李学海
X9221中文资料1下载(双非易失数字电位器)
X9221中文资料2下载(双非易失数字电位器)
美国XICOR公司新近研制出一种型号为X9221的功能独特的电子数控电位器。X9221在一片CMOS集成电路内集成有2个非易失性数控电位器(E2POT)，其调节过程可以由微处理器(μP)或微控制器(μC)经二线总线接口进行控制。这种二线接口数字电位器具有如下许多优点：(1)调节精度高；(2)不易受诸如振动、污染、潮湿等影响；(3)无机械磨损；(4)接口引脚少；(5)集成度高；(6)数据可读写；(7)具有配置寄存器及数据寄存器；(8)多电平量存储功能，特别适用于音频系统；(9)易于软件控制；(10)采用设计人员熟悉的I2C通信协议；(11)体积小巧，易于装配。它适用于家庭影院系统、音频环绕控制、音响功放、有线电视设备等。
X9221内含滑动端计数寄存器(WCR)及数据寄存器。它的每个E2POT可存储4个滑动端位置；每个电位器有64个抽头；温度范围分为民品级、工业级和军品级；工作电压Vcc则为4.5～5.5或2.7～5.5V。
内部结构
X9221片内包含2个电阻阵列(或称电位器或E2POT)和I2C接口电路。X9221的功能方框图如图1所示。
每个电阻阵列内又包含63个电阻单元、64个电子开关、一个滑动端计数寄存器(WCR)、4个8位数据寄存器(R0～R3)、递增/递减逻辑电路、级联控制逻辑电路以及64选1译码电路。单个电阻阵列的结构框图如图2所示。
在相邻的两个电阻单元之间以及两个端点处共设64个可以被滑动端访问的抽头。滑动端在阵列中的位置可由用户通过二线串行总线(I2C)接口控制。每个电阻阵列配置一个滑动端计数寄存器和4个数据寄存器，这4个数据寄存器可以由用户程序直接写入和读出。
滑动端计数寄存器的内容控制滑动端在电阻阵列中的位置。数据寄存器的内容可以传送到滑动端计数寄存器，以设置滑动端的位置。当前滑动端的位置可以被传送到与它相关联的4个数据寄存器中的任何一个之中。也就是说，WCR可以直接被写入，或者也可以把起辅助作用的4个数据寄存器之一的内容转移到WCR中来改变其内容。这些数据寄存器和WCR都可以由微电脑来读出或写入。
X9221中的每一个电阻阵列的主体部分是63只串联连接的集成电阻器。电阻串联支路的两端VH和VL就相当于一个机械电位器的两个固定端；串联支路中的电阻器之间的连接点以及两个端点，都可以经过场效应管开关连通到滑动端VW上。在同一时刻只能有一只开关闭合，究竟哪一只闭合由滑动端计数寄存器WCR内容确定。只有WCR中的低6位被译码，才能选择和使能64选1的开关接通。
引脚功能
X9221共有20个外接引脚。它有DIP、SOIC和TSSOP三种封装形式。其引脚排列如图3所示。各引脚的功能如表1所示。
表1 引脚功能
串行总线和串行接口
1.I2C串行总线协议I2C串行总线协议是由飞利浦公司开发的。X9221兼容该协议。该协议规定任何器件在它把数据送至总线时为“发送器”，而当它从总线接收数据时为“接收器”。一个控制总线传送的器件为“主机或主器件”，而被总线控制的器件为“从机或从器件”。主机总是负责启动数据的传送，并为发送和接收操作提供时钟。X9221在所有的应用场合下均被作为一个从属器件(从机)使用。
2.时钟和数据协议在I2C串行总线中包括两条线，即串行数据线SDA和串行时钟线SCL。在数据线SDA上的数据只能在时钟线SCL为低电平期间才能改变状态。把在SCL为高电平期间改变SDA的状态保留用来表示一次传输的“开始条件”和“终止条件”。
3.开始条件送给X9221的所有指令都是由开始条件引导的。这个条件就是，当SCL为高电平时SDA由高电平到低电平的跳变。X9221不停地监视SDA和SCL线上的开始条件，在遇到这个条件之前不响应任何指令。
4.终止条件所有的通信过程过程必须由一个终止条件来结束，这个条件就是，当SCL为高电平时SDA由低电平到高电平的跳变。
5.应答应答也是一个软件规约，这个规约用来在主/从器件的总线之间提供一个握手信号，以表示数据接收成功。发送器件(不论是主机还是从机)在发送8位数据之后将释放SDA总线。主器件将产生第9个时钟周期，而在这个周期内接收器件把SDA线拉低，作为成功地接收了前8位数据的响应。作为接收器件，X9221在识别出开始条件和自己的从地址以后，将给出一个应答作为响应，而成功地接收指令字节后再一次应答。如果指令字节后面跟着一个数据字节，则X9221还将最终响应一次应答。
6.器件寻址在开始条件的后面，主器件必须输出它所要访问的从器件的地址。从器件的高4位地址是器件类型识别码，器件的类型不同，识别码也就不同，并且识别码是固定不变的。对于数控电位器X9221来说，这个识别码固定为0101。格式如下：
从器件的低4位是该器件的编程地址，该地址由A0～A3引脚的连接状态来定义。借助于器件的编程地址，主机可以识别一个系统中类型相同的多个器件(在此可以识别16片X9221)。每次通信的开始，X9221都把接收到的地址与自己的地址(含识别码和编程地址)相比较。如果是所有的8位地址都相符，则X9221做出一个应答响应。
指令结构
X9221共有9条指令，指令的长度为两个字节或三个字节不等。每条指令的第一个字节为地址字节，第二个字节为指令字节。在指令字节中又包含指令码和寄存器指针信息，即4个高位I0～I3是指令码；紧接着的两位0和P0选择2个电位器中的哪一个，最后两位R1和R0选择4个寄存器中的哪一个。其格式为：
9条指令中有4条是二字节指令，它们是以发送指令字节作结束的。这些二字节指令实现在WCR与数据寄存器中的一个之间传送数据。从一个数据寄存器到WCR的传输，实质上是对一个静态RAM的一次写操作。滑动端对这些操作的响应将延迟一段时间tSTPWV。记录当前滑动端位置的数据从WCR到一个数据寄存器的传输，实质上是对非易失性存储器的一次“烧”写操作，至少需要一个tWR时间才能完成。这种传输操作可以发生在某一个电位器的WCR与一个相关数据寄存器之间，也可以发生在所有2个电位器的WCR与相应的一个数据寄存器之间。
9条指令中还有4条是三字节指令。这些指令用于主机与X9221之间的数据传送。数据可由主机传送到某一数据寄存器，也可直接传送到WCR中。这些指令是：读WCR，即读出选定电位器的当前滑动端的位置；写WCR，即改变选定电位器的当前滑
动端的位置；读数据寄存器，即读出选定的非易失性存储器的内容；写数据寄存器，即写一个新的值到选定的数据寄存器中。三字节指令的最后一个字节均为数据字节。
9条指令中只有1条指令与众不同，称为递增/递减指令。一旦该条指令被发送给X9221并且得到X9221用一个应答做出响应时，主机才能够以时钟来触发选定电位器的滑动端向上或者向下移动。这样就为主机提供了一条精细调节电位器的途径。当SDA为高电平时，每一个SCL时钟脉冲将使滑动端向高端VH移动一步；而当SDA为低电平时，每一个SCL时钟脉冲将使滑动端向低端VL移动一步。
表2 指令集
注：1/0表示数据0或1；N/A表示没有使用。
9条指令的编码如表2所示。
工作原理
2个E2POT电位器共享一个串行接口。对每个电位器所包含的一个电阻阵列、一个滑动端计数寄存器和4个数据寄存器的操作，均通过该串口进行。
1.滑动端计数寄存器X9221片内共包含2个滑动端计数寄存器WCR，即每个电位器各有一个。WCR可以看成是一个6位宽的、既能并行装载又能串行装载的、带有输出译码电路的计数器，用来控制与电阻阵列相连的64只电子开关。WCR内容的改变有四种方法：由主机通过写WCR指令直接写入(串行加载)；通过传送指令把4个数据寄存器之一的内容直接写入(并行加载)；通过递增/递减指令一步一步地改变；在初加电时自动装载相关数据寄存器R0的值。
WCR是一个掉电丢失的存储单元RAM。虽然，该寄存器在上电时自动复制R0的值，但必须注意这个值可能与断电时刻的值不同。
2.数据寄存器每个电位器配备的4个数据寄存器，是采用E2PROM制造工艺集成的非易失性存储单元。这些寄存器可以由主机直接读出或写入，而且数据可以在4个数据寄存器中的任一个和WCR之间传送。必须注意的是，对这4个寄存器中内容的修改操作，都是非易失性的写(或称烧写)操作，要花费最多10ms的时间。
由于写入过程较长，一般采用“应答轮询”方式。当对非易失性存储单元E2PROM进行写操作时，表示指令传送结束的停止条件一旦出现，则X9221开始内部的写周期。写周期的典型时间为5ms。此后应答轮询立即启动。这包含发送开始条件，并且后跟器件的从地址。如果X9221仍然忙于写操作，则没有应答返回；如果X9221已经完成了一个写操作，将有一个应答返回，主机才可以继续下面的操作。
如果在一项具体应用中，不需要数据寄存器对电位器的多个位置数据保留时，这些寄存器还可以被用作通用的存储器单元，可用它们存储系统参数或用户数据等。
特性参数
X9221是一个系列产品，其阻值的不同，可用以下3个字母作后缀来区分：X9221Y为2kΩ×4；X9221W为10kΩ×4；X9221U
为50kΩ×4。9221的极限参数、特性参数、直流参数、交流参数分别见表3～表6。
应用举例
电路中，用一片X9221的两个电位器分别控制双声道立体声系统的左声道和右声道，以实现对传统音响设备的模糊控制、智能控制以及遥控。控制器件选一片89C51单片机，仅用P1.0和P1.1两个端口与X9221的SDA和SCL相连。通常在SDA和SCL线上需要设置上拉电阻，该阻值取决于连接到总线上的所有器件的总容量。按图4中的情况，等效容量约为18pF。
如果所选用的单片机具有内部上拉电阻，则外部上拉电阻可以省略。当应用系统中只有一片X9221时，其4位地址A0～A1引脚可以都连接到地，此时编程地址定义为0000。
表3 极限参数
表4 特性参数
表5 直流参数
表6 交流参数
sbit X_CS_1=P1^0; // sbit X_INC=P1^1;// sbit X_UD=P1^2; // sbit X_CS_2=P1^4; // //有关电位器的宏定义 #define SETB_X9C103_CS1 X_CS_1=1 #define CLRB_X9C103_CS1 X_CS_1=0 #define SETB_X9C103_INC X_INC=1 #define CLRB_X9C103_INC X_INC=0 #define SETB_X9C103_UD X_UD=1 #define CLRB_X9C103_UD X_UD=0 #define SETB_X9C103_CS2 X_CS_2=1 #define CLRB_X9C103_CS2 X_CS_2=0 void X9C103_Inc_N_Step(unsigned char Sel,unsigned char N); void X9C103_Dec_N_Step(unsigned char Sel,unsigned char N); void Delay(unsigned int t) ; void X9C103_Init(unsigned char Sel);//初始化至中间位置 //延时us子程序 void Delay(unsigned int t) { unsigned int i; for(i=0;i<t;i++) ; } //************************************************************************ // 数字电位器向上调一步 // 数字电位器100个抽头，相当于99步 //************************************************************************ void X9C103_Inc_N_Step(unsigned char Sel,unsigned char N) { unsigned char i=0; SETB_X9C103_UD; // U/D 拉高则下面的INC下沿，执行UP操作 Delay(3); // 延时大约2us
李学海 X9221中文资料1下载(双非易失数字电位器) X9221中文资料2下载(双非易失数字电位器) 美国XICOR公司新近研制出一种型号为X9221的功能独特的电子数控电位器。X9221在一片CMOS集成电路内集成有2个非易失性数控电位器(E2POT)，其调节过程可以由微处理器(μP)或微控制器(μC)经二线总线接口进行控制。这种二线接口数字电位器具有如下许多优点：(1)调节精度高；(2)不易受诸如振动、污染、潮湿等影响；(3)无机械磨损；(4)接口引脚少；(5)集成度高；(6)数据可读写；(7)具有配置寄存器及数据寄存器；(8)多电平量存储功能，特别适用于音频系统；(9)易于软件控制；(10)采用设计人员熟悉的I2C通信协议；(11)体积小巧，易于装配。它适用于家庭影院系统、音频环绕控制、音响功放、有线电视设备等。 X9221内含滑动端计数寄存器(WCR)及数据寄存器。它的每个E2POT可存储4个滑动端位置；每个电位器有64个抽头；温度范围分为民品级、工业级和军品级；工作电压Vcc则为4.5～5.5或2.7～5.5V。 内部结构 X9221片内包含2个电阻阵列(或称电位器或E2POT)和I2C接口电路。X9221的功能方框图如图1所示。 每个电阻阵列内又包含63个电阻单元、64个电子开关、一个滑动端计数寄存器(WCR)、4个8位数据寄存器(R0～R3)、递增/递减逻辑电路、级联控制逻辑电路以及64选1译码电路。单个电阻阵列的结构框图如图2所示。
在相邻的两个电阻单元之间以及两个端点处共设64个可以被滑动端访问的抽头。滑动端在阵列中的位置可由用户通过二线串行总线(I2C)接口控制。每个电阻阵列配置一个滑动端计数寄存器和4个数据寄存器，这4个数据寄存器可以由用户程序直接写入和读出。 滑动端计数寄存器的内容控制滑动端在电阻阵列中的位置。数据寄存器的内容可以传送到滑动端计数寄存器，以设置滑动端的位置。当前滑动端的位置可以被传送到与它相关联的4个数据寄存器中的任何一个之中。也就是说，WCR可以直接被写入，或者也可以把起辅助作用的4个数据寄存器之一的内容转移到WCR中来改变其内容。这些数据寄存器和WCR都可以由微电脑来读出或写入。 X9221中的每一个电阻阵列的主体部分是63只串联连接的集成电阻器。电阻串联支路的两端VH和VL就相当于一个机械电位器的两个固定端；串联支路中的电阻器之间的连接点以及两个端点，都可以经过场效应管开关连通到滑动端VW上。在同一时刻只能有一只开关闭合，究竟哪一只闭合由滑动端计数寄存器WCR内容确定。只有WCR中的低6位被译码，才能选择和使能64选1的开关接通。 引脚功能 X9221共有20个外接引脚。它有DIP、SOIC和TSSOP三种封装形式。其引脚排列如图3所示。各引脚的功能如表1所示。 表1 引脚功能
详解数字电位器的原理与应用数字电位器（DigitalPotenTIometer）亦称数控可编程电阻器，是一种代替传统机械电位器（模拟电位器）的新型CMOS数字、模拟混合信号处理的集成电路。数字电位器采用数控方式调节电阻值的，具有使用灵活、调节精度高、无触点、低噪声、不易污损、抗振动、抗干扰、体积小、寿命长等显著优点，可在许多领域取代机械电位器。 数字电位器一般带有总线接口，可通过单片机或逻辑电路进行编程。它适合构成各种可编程模拟器件，如可编程增益放大器、可编程滤波器、可编程线性稳压电源及音调／音量控制电路，真正实现了“把模拟器件放到总线上”（即单片机通过总线控制系统的模拟功能块）这一全新设计理念。 目前，数字电位器正在国内外迅速推广，并大量应用于检测仪器、PC、手机、家用电器、现代办公设备、工业控制、医疗设备等领域。 1.基本工作原理 由于数字电位器可代替机械式电位器，所以二者在原理上有相似之处。数字电位器属于集成化的三端可变电阻器件其等效电路，如图l所示。当数字电位器用作分压器时，其高端、低端、滑动端分别用VH、VL、VW表示；而用作可调电阻器时，分别用RH、RL和RW表示。 图2所示为数字电位器的内部简化电路，将n个阻值相同的电阻串联，每只电阻的两端经过一个由MOS管构成的模拟开关相连，作为数字电位器的抽头。这种模拟开关等效于单刀单掷开关，且在数字信号的控制下每次只能有一个模拟开关闭合，从而将串联电阻的每一个节点连接到滑动端。
数字电位器的数字控制部分包括加减计数器、译码电路、保存与恢复控制电路和不挥发存储器等4个数字电路模块。利用串入、并出的加／减计数器在输入脉冲和控制信号的控制下可实现加／减计数，计数器把累计的数据直接提供给译码电路控制开关阵列，同时也将数据传送给内部存储器保存。当外部计数脉冲信号停止或片选信号无效后，译码电路的输出端只有一个有效，于是只选择一个MOS管导通。 数字控制部分的存储器是一种掉电不挥发存储器，当电路掉电后再次上电时，数字电位器中仍保存着原有的控制数据，其中间抽头到两端点之间的电阻值仍是上一次的调整结果。因此，数字电位器与机械式电位器的使用效果基本相同。但是由于开关的工作采用“先连接后断开”的方式，所以在输入计数有效期间，数字电位器的电阻值与期望值可能会有一定的差别，只有在调整结束后才能达到期望值。 从图2可以看出，数字电位器与机械式电位器有2个重要区别：1）调整过程中，数字电位器的电阻值不是连续变化的，而是在调整结束后才具有所希望的输出。这是因为数字电位器采用MOS管作为开关电路，并且采用“先开后关”的控制方法：2）数字电位器无法实现电阻的连续调整，而只能按数字电位器中电
数字电位器的应用 数字电位器介绍 简单的讲，数字电位器由数字输入操纵，产生一个模拟量的输出。那个定义类似于数模转换器（DAC），所不同的是：DAC具有一个缓冲输出，大多数数字电位器没有输出缓冲器，因而不能驱动低阻负载。依据数字电位器的不同，抽头电流最大值能够从几百微安到几个毫安。因此，不论是一般电位器依旧数字电位器，假如与低阻负载连接，都应保证在最恶劣的条件下，抽头电流不超出所同意的IWIPER 范围。所谓“最恶劣的条件”发生在抽头电压VW接近于端电压VH，而且线路中没有足够限流电阻的情况下。有些应用中，抽头流过较大的电流，这时应该考虑电流流经抽头时产生的压降，那个压降会限制数字电位器的输出动态范围。数字电位器的应用 数字电位器的应用特不广泛，某些特定情况下可能需要增加元件以配合电路调整。例如，数字电位器的端到端电阻一般为10～200K ，
而调整LED亮度时通常需要特不低的阻值。针对那个问题，能够选用DS3906。当DS3906外部并联一个固定105 的电阻时，能够提供70～102 的等效电阻，这种结构能够按照0.5 的步进值精确调节LED的亮度。 有些情况下还会需要专门性能的数字电位器，例如对电压或电流进行温度补偿，光纤模块中对激光驱动器偏置的调节确实是一个典型范例（见图1），温度补偿数字电位器MAX1858内部带有一个用EEPROM保存的查找表，校准值在查找表内按温度顺序排列。数字电位器内部的温度传感器对温度进行检测，然后依照检测的温度值从查找表里得到对应的校准电阻。
非易失性是数字电位器常见的一个附加功能。基于EEPROM 的非易失数字电位器在上电复位时能够保持在某个已知状态。现有的EEPROM 技术能够专门容易保证50000次的擦写次数，相关于机械式电位器，非易失数字电位器的可靠性更高。一次性编程(OTP)数字电位器（如MAX5427-MAX5429），能够在编程后永久保存缺省的抽头位置。与基于EEPROM的数字电位器一样，上电复位后，OTP数字电位器初始化到已知状态。然而一经编程，OTP数字电位器的上电复位状态不能够再更改。 数字电位器能够协助自动完成电源系统中电压或电流的校准，或用
对于设计人员而言，数字电位器正变得越来越重要，它们具有很多优点，但也存在很多限制。下面比较机械电位器，数字电位器的共同点和区别，并由此帮助读者了解如何使用数字电位器。 电位器的出现有很长的历史，它以各种方式应用在广泛的领域，如常数调整和测量领域。最常见的莫过于设定和微调电阻值来微调电路，设置电平和调整增益等。电位器也被用来设计机器人和工业设备中的位置反馈。针对电位器需要考虑的各个方面，需针对特定应用的各种需求来设置。如电位器上的最大电压，各臂所能提供的最大电流，能允许消耗的最大功率以及最需要考虑的电阻问题。从功率到噪声的各个方面。单个电阻的误差通常有+/-20%到+/-5%，温度也会造成电阻值的漂移，所以需要考虑电位器的精度，线性，单调性与否，是否考虑设计中其它因素。比如人耳对声音的频率响应将比较重要。断电与加电时电阻的变化，成本和体积，还有可靠性如装配，潮湿等。 在爱迪生一千多项的发明当中,电位器总是为人们所遗忘。它是在十九世纪七十年代被发明并应用在开关中。如图一所示。 经一百年来，随着材料及外形的改变，机械电位器在一些初级的应用中受到极大的关注。无可置疑机械电位器和数字电位器有许多区别，而它们的共性却令人惊讶。其中最大相同就是它们都具有可调性，能提供大范围的端到端电阻。 机械电位器可耐上千伏的高压，数字电位器受制于小体积通常电压在30伏以内。机械电位器电阻容量也比数字电位器大。然而我们只要稍加考虑就可以解决上述问题。 机械电位器受振动发生电阻飘移的时候会给设计造成问题。机械电位器的接触点因磨损，老化而造成电阻增大或失效，进而使机械电位器的性能无法预知。数字电位器则无因机械结构造成上述的问题，可以经上万次开关操作而依然保持一致。 数字电位器通常采用多晶硅或薄膜电阻材料，具有低噪声，高精度和优良的温度系数。 机械电位器和数字电位器尺寸大小比对如图二所示。
/********* STC12C5A60S2平台AD5160数字电位器程序时钟：外部12M晶振 电位器串联外部电阻连接为可变电阻模式，若不串外部电阻直接接参考电压源即工作为数字电位计模式 *NOTE:作为可变电阻模式与外部电阻串联时存在一定程度容差，若所串电阻大于AD5160本身满量程电阻（型号有5K\10K\50K\100K）10倍以上则此容差才可忽略*****/ /*AD5160.H*/ #ifndef _AD5160_H_ #define _AD5160_H_ #include
数字电子电路课程设计：数字电位器与控制 一、实验目的 根据时序图和真值表设计按钮控制数字电位器控制电路： 1基本要求：按住控制键，数字电位器阻值连续变化。 2扩展要求：可使用Protues等软件进行仿真设计。 3扩展电路要求：按住控制键，数字电位器阻值连续变化且变化速度递增/递减。 二、实验仪器 74LS132 2输入端与非门 NE555 X9C103 数字电位器 二极管，电容，电阻，开关等 三、实验原理 （1）、X9C103一般说明 X9C103 E2POT TM非易失性数控电位器,端电压±5V,100个抽头 X9C13是固态非易失性电位器,把它用做数字控制的微调电阻器是理想的.. X9C13是一个包含有99个电阻单元的电阻阵列.在每个单元之间和二个端点都有可以被滑动单元访问的抽头点.滑动单元的位置CS,U/D和INC三个输入端控制.滑动端的位置可以被贮存在一个非易失性存贮器中,因而在下一次上电工作时可以被重新调用. X9C103的分辨率等于最大的电阻值被99除.例如X9C503(50千欧)的每个抽头间的阻值为505欧母. 所有的Xicor非易失性存贮器都设计成并经过测试能够用于持久的保存数据的应用场合. 特点： *低功耗CMOS ——ＶＣＣ＝３Ｖ至５.５Ｖ ——工作电流最大３mＡ ——等待电流最大５００μA *99个电阻单元 ——有温度补偿 ——±２０％端点到端点阻值范围
*１００个滑抽头点 ——滑动端的位置取决于三线接口 ——类似于ＴＴＬ升／降计数器 ——滑动端位置贮存于非易失性存贮器中。可在上电时重新调用*滑动端位置数据可保存１００年 *Ｘ９Ｃ１０３==10K? 数控电位器控制时序图如下： CS INC U/D 图1.1引脚配置及引脚说明引脚配置如图1.1所示。
关键字：单片机数字电位器 人耳对声强的主观感受遵循韦伯定律(Webber's Law)，在音量较小时人耳对声波振幅的改变感受灵敏，声音达到一定响度后，人耳的听觉特性开始变得迟钝。而指数型电位器的阻值变化规律为先慢后快，如果将这种衰减特性用在音量调节中，则恰好可以抵消人耳对音量感知的对数特性，保证主观听感的平滑。 与传统的机械式音量电位器相比，数字电位器(DCP)的阻值调节由内部CMOS开关控制，因而使用寿命长、可靠性高且不会产生机械噪声;如果将廉价的通用型线性数字电位器直接用于音量调节，在小音量状态下稍微调节电位器即会使输出声压陡然增加，无法保证大动态范围内音量的准确定位，因此目前将数字式电位器运用在成熟功放产品中的实例还不多。实际上，如果将低分辨率线性数字电位器与通用嵌入式系统结合起来，就能够得到运用于音量控制领域的低成本高分辨率指数式电位器。 总体设计方案 在数字电位器的扩展系统中，主控单元可选用常见的8位或16位成熟单片机。这里我们主要针对Intersil公司的低分辨率线性数字电位器X9313、X9312进行扩展，系统最终能够达到的实际分辨率为31×99=3069级;如果把32抽头的X9313全部更换为X9312，分辨率还可以进一步提高至9801级。 X9313与X9312这两种DCP均为三线制接口、带掉电自动保存功能的非易失性数字电位器，其内部分别包含31、99个电阻单元构成的电阻阵列，相邻两个电阻单元以及电阻阵列端点都设置有可以被滑动单元访问的抽头，如图1所示。滑动单元的位置由CS、U/D和INC 三个输入端控制，抽头位置值能够被存储在非易失性存储器中，供下次上电时调用置位。 图1 X931x系列DCP的内部结构 系统的每个声道的音量控制由两个X9313与一个X9312构成，图2为三个数字电位器的功能连接图。所有DCP的U/D、INC端分别连接在一起，而片选端CS各自占用一个MCU 端口。这种硬件连接方式能够很容易地实现四声道乃至更多声道的音量控制。为了与常见的数字式音量调整习惯一致，最好不要保留通用DCP的三键式控制方式，而只需设置UP/DOWN 两组按键直接控制音量的增减。UP/DOWN按键与MCU的连接应设置软件延时的去抖算法，以消除按键输入时的抖动，MCU与DCP之间则不再考虑按键抖动。
数字电位器芯片X9511的应用扩展 引言 数字电位器在我国还是近几年出现的新型器件，该器件一出现，就以其调节准确方便，使用寿命长，受物理环境影响小，性能稳定等特点，而被广大电子工程技术人员所接受。但数字电位器本身能够承受的电流和电压有限，因而需要扩展，同时在实际应用中，数字电位器的阻值范围及分辨率也需要扩展，本文介绍的扩展方案适用于各种信号的数字电位器。 数字电位器简介 数字电位器是可用数字信号控制电位器滑动端位置的新型器件，一般分按钮控制和串行信号控制两种，X9511就是X I C O R公司生产的理想按键式数字电位器，它内含31个串联电阻阵列和32个轴头。轴头位置由两个按键控制，并且可以被存储在一个E2P R O M存储器中，以供下一次通电时重新调用，并自动恢复轴头位置，X9511有1kΩ和10kΩ的X9511Z和X9511W两种规格。 X9511内部由计数器、存储器、译码器、模拟开关和电阻阵列等电路组成，其中计数器是5位可逆计数器，可用于对控制信号P U（或P D）进行加（或减）计数，计数器的计数值可以在A S E的控制下存储非易失性存储器中。计数器的数值经过32选1译码器译码后可用于控制模拟开关，32个模拟开关相当于电位器的32个轴头，电阻阵列由采
用集成电路工艺制作的31个串联一起的电阻构成，电阻两端分别连接模拟开关的一端，而模拟开关的另一端连接在一起构成数字电位器的滑动端（V W），译码器的输出端可控制模拟开关的通断，从而实现滑动轴头位置的变化。 X9511的计数器电路具有以下特点： ◆ 输入端具有内部上拉电阻和消除开关抖动的抗扰电路，当输入脉冲宽度小于40m s时，计数器将其视为干扰信号而不进行计数； ◆ P U和P D引脚可直接连接一个按钮开关到地，当按钮按下时，在P U或P D端产生一个负脉冲，使计数器进行加1（按P U键）或减1（按P D键）计数； ◆ 能将计数值存储在非易失性存储器E2P R O M中长期保存； ◆ 能在上电时自动将E2P R O M中的数据恢复到计数器中； ◆ 当计数器计数到最大值“31”时，P U按键失效，而计数到最小值“0”时，P D按键失效，从而避免循环计数，保证电位器调到最大位置时不会跳到零位，或从零位跳到最大位置。 ◆ 具有慢速和快速计数选择，当输入负脉冲宽度小于250m s时为慢速计数方式，此时按一下按键计数器将执行加1（或减1）操作，当脉冲宽度大于250m s时，计数器为快速（连续）计数方式，此时1秒钟以内，电路将以250m s的速率连续计数，若按键按下的时间大于1
数字电位器的控制 数字电位器简介： 数字电位器是采用CMOS工艺制成的数模混合信号处理集成电路，也称数控可编程电阻器。采用是数控方式调节电阻值大小，多用多晶硅或薄膜电阻材料，从而有使用灵活、调节精度高、无触点、低噪声等特点。同时有体积小、节省印制板空间，易于安装，不易污损、抗振动、抗干扰、寿命长、不易受环境温度影响等优点。基于上述内容，数字电位器已被广泛用于医疗保健设备、仪器仪表、通信设备、工业控制、家用电器、数码产品等各领域。数字电位器是一种有发展前景的新型器件。与机械电位器相比，具有许多优点，在许多领域可取代机械电位器。任何用电阻进行参数调整、校准或控制的领域，都可用数字电位器构成可编程模拟电路进而进行调整。 一、实验目的： 根据时序图和真值表设计按钮控制数字电位器控制电路： 1．基本要求：按住控制键，数字电位器阻值连续变化。 2．扩展要求：可使用Protues等软件进行仿真设计。 *3．扩展电路要求：按住控制键，数字电位器阻值连续变化且变化速度递增/递减。 二、实验仪器 1.带有异步置位、复位端的JK触发器，NE555，74LS04非门。 2.X9C104数字电位器。 3.电阻，单刀单掷开关和双刀双掷开关，导线。 三、实验原理： 1．电位器原理： 数字电位器属集成化三端可变电阻器件，等效电路如图1所示。当数字电位器作分压器使用时，其高、低、滑动端电压分别用UH、UL、UW表示；作可调电阻器使用时，其高、低、滑动端电阻分别用RH、RL、RW表示。 图1等效电路 将n个阻值相同或不同电阻串联在UH、UL端之间，每个电阻两端分别经过一个由CMOS管而构成模拟开关连在一起，作为数字电位器抽头，在数字信号控制下每次只能有一个模拟开关闭合，从而将串联电阻的一个节点连接到滑动端。亦即，当外部计数脉冲信号停止或片选信号无效后，译码电路输出端只有一个有效，故只选择一个MOS管导通。数字电位器的内部简化电路，如图2所示。
数字电位器在DC-DC变换器中的应用 1 引言 数字电位器（DCP）是数控电阻大小的器件，数控的接口方式有直接按键方式、三线接口方式（选片线、方向线、脉冲线）、SPI接口方式和I2C接口方式。通常用于校准系统精度和控制系统参数的大小。 2 脉宽调制模式 早上20世纪60年代，电源的开关调节 首先应用在军用电源的设计中。它的优势在 于重量轻和效率高，可以控制均衡电量的加 载，就是控制均衡电压的供给，通过高速动 作的开关量的开和关来实现。如图1所示， 加载到电阻器上的平均电压Vo(avg)=(ton/T) ×Vi，这种控制方法就称为脉宽调制模式。 本文概述在二种类型DC-DC变换器中数字电位器的应用，包括如何调节反馈电阻来获得输出电压。 3 降压型DC-DC变换器 图2所示为降压型DC-DC变换器的 典型电路，当控制器IC感应到输出电压V o太低时，启动通道上的晶体管Q给电感 器L充电，同时也对电容器C充电，当输 出电压V0上升到一个预定值时，控制器 关闭通道上的晶体管Q，电感器L和电容 器C上获取的能量通过肖特基二极管构成 的回路自由释放，从电感器L到电容器C 进行有效的能量传输会消耗一部分能量，因此加载在负载上的电压有所下降。
以TI公司的TPS62000型电路为例，如图3所示，它是低噪声同步降压型DC-DC变换器，内部采用电流模式PWM控制器，工作频率典型值为750kHz。在关闭模式下，电流损耗可降低到1μA，非常适合于1节锂离子电池、2节到3节镍铬、镍氢电池或碱性电池。2节电池供电时，输出最大电流为200mA；3节电池供电时，输出最大电流为600mA。 TPS62000DGS的输出电压可调，通过调整反馈引脚FB的电压值来达到输出电压V0的变化，采用数字电位器来调节反馈引脚FB的电压。在图3中，H为数字电位器可调电阻器的高电压端，L为数字电位器可调电阻器的低电压端，W为数字电位器滑动电压输出端。输出电压的计算公式为V0=0.45V×(1+RH/RL),其中要求RH+RL≤1MΩ，每次调接的电阻值为1kΩ。3线接口可设计成单片机控制或按键直接控制（外扩逻辑电路），在减小数字电位器RL的阻值时，输出电压V0会增加。由于该器件是DC-DC降压器件，因此输出电压V0最大值为输入电压VI。 当数字电位器调节到RH=82kΩ,RL=18kΩ时，输出电压； Vo=0.45×(1+82kΩ/18kΩ)=2.5V； 当数字电位器调节到RH=85kΩ,RL=15kΩ时，输出电压 Vo=0.45V×(1+85kΩ×15/kΩ)=3.0V。
用数字电位器替代机械电位器 摘要：数字可调节电位器，也称为数字电位器或digpot，不仅能够在众所周知的音频应用中替代机械电位器，而且能够在所有电子设备中替代传统的机械电位器。作为模/数转换器(DAC)的一种简单、廉价形式，数字电位器以可变电阻形式提供模拟输出。类型包括：易失和非易失两种形式，采用数字架构为系统带来了许多优势。数字电位器不容易受灰尘、污物以及潮湿环境的影响，而机械电位器在这些环境下很容易损坏。 引言 数字电位器的可靠性远远高于机械电位器，能够轻松保证50,000次以上的可靠读写次数，而机械电位器的重复调节次数只能达到几千次甚至几百次。数字电位器的分辨率为32级(5位)至256级(8位)或更高。对于LCD对比度调节等动态范围要求不高的应用，选择较低分辨率的器件即可满足实际应用的要求。目前，有些高分辨率的数字电位器已经成为音频等高保真应用的理想选择，能够提供高达90dB的动态调节范围。 非易失 有些应用要求数字电位器具备非易失存储功能，两种类型的器件(易失和非易失存储器)在市场上都很普及。非易失数字电位器更接近于机械电位器，它能够在不同的外部条件(是否有外部电源供电)下保持阻值。 音频设备需要内部储存音量设置，设备重新上电时要求电位器保持相同的电阻值，即使在电源完全关闭的情况下。 MAX5427/MAX5428/MAX5429系列数字电位器提供独特的编程功能。这些器件为具有一次性编程(OTP)存储器，将电位器抽头的上电复位(POR)位置设置在用户定义的数值(抽头位置保持可调，但重新上电后始终返回到固定的设置位置)。此外，OTP还可以禁止接口通信，将抽头锁存到所要求的固定位置，避免进一步的调节。这种情况下，器件成为一个固定比值的电阻分压器，而非电位器。 音频设计考虑 电位器具有对数抽头和线性抽头，高保真音频设备的音量调节一般选用对数电位器，因为考虑到人耳的非线性滤波特性，对数抽头可以获得线性音量调节。目前，高集成度数字电位器可以在单芯片内集成六路独立的电位器，以支持多声道音频系统，例如：立体声、杜比环绕立体声系统。
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void x9312down(unsigned char x) //向下滑动{ uchar y; cs=0; delay_us(1); UD=0; delay_us(1); for(y=x;y>0;y--) { inc=1; delay_us(1); inc=0; delay_us(1); } cs=1; delay_us(1); inc=1; delay_us(1); cs=1; ddelay(10); save(); } void save() { inc=1; delay_us(10); cs=0; delay_us(10); cs=1; delay_us(400); } uchar kbscan(void); uchar key_num(uchar key);//键码转换 void main() { uchar x,key; while(1) {key=kbscan(); if(key!=0) { while((P1&0xf0)!=0xf0); //等等键释放if(key==0x11)
有关数字电位器几个应用问题的探讨 摘要:介绍按钮式数字电位器的防抖动和重复动作问题的一种解决方法，以及对数字电位器电压、电流、级数扩展问题的常见解决方法。 1 引言 数字电位器以其调节准确方便，使用寿命长，受物理环境影响小，性能稳定等特点，已被广大电子工程技术人员所认识。在数字电位器的家族中，X9511/14以其可用按钮直接控制的特点尤其受到青睐，本文欲针对应用开发人员对X9511/14在按钮控制过程中所出现的防抖动、和重复动作问题以及数字电位器通常遇到的问题作一简要探讨。 2 数字电位器简介 数字电位器是可用数字信号控制电位器滑动端位置的新型器件。一般分按钮控制和串行信号控制两种，下面以美国XICOR公司非易失性按钮控制数字电位器X9511为例简略介绍一下其原理。X9511是数字电位器家族中的一种具有按钮控制，线性输出特点的产品，内部包含了31个电阻单元，32档输出滑动端，滑动端由输入到、引脚的负脉冲控制它向VH或VL端滑动。滑动端位置可以被存储在非易失性的存储器EEPROM中，使其上电后能够自动恢复到原来的位置。X9511的管脚见表1，基本应用如图1（图中为X9511/14掉电自动存储滑动端位置的接法）。 图1 X9511基本应用
3 数字电位器在应用中经常遇到的问题 数字电位器在我国还是近几年出现的新型器件，许多人在实际应用中对其不够了解，从而出现许多疑问，下面就经常出现的三个问题略作探讨。 按钮控制的数字电位器常出现按钮按下次数及输出值与预测值不符。数字电位器本身能够承受的电流和电压有限，需要扩展。 在实际应用中数字电位器的阻值范围及分辨率不够，需要扩展。 3.1 按钮控制数字电位器的防抖动和重复触发问题 上面的第一个问题所说按钮控制电位器的按键次数及输出值与预测不符，通常是其中某一档出现了重复触发动作，自然其按键次数和输出电位就会与预测值不符。出现这种现象的原因常是用了面包板做试验，或是使用了劣质按钮，造成接触不良，线路噪声加剧，或是人为按钮动作不规范引起。 美国XICOR公司提供的按钮式数字电位器的应用电路，直接用按钮来控制，就会有可能出现这些问题。X9511/14在其内部集成了40ms延时的去抖动电路， 要求输入控制信号抖动时间短，信号有效时间在40ms～250ms之间，且在此期间不能出现干扰电平。但是由于实际应用情况不可预测，无法避免输入信号的抖动而造成输出的重复动作（按钮时间超过250ms也会造成输出的重复动作），而这却是许多人所不愿看到的。 为了控制输入信号的抖动和噪声影响，在数字电位器的控制端加上触发器，如图2所示，试验结果使输出稳定性有了较为明显的提高，但仍要求按钮动作干脆利落，且线路无干扰，最终表现在输入信号干净无波动，否则不能避免重复触发。 经过多次改进，图3电路则较好地决了以上问题。在按钮与控制输入端之间，加上如图3所示由一片与非门电路构成的单稳电路，具有成本低，电路简单，可防止抖动，并不会使输出重复动作的特点。
有关数字电位器X9511-14几个应用问题的探讨 摘要:介绍按钮式数字电位器的防抖动和重复动作问题的一种解决方法，以及对数字电位器电压、电流、级数扩展问题的常见解决方法。 1 引言 数字电位器以其调节准确方便，使用寿命长，受物理环境影响小，性能稳定等特点，已被广大电子工程技术人员所认识。在数字电位器的家族中，X9511/14以其可用按钮直接控制的特点尤其受到青睐，本文欲针对应用开发人员对 X9511/14在按钮控制过程中所出现的防抖动、和重复动作问题以及数字电位器通常遇到的问题作一简要探讨。 2 数字电位器简介 数字电位器是可用数字信号控制电位器滑动端位置的新型器件。一般分按钮控制和串行信号控制两种，下面以美国XICOR公司非易失性按钮控制数字电位器 X9511为例简略介绍一下其原理。 X9511是数字电位器家族中的一种具有按钮控制，线性输出特点的产品，内部包含了31个电阻单元，32档输出滑动端，滑动端由输入到、引脚的负脉冲控制它向VH或VL端滑动。滑动端位置可以被存储在非易失性的存储器EEPROM中，使其上电后能够自动恢复到原来的位置。X9511的管脚见表1，基本应用如图1（图中为X9511/14掉电自动存储滑动端位置的接法）。 图1 X9511基本应用
3 数字电位器在应用中经常遇到的问题 数字电位器在我国还是近几年出现的新型器件，许多人在实际应用中对其不够了解，从而出现许多疑问，下面就经常出现的三个问题略作探讨。 按钮控制的数字电位器常出现按钮按下次数及输出值与预测值不符。数字电位器本身能够承受的电流和电压有限，需要扩展。 在实际应用中数字电位器的阻值范围及分辨率不够，需要扩展。 3.1 按钮控制数字电位器的防抖动和重复触发问题 上面的第一个问题所说按钮控制电位器的按键次数及输出值与预测不符，通常是其中某一档出现了重复触发动作，自然其按键次数和输出电位就会与预测值不符。出现这种现象的原因常是用了面包板做试验，或是使用了劣质按钮，造成接触不良，线路噪声加剧，或是人为按钮动作不规范引起。 美国XICOR公司提供的按钮式数字电位器的应用电路，直接用按钮来控制，就会有可能出现这些问题。X9511/14在其内部集成了40ms延时的去抖动电路， 要求输入控制信号抖动时间短，信号有效时间在40ms～250ms之间，且在此期间不能出现干扰电平。但是由于实际应用情况不可预测，无法避免输入信号的抖动而造成输出的重复动作（按钮时间超过250ms也会造成输出的重复动作），而这却是许多人所不愿看到的。 为了控制输入信号的抖动和噪声影响，在数字电位器的控制端加上触发器，如图2所示，试验结果使输出稳定性有了较为明显的提高，但仍要求按钮动作干脆利落，且线路无干扰，最终表现在输入信号干净无波动，否则不能避免重复触发。经过多次改进，图3电路则较好地解决了以上问题。在按钮与控制输入端之间，加上如图3所示由一片与非门电路构成的单稳电路，具有成本低，电路简单，可防止抖动，并不会使输出重复动作的特点。
资深工程师对数字电位器的理解与应用 时间：2010-09-10 566次阅读【网友评论0条我要评论】收藏 数字电位器(DigitalPotenTIometer)亦称数控可编程电阻器，是一种代替传统机械电位器(模拟电位器)的新型CMOS数字、模拟混合信号处理的集成电路。数字电位器采用数控方式调节电阻值的，具有使用灵活、调节精度高、无触点、低噪声、不易污损、抗振动、抗干扰、体积小、寿命长等显著优点，可在许多领域取代机械电位器。 数字电位器一般带有总线接口，可通过单片机或逻辑电路进行编程。它适合构成各种可编程模拟器件，如可编程增益放大器、可编程滤波器、可编程线性稳压电源及音调／音量控制电路，真正实现了“把模拟器件放到总线上”(即单片机通过总线控制系统的模拟功能块)这一全新设计理念。 目前，数字电位器正在国内外迅速推广，并大量应用于检测仪器、PC、手机、家用电器、现代办公设备、工业控制、医疗设备等领域。 1 基本工作原理 由于数字电位器可代替机械式电位器，所以二者在原理上有相似之处。数字电位器属于集成化的三端可变电阻器件其等效电路，如图l所示。当数字电位器用作分压器时，其高端、低端、滑动端分别用VH、VL、VW表示；而用作可调电阻器时，分别用RH、RL和RW表示。 图2所示为数字电位器的内部简化电路，将n个阻值相同的电阻串联，每只电阻的两端经过一个由MOS管构成的模拟开关相连，作为数字电位器的抽头。这种模拟开关等效于单刀单掷开关，且在数字信号的控制下每次只能有一个模拟开关闭合，从而将串联电阻的每一个节点连接到滑动端。
数字电位器的数字控制部分包括加减计数器、译码电路、保存与恢复控制电路和不挥发存储器等4个数字电路模块。利用串入、并出的加／减计数器在输入脉冲和控制信号的控制下可实现加／减计数，计数器把累计的数据直接提供给译码电路控制开关阵列，同时也将数据传送给内部存储器保存。当外部计数脉冲信号停止或片选信号无效后，译码电路的输出端只有一个有效，于是只选择一个MOS管导通。 数字控制部分的存储器是一种掉电不挥发存储器，当电路掉电后再次上电时，数字电位器中仍保存着原有的控制数据，其中间抽头到两端点之间的电阻值仍是上一次的调整结果。因此，数字电位器与机械式电位器的使用效果基本相同。但是由于开关的工作采用“先连接后断开”的方式，所以在输入计数有效期间，数字电位器的电阻值与期望值可能会有一定的差别，只有在调整结束后才能达到期望值。 从图2可以看出，数字电位器与机械式电位器有2个重要区别：1)调整过程中，数字电位器的电阻值不是连续变化的，而是在调整结束后才具有所希望的输出。这是因为数字电位器采用MOS管作为开关电路，并且采用“先开后关”的控制方法：2)数字电位器无法实现电阻的连续调整，而只能按数字电位器中电阻网络上的最小电阻值进行调整。 2 数字电位器的典型应用 数字电位器的应用广泛，而且按照不同的分类标准也有很多种类，但是基本
数字电位器C程序汇总（X9313W驱动程序） 2009-01-06 22:54 /*************************************/ /* X9313W驱动程序*/ /* 版本号:V1.0 */ /*************************************/ /*************************************/ /* 文件包含*/ /*************************************/ #include
1 ?Xicor, Inc. 1994, 1995 Patents Pending Characteristics subject to change without notice 3863-2.4 9/18/96 T2/C0/D0 SH DESCRIPTION The Xicor X9C102/103/104/503 is a solid state nonvola-tile potentiometer and is ideal for digitally controlled resistance trimming. The X9C102/103/104/503 is a resistor array composed of 99 resistive elements. Between each element and at either end are tap points accessible to the wiper element.The position of the wiper element is controlled by the CS ,U/D , and INC inputs. The position of the wiper can be stored in nonvolatile memory and then be recalled upon a subsequent power-up operation. The resolution of the X9C102/103/104/503 is equal to the maximum resistance value divided by 99. As an example, for the X9C503 (50K ?) each tap point repre-sents 505?. All Xicor nonvolatile memories are designed and tested for applications requiring extended endurance and data retention. FEATURES ?Compatible with X9102/103/104/503? Low Power CMOS —V CC = 5V —Active Current, 3mA Max —Standby Current, 500μA Max ?99 Resistive Elements —Temperature Compensated —± 20% End to End Resistance Range ? 100 Wiper Tap Points —Wiper Positioned via Three-Wire Interface —Similar to TTL Up/Down Counter —Wiper Position Stored in Nonvolatile Memory and Recalled on Power-Up ?100 Year Wiper Position Data Retention ?X9C102 = 1K ??X9C103 = 10K ??X9C503 = 50K ?? X9C104 = 100K ? E 2POT ? Nonvolatile Digital Potentiometer X9C102/103/104/503 E 2POT ? is a trademark of Xicor, Inc.3863 FHD F01 FUNCTIONAL DIAGRAM L W H V