i2c数字电位器

可编程数字电位器在AVR单片机中的应用时间：2009-02-19 14:37:57 来源：电子工业专用设备作者：谢珺耀1 引言AVR嵌入式单片机具有丰富的硬件、软件资源，其中的串行I2C接口能满足很多应用场合的要求，两个AVR单片机通过I2C总线直接连接就可实现单片机相互通信；AVR 单片机还可以和任何具有I2C总线接口的外设直接连接而无须其它硬件电路支持。

而X9221系列可编程数字电位器在智能测试设备上应用非常广泛，通过I2C总线可以简单地构成单片机与各种外设之间乃至与计算机之间的通信，建立友好的人机界面联系。

硬件设计简单、灵活，只需要将所有设备的SDA和SCL信号线分别并联在一起并加上拉电阻即可，有助于提高设备的自动化水平、可靠性、稳定性及电气装配的工艺性。

AVR单片机和X9221系列可编程数字电位器都有内置的E2ROM单元，可以非常方便地为用户保留一些工艺参数；X9221系列电位器0～63级的变化可以将电位器调节到手动无法实现的平滑级别，调节过程中不会产生噪声且寿命长、不受机械振动污染潮湿影响等。

2 X9221系列数字电位器介绍2.1电气特性及硬件结构原理X9221系列电位器共有15种规格型号，有双列直插DIP20和表面贴装SOIC20两种封装。

电源电压民品级、工业级为4.5～5.5V，军品级为2.7～5.5V；一组封装芯片内有两个数字电位器，参见图1，X9221系列电位器封装及引脚功能。

内置的E2ROM单元，可以在掉电时将数据很好地保存，上电时自动加载到自己的RAM单元，电位器接口是标准的I2C总线，其中的数据寄存器可通过I2C总线进行读写操作；电位器滑动端(VW0／RW0，VW1／RW1)相当于普通电位器中间抽头，是无摩擦"触点"。

X9221系列电位器总电阻配置有3种阻值2 kΩ、10kΩ、50kΩ，用户可根据自己的设计需求来选型。

每一个芯片有A0～A3四位二进制编程的器件地址以区分I2C总线上接入的不同外设，因此，一条总线上最多可接入16个X9221器件。

i2c数字电位器
i2c数字电位器是一种基于I2C总线接口的数字电位器。

它具有高精度、高速度和低功耗的特点，通过I2C总线与微控制器进行通信，实现对电位器的精确控制。

i2c数字电位器的工作原理是利用一个电阻矩阵来调整输入电压，并将电阻值转换为数字信号。

通过对电阻矩阵的编程，可以实现对电位器的精确控制。

同时，i2c数字电位器还具有自动校正功能，可以消除电阻元件的漂移和温漂等问题，提高电位器的稳定性。

此外，i2c数字电位器的封装小巧，可以广泛应用于各种紧凑型电子产品中。

在应用时，可以通过I2C总线和微控制器进行连接，实现对电位器的快速和简便的控制。

总之，i2c数字电位器是一种先进的电子元件，具有高精度、高速度、低功耗、自动校正等优点，可广泛应用于各种电子产品中。

数字电位器的应用（整理转摘）１用数字电位器替代机械式电位器数字电位器的写次数很容易达到５００００次，而机械式电位器的调节次数一般只有几千次，甚至几百次。

目前市场上提供的数字电位器的分辨率在３２级（５位）到２５６级（８位）甚至更高。

对于像ＬＣＤ显示器对比度调节或其它动态范围要求不高的应用，设计时可以选用低分辨率、低成本的数字电位器。

而高分辨率的数字电位器则被广泛用于动态范围高达９０ｄＢ的音频和Ｈｉ－Ｆｉ设备中。

数字电位器具有易失和非易失两种类型，非易失数字电位器与机械式电位器很相似，它们无论上电与否都可以保持电阻值设置，特别是ＭＡＸ５４２７／ＭＡＸ５４２８／ＭＡＸ５４２９数字电位器，更具有独特的编程特性，每个器件带有一个一次性编程（ＯＴＰ）存储器，能够在上电复位（ＰＯＲ）时将抽头位置设置在用户定义的数值，且抽头位置保持可调，但在上电时总是返回到所设置的位置。

另外，利用ＯＴＰ功能也可以关闭接口操作，使抽头位置始终保持在所希望的地方。

这样，器件就像一个阻值固定的分压器，而不是电位器。

大多数数字电位器可以通过传统的Ｉ２Ｃ或ＳＰＩ接口进行编程，有些器件则采用上／下脉冲计数调节方式。

采用数字电位器有很多优势，首先，这些电位器对灰尘、污垢和潮湿的环境不敏感，而这些因素对于机械式电位器来说则是致命的。

数字电位器几乎能够在任何电子系统中替代老式的机械电位器，而不仅仅是在音频产品，图１列出了数字电位器的几种典型应用。

２数字电位器在音频设备中的应用与机械式电位器相比，数字电位器的另一优势是可以直接安装在电路板的信号通道上，而不需要复杂、昂贵的机械与电控的整合方案。

数字电位器可提高电子噪声抑制能力，不存在机械电位器连线拾取的干扰信号。

传统的数字电位器只是简单地直接取代机械式电位器，它们具有相同的使用方法，因而无需做过多的说明。

然而，对于特殊用途的器件，（如低成本立体声音量控制），使用时可能会出现一些特殊问题。

数字电位器可以提供对数和线性变化函数，对数变化的数字电位器常用于Ｈｉ－Ｆｉ音频设备中的音量调节，可为具有非线性响应特性的人耳建立一个线性变化的音量控制。

理解和应用数字电位器屈志磊【摘要】通过对数字电位器芯片研究和分析,同时结合低成本市场的需要,搭建硬件及软件平台,构建混合信号系统电路,从而扩展数字电位器的应用领域及范围。

描述了数字电位器工作原理、特点、分类及广泛应用,阐述了与机械电位器相比,数字电位器的优点,同时也描述了数字电位器AD5272内部电路结构,在此基础上进一步提出了对数字电位器AD5272应用电路系统的设计。

结果表明,在低成本的前提下,将数字电位器的性能及应用充分展示,同时验证了数字电位器更为经济实用。

%Through the research and analysis to the digital potentiometer chip,at the same time combine with the low-cost market needs,to build the hardware and software platform,to construct mixed-signal system circuit,and to expand the applications and scope of the digital potentiometer.In this paper,the author describes the general working principle,characteristics,classification and widely application of digital potentiometer;explains the advantages of digital potentiometer,which is compared with the mechanical potentiometer,but also depicts the typical internal circuit structure of digital potentiometer AD5272.Based on the further proposed application of the digital potentiometer,the circuit system of the AD5272 was designed.The results show that in the low-cost premise,the performance and application of the digital potentiometer has been fully demonstrated,and the more economical and practical of digital potentiometer has been verified.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2012(020)007【总页数】4页(P181-183,186)【关键词】数字电位器;机械电位器;单片机;AD5272【作者】屈志磊【作者单位】天津大学电子信息工程学院,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TN609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。

i2c电平转换原理-回复I2C (Inter-Integrated Circuit) 是一种串行通信总线协议，广泛应用于各种电子设备之间的通信。

在I2C通信中，设备之间通过两根电线（SDA-串行数据线和SCL-串行时钟线）进行数据传输。

然而，由于不同设备之间可能使用不同的电压标准，需要进行电平转换以确保正确的数据传输。

本文将详细介绍I2C电平转换的原理和步骤。

1. I2C电平转换的原理在I2C通信中，设备之间通过SDA和SCL线传输逻辑0和逻辑1。

逻辑0通常定义为低电平（接近于GND），而逻辑1定义为高电平（接近于电源电压）。

然而，不同设备可能使用不同的电平标准，例如3.3V、5V 或其他电压。

因此，当两个设备之间电压标准不一致时，就需要进行电平转换。

2. 常见的I2C电平转换方法常见的I2C电平转换方法包括双向电平转换器、电位器分压器和电平转换芯片。

2.1 双向电平转换器双向电平转换器是一种常用的I2C电平转换方法。

它可以在两个设备之间实现逻辑电平的转换，并且支持双向数据传输。

双向电平转换器通常由两个电平转换器引脚组成，一个用于SDA线路，另一个用于SCL线路。

它们的工作原理是根据输入信号的电压水平，自动调整输出信号的电压水平。

2.2 电位器分压器电位器分压器是一种简单的I2C电平转换方法。

它通过使用电阻分压原理来将高电平转换为低电平。

电位器分压器通常包括两个电阻，一个连接到电源电压，另一个连接到地线。

通过调整电阻值，可以实现不同电平之间的转换。

然而，电位器分压器只能将高电平转换为低电平，并且不能支持双向数据传输。

2.3 电平转换芯片电平转换芯片是一种专门用于I2C电平转换的集成电路。

它通常具有多个输入和输出端口，可以同时支持多个信号的转换。

电平转换芯片也可以具有其他功能，例如电流放大和隔离等。

使用电平转换芯片可以实现高效和可靠的I2C电平转换。

3. I2C电平转换的步骤下面是I2C电平转换的一般步骤：步骤1：确定输入和输出设备之间的电压差异。

I2C总线数字电位器原理及与单片机的接口设计I2C总线数字电位器原理及与单片机的接口设计湘潭工学院信息与电气工程系(411201) 黄采伦摘要I2C总线数字电位器是Xicor公司推出的数字电位器中较有代表性的一种，它集许多先进特性于一体，倍受使用者瞩目；本文介绍其特性、工作原理及与单片机的接口技术。

关键词数字电位器I2C总线单片机程序模块1引言随着I2C总线应用的日益广泛，兼容I2C总线的接口芯片及存储器的品种也越来越多，其中数字电位器以其调节方便、使用寿命长、受物理环境的影响小、性能稳定等特点，已被广大电子工程技术人员所认识；尤其是在音频产品、控制领域等的应用越来越受到人们的重视。

I2C总线数字电位器是美国Xicor 公司推出的X9×××系列数字电位器中较有代表性的一种。

它是把几个E2POT非易失性数字电位器集成在一起的单片CMOS微电路，具有二线串行I2C总线接口，易于软件控制，可直接读出、写入滑动端位置，可级联使用等先进特性。

本文以X9241为例说明。

2结构原理X9241内部包括一个I2C接口和四个数字电位器。

每个数字电位器由电阻阵列及与之对应的滑动端计数寄存器WCR、四个8位数据寄存器R0~R3等部分构成。

其引脚配置如图1所示。

2.1电阻阵列每个电阻阵列由63个串联连接的分立的电阻段组成。

每个电阻阵列的物理终端等效于机械电位器的固定端（V H和V L输入端）。

每个阵列的V H和V L以及每个电阻段之间的接点（即抽头）通过FET开关连接滑动输出端V W；而滑动端V W在电阻阵列中的位置由WCR控制。

图1X9241引脚配置图其中V W0、V W1、V W2及V W3分别为四个电位器的滑动端；V L0、V L1、V L2及V L3分别为四个电位器的低端；V H0、V H1、V H2及V H3分别为四个电位器的高端；A0、A1、A2及A3为地址线（用来设置从属地址低4位）；SDA及SCL分别为串行数据和串行时钟；V CC及V SS分别为电源和地如果将四个电阻阵列中的两个、三个或四个串联起来可构成127、190或253个抽头的数字电位器。

巧妙的利用软件编程，将Ｘ９２４１内部的四个６４抽头数字电位器组成一个高分辨率低成本的数字电位器 数字电位器（ＤＣＰ）是专为替代传统机械电位器、可变电阻器而设计的新型集成电路。

其通过Ｉ２Ｃ、ＳＰＩ以及ＣＳ，Ｕ／Ｄ，ＩＮＣ三线方式与ＭＣＵ接口，可实现应用程控调节，也有按钮控制方式，从而实现与传统机械电位器或可变电阻器相同的电位、电阻调节功能的特殊集成电路。

与传统机械电位器相比，数字电位器具有数字调节、长寿命、易于装配、节省空间、不受振动影响等突出优点，已被广泛应用于医用设备、仪器仪表、工业控制、计算机、家用电器、手机、数码产品等各个领域。

在有些应用中，如激光二极管的动态偏置调节，使用数字电位器或者微调ＤＡＣ来控制电压，就受到了分辨率、接口、成本的限制。

为了解决这类问题，我们将在这里介绍使用低分辨率（６４抽头）、低成本的Ｉｎｔｅｒｓｉｌ（Ｘｉｃｏｒ）公司Ｉ２Ｃ总线控制数字电位器Ｘ９２４１组成一个高分辨率（８００１抽头）的数字电位器的解决方法。

实现高分辨率的原理 我们假设有三个数字电位器，ＰＯＴ１和ＰＯＴ２为６４抽头ＤＣＰ，ＰＯＴ３为１２８抽头ＤＣＰ，其中ＰＯＴ１和ＰＯＴ２用作ＰＯＴ３的ＶＨ和ＶＬ的设置，并且必须保证ＰＯＴ１和ＰＯＴ２始终为“１”个位置间隔，那么就有６３种不同的电压间隔施加到ＰＯＴ３上。

理论上，当ＰＯＴ３在特殊电压抽头１２７和下一个电压间隔的抽头０之间跳动时，应该还有一个多余的抽头位置，但是这些抽头不是多余的，它们的作用可以改善输出的线性度，因为在相邻的两个电压间隔中的抽头０和抽头１２７的电压是一样的。

对于６３个不同间隔的每一个，又借助１２７个不同的输出，就会有８００１（６３×１２７＝８００１）个不同的Ｖｗ输出可以在ＶＨ和ＶＬ之间获得。

图１就是说明的这个概念。

如何使用Ｘ９２４１实现高分辨率（８００１抽头） Ｉｎｔｅｒｓｉｌ（Ｘｉｃｏｒ）公司的Ｘ９２４１把四个非易失性数字电位器集成在一个单片ＣＭＯＳ微电路中，它的功能框图如图２。