基于可编程数字电位器在AVR单片机中的应用

1、.PAGE ：.；PAGE 7基于可编程数字电位器在AVR单片机中的运用文章出处： 发布时间： 2021/11/03 | 1249 次阅读 | 0次引荐 | HYPERLINK dzsc/data/html/2021-11-3/79861.html l guest#guest 0条留言 HYPERLINK dzsc/advcount.asp?advid=238 t _blank 业界领先的TEMPO评价效力 HYPERLINK dzsc/advcount.asp?advid=140 t _blank 高分段才干，高性能贴片保险丝 HYPERLINK dzsc/advcount.asp?advi

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3、K dzsc/product/searchfile/361.html t _blank 单片机具有丰富的硬件、软件资源，其中的串行I2C HYPERLINK dzsc/product/searchfile/5540.html t _blank 接口能满足很多运用场所的要求，两个AVR单片机经过I2C HYPERLINK dzsc/product/searchfile/4067.html t _blank 总线直接衔接就可实现单片机相互通讯；AVR单片机还可以和任何具有I2C总线接口的外设直接衔接而无须其它硬件电路支持。而 HYPERLINK dzsc/stock-ic/X9221.html t

4、 _blank X9221系列可编程数字 HYPERLINK dzsc/product/file329.html t _blank 电位器在智能 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/7945.html t _blank 测试设备上运用非常广泛，经过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讯，建立友好的 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/2754.html t _blank 人机界面联络。硬件设计简单、灵敏，只需求将一切设备的SDA和SCL HYPERLINK dzsc/product/searchfile

5、/4875.html t _blank 信号线分别并联在一同并加上拉 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/294.html t _blank 电阻即可，有助于提高设备的自动化程度、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 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/1218.html t _blank 数字电位器都有内置的E2ROM单元，可以非常方便地为用户保管一些工艺参数；X9221系列电位器063级的变化可以将电位器调理到手动无法实现的平滑级别，调理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

6、 X9221系列数字电位器引见2.1电气特性及硬件构造原理X9221系列电位器共有15种规格型号，有双列直插 HYPERLINK dzsc/icstock/119/DIP20.html t _blank DIP20和外表贴装 HYPERLINK dzsc/stock-ic/SOIC20.html t _blank SOIC20两种封装。 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/2937.html t _blank 电源电压民品级、工业级为4.55.5V，军品级为2.75.5V；一组封装 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/6465.h

7、tml t _blank 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管，上电时自动加载到本人的RAM单元，电位器接口是规范的I2C总线，其中的数据存放器可经过I2C总线进展读写操作；电位器滑动端(VW0RW0，VW1RW1)相当于普通电位器中间抽头，是无摩擦 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/249.html t _blank 触点。X9221系列电位器总电阻配置有3种阻值2 k、10k、50k，用户可根据本人的设计需求来选型。每一个芯片有A0A3四位二进制编程的器件地址以区分I2C总

8、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。器件内部有两组类型的存放器DATA和WCR，他们的访问那么由串行 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/4872.html t _blank 数据线上的命令字来确定。电阻阵列经过内部编码可以有64种形状，063种形状的延续变化，相当于电位器中心抽头从普通电位器的一端滑动到另一端；一切的存放器都可以经过I2C总线进展双向操作，即可读可写。在线实时的调理电位器中间抽头位置可以有3种方法：经过I2C总线向WCR存放器写数据(串行加载)、经过对相应的DATA类存放器直接写数据(并行加载)、以及增量减量命令

9、(下面会讨论到)直接写数据；概念上电位器中间抽头位置可以由WCR存放器来替代，其另一类存放器可以由DATA存放器来替代。2.2数字电位器I2C总线时序及指令2.2.1普通I2C总线通讯时序X9221系列数字电位器其接口是按规范的I2C总线设计的，因此，硬件衔接非常简单，只需把串行时钟线SCL、串行数据线SDA与之对应相连即可。其通讯完全符合I2C总线协议要求，串行时钟线SCL、串行数据线SDA按照规定的协议产生一序列脉冲串，进而完成传输一组数据的义务。参见图2 I2C总线通讯时序。X9221系列数字电位器完全以从机的身份出如今I2C总线上，它不可以主机的身份出如今I2C总线上，也就是说对其存放

10、器的读写操作都受控于主机，这一点一定要在硬件和软件设计上留意。当主机发出 HYPERLINK dzsc/data/iccompany/detail3.html t _blank START信号后，从机(X9221A)芯片即将拉高SDA线，阐明放弃数据线权限由主机控制，主机发送一个字节后再由从机(X9221A)芯片自动拉低SDA线，阐明数据收到，假设此时从机将SDA线拉不低，阐明从机没有正常接受数据，主机必需启动下一个写周期。可以了解为主机每发送一个字节后都会等待一个ACK回答呼应信号，否那么，主机以为从机(X9221A)没有正常接纳数据。2.2.2 X9221指令表表1是X9221一切指令阐明

11、，其中前4种指令的正常执行需求在串行数据线上至少有3个步骤：经过数据线写从机地址；写指令；写数据。才干完成一个存放器的读或写，这4种指令适用于X9221三字节时序格式操作。假设是写在WCR类型的存放器中，掉电后数据丧失，写在DATA类型的存放器中，掉电后数据存在其中；全局转换的4种指令的正常执行需求在串行数据线上至少有2个步骤：经过数据线写从机地址、写指令，才干完成一切存放器之间的数据交换，适用于X9221两字节时序格式操作；最后一种+-指令相当于在线上下调理电位器中间抽头，比较直观，很好了解。+-指令仅访问WCR类型存放器，且只是写操作，假设数据线SDA坚持高电平，下一个时钟信号SCL周期到

12、来，WCR存放器数据+1。假设数据线SDA坚持低电平，下一个时钟信号SCL周期到来，WCR存放器数据-1。然而，不论哪种命令，只需写DATA类型的存放器(芯片内的E2ROM存储单元)，写操作要破费大约10 ms时间才干完成，在设计通讯软件时一定要特别留意。3 AVR系列单片机与数字电位器硬件和软件设计3.1 X9221数字电位器与AVR系列单片机硬件接口X9221数字电位器与AVR系列单片机硬件接口如图3所示。硬件衔接非常简单，只需将一切设备串行数据线SDA、串行时钟线SCL相衔接并接10 k左右的上拉电阻即可。衔接在I2C总线上的逻辑电平为线与逻辑关系，只需有一个设备将其拉低，总线上即出现低

13、电平，当一切设备总线都悬挂起时呈现高阻形状。主机发送方式就是向其中一个外设写入数据，首先产生一个启动信号START，START发送胜利后才向外设发送设备地址，地址发送胜利后，再发送数据，数据可以是1N个字节，一切数据发送完成，最后发送STOP完成主机写的过程。主机接纳方式也是一样的，过程类似。对X9221来说地址发送完成后，必需发送指令方式，通知X9221目前将做什么，指令的含义上面已提到，指令方式后是一组数据，其它过程一样。为了使I2C总线处于正常形状，一切总线上的设备必需加电，假设有一个设备没有加电，总线将处于不正常任务形状。在总线上有几个设备同时欲将发送数据时，竞争中某主机发现仲裁失败后

14、，应立刻回到从机形状或放弃总线恳求，保证获取总线控制权的主机正常发送数据；不同的主机有不同的总线时钟频率，经过SCL信号线与来保证，即高电平为高电平中最短的，低电平为低电平中最长的，也就是说协议照顾了速度最慢的设备；集结在总线上一切的传送必需包含一样数目的数据包，否那么，多主机系统中仲裁结果无法定义，这在设计上要特别留意。3.2 X9221数字电位器与AVR系列单片机通讯软件设计下面是一个经过查询由 HYPERLINK dzsc/icstock/151/ATMEGA16.html t _blank atmega16单片机向X9221发送数据的例程，在这个例程中需求留意的是TWINT标志利用软件

15、写1进展清零(去除硬件置位标志)，而当前发送完成后由硬件自动将TWINT标志置1，TWINT标志是不能经过硬件清零的；每次经过检查TWINT标志判别当前发送能否完成，经过读取形状存放器TWSR的值判别发送的数据能否正确。START：LDI R16，$A4；设置AVR单片机I2C总线控制存放器OUT TWCR，R16；软件去除TWINT标志WAIT1：IN R16，TWCR；读取控制存放器TWCRSBRS R16，7；等待硬件置位TWINT标志RJMP WAIT1；TWINT标志没置位，循环检查等待IN R16，TWSR；读取形状存放器TWSRANDI R16，$F8；屏蔽无效位CPI R16，

16、$08：检查START信号能否发送胜利BRNE HYPERLINK dzsc/stock/E/ERROR.html t _blank ERROR；START信号发送未胜利，转入出错处置LDI R16，$56；发送X9221器件地址56=5器件标识，6器件地址OUT TWDR，R16LDI R16，$84OUT TWCR，R16；软件去除TWINT标志IN R16，TWSRANDI R16，$F8CPI R16，$18；检查X9221器件地址能否发送胜利BRNE ERROR；X9221器件地址发送未胜利，转入出错处置LDI R16，$2F；设置所发送的数据(063有效，例中为47)OUT TWD

17、R，R16；数据输出到数据存放器TWDRLDI R16，$84OUT TWCR，R16；软件去除TWINT标志；检查数据2F能否发送完成，类似于上述循环继续LDI R16，$94；发送STOP信号，一次$2F数据发送完成OUT TWCR，R16ERROR：；出错处置过程END在此例程中，器件的地址对X9221来说为56，其中5是器件本身固有的以区别于其它类型的设备，而6是设计硬件时规定的，可以是0F任何十六进制数值；例程中AVR单片机仅作为主机运用且向X9221发送数据，其实从X9221中读取当前数据也是一样的。本例程采用查询方式，程序显得繁琐，但是假设采用中断方式的话，程序就会显得简单多，只

18、需标志SREG存放器中I位和I2C总线控制存放器中的TEWIE置1，即中断使能有效，当TWINT标志置1立刻产生中断恳求，阐明完成当前数据发送完成，可以预备下一个字节数据发送或停顿发送等操作。4 X9221可编程数字电位器在半导体公用设备一些运用研讨4.1用于丈量微小电压变化图4是微小电压丈量电路模型，用于芯片键合设备中去检测吸头上能否有芯片吸附以及吸头能否堵塞、或者芯片能否丧失等景象。当内径为大约0.10.15 mm的吸头去吸附一个小芯片时，假设芯片较透明，光敏 HYPERLINK dzsc/product/file471.html t _blank 传感器检测出来的电压变化较小，普通在10

19、50 mV间；同样当吸头吸附一个小芯片时，气路真空的压力也会产生变化，这种压力的变化以传感器电压变化输出。为了改动电位器中间抽头以便与传感器检测输入电压相匹配，计算机经过 HYPERLINK dzsc/icstock/970/RS232.html t _blank RS232接口向单片机发送数据，单片机收到数据后转发给X9221可编程数字电位器以改动基准电压值。比较基准电压U+按下式确定：U+是 HYPERLINK dzsc/icstock/392/LM393.html t _blank LM393运放同相输入端电压(在这种形状下，思索到前级传感器输出根本上处于放大形状，所用传感器电源电压为+

20、5 V，最高输出电压按3.5 V计算)N是063共64种形状变化值，那么，当U+从03.5 V变化时，最小分辨率可以到达55 mV左右，用手工进展普通电位器调理到达这样的分辨率是难以掌控的。基准电压(即U+)经过机器的人机界面可以直接调理，假设将电位器数值进展标定，随时还可以看到当前的基准电压大小。传感器输出电压与基准电压比较，使电压 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/4176.html t _blank 比较器输出反响当前的形状，不同的时辰高低电平代表不同的意义，如吸头阻塞、芯片丢片、真空缺乏等。4.2丈量微小电流变化图5是微小电流丈量电路模型，用于引线键合

21、设备中去检测断线、连线、短路等情况，被测器件是一个半导体元件，当在焊盘上键合上一根金线时，经过检测漏电流来判别这条金线与芯片键合过程中能否存在断线、连线、短路等情况。计算机经过界面操作发送指令以改动X9221可编程数字电位器的阻值，进而改动电压源的放大倍数以改动加在被测元件的电压，从而到达顺应不同种类的半导体器件性能要求。设： HYPERLINK dzsc/product/searchfile/3764.html t _blank 信号源的输出为Us，运放 HYPERLINK dzsc/icstock/391/LM324.html t _blank LM324输出为U0，X9221电阻为Rx，被测元件阻抗为Rz，被测元件流过的漏电流为I0，那么用以下两个表达即可表达它们之间的关系：经过主机界面改动Rx可编程电阻值，即可以改动U0，U0的改动等于改动了I0，而I0的改动等于改动了流过被测器件的最大允许电流，从而维护了被测器件不会由于检测漏电流而损坏，经过