為在相鄰的兩個電壓間隔中的抽頭0和抽頭127的電壓是一樣的。對于63個不同間隔的每一個，又借助127個不同的輸出，就會有8001（63×127=8001）個不同的Vw輸出可以在VH和VL之間獲得。圖1就是說明的這個概念。 如何使用X9241實現高分辨率（8001抽頭） Intersil（Xicor）公司的X9241把四個非易失性數字電位器集成在一個單片CMOS微電路中，它的功能框圖如圖2。X9241包含四個電阻陣列，每個陣列包含63個電阻單元。在每個單元之間和兩個端點都有可以被滑動單元訪問的抽頭點。滑動單元在陣列中的位子由用戶通過I2C總線控制。每個電阻陣列與一個滑動端計數寄存器（WCR）和四個8位數據寄存器聯系在一起，四個數據寄存器和滑動端計數寄存可以由用戶直接寫入和讀出。滑動端計數寄存器的內容控制滑動端在電阻陣列中的位置。數據寄存器的內容可以傳輸到滑動端計數寄存器以設置滑動端位置，當前滑動端的位置也可以傳輸到任何與之聯系的數據寄存器中。滑動端計數寄存器是易失性的，器件上電時，滑動端計數寄存器自動的裝入數據寄存器0（R0）中的值。四個數據寄存器是非易失性的，如果在應用中不需要對電位器有多種設置保存時，可以用作通用存儲單元，用來保存系統參數或用戶數據。 X9241內部有一個特殊的機制，可以把相鄰的數字電位器逐個串聯。允許多達253個不同抽頭位置（當把全部DCP逐個串聯的時候）。如圖3所示，我們將POT1和POT2（X9241內部相鄰的兩個DCP）串連起來，用POT0為其提供VH（可以調節的），用POT3提供VL（可以調節的）。那么我們就得到了如前面所述原理一樣的電路圖。 POT0和POT3為POT1-2（POT1和POT2串連以后的叫法）設置端電壓。也必須保證POT1和POT3始終為“1”個位置間隔，那么就有63種不同的電壓間隔施加到POT1-2上。隨著POT1-2的滑動端位置向上或者向下移動到端點時，POT0和POT3的位置也要在必要時進行調整。如果POT1-2的滑動端增加到超過127時，那么POT0和POT3將增加“1”，而POT1-2的滑動端將返回到抽頭0。同樣，POT1-2的滑動端減低到抽頭0以下時，POT0和POT3的滑動端將減小“1”，并將POT1-2的抽頭設置到127。這一點，請讀者在理解后面所附的程序清單時注意。 X9241極適用于這個任務，因為其內部正好有四個獨立的DCP，并且有相鄰DCP串聯的機制，而且其采用I2C總線控制接口，抽頭位置可以在軟件中直接改變而不需要通過每個中間位置轉換。 圖4是使用X9241U（49.37K、49.38K、49.32K、49.24K）器件對電路進行測試得到的相鄰抽頭之間的典型結果。大圖表示每個抽頭的滑動端電壓占所加總電壓的百分比，其中插圖為相鄰抽頭之間的分辨率占所加總電壓的百分比。 使用X9241實現高分辨率的軟件代碼 為了方便理解實現控制的細節，我們提供了C語言源代碼（代碼由Xicor公司提供，我們做了一定的修改）。用戶只需要自己再編寫適用于不同單片機的I2C硬件接口函數（函數名稱同程序中介紹一致），在應用程序中加入我們提供的源代碼，簡單的調用程序中介紹的5個函數，就可以方便地實現DCP的高分辨率控制。 |
