基于可編程數(shù)字電位器在AVR單片機(jī)中的應(yīng)用

1、.PAGE ：.；PAGE 7基于可編程數(shù)字電位器在AVR單片機(jī)中的運(yùn)用文章出處： 發(fā)布時(shí)間： 2021/11/03 | 1249 次閱讀 | 0次引薦 | HYPERLINK dzsc/data/html/2021-11-3/79861.html l guest#guest 0條留言 HYPERLINK dzsc/advcount.asp?advid=238 t _blank 業(yè)界領(lǐng)先的TEMPO評(píng)價(jià)效力 HYPERLINK dzsc/advcount.asp?advid=140 t _blank 高分段才干，高性能貼片保險(xiǎn)絲 HYPERLINK dzsc/advcount.asp?advi

2、d=158 t _blank 專為OEM設(shè)計(jì)師和工程師而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品 HYPERLINK dzsc/advcount.asp?advid=242 t _blank 運(yùn)用安捷倫電源，贏取iPad2 HYPERLINK dzsc/advcount.asp?advid=109 t _blank Samtec銜接器 完好的信號(hào)來源 HYPERLINK dzsc/advcount.asp?advid=245 t _blank 每天新產(chǎn)品 時(shí)辰新體驗(yàn) HYPERLINK dzsc/advcount.asp?advid=126 t _blank 完好的15A開關(guān)方式電源 1 引言AVR嵌入式 HYPERLIN

3、K dzsc/product/searchfile/361.html t _blank 單片機(jī)具有豐富的硬件、軟件資源，其中的串行I2C HYPERLINK dzsc/product/searchfile/5540.html t _blank 接口能滿足很多運(yùn)用場所的要求，兩個(gè)AVR單片機(jī)經(jīng)過I2C HYPERLINK dzsc/product/searchfile/4067.html t _blank 總線直接銜接就可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)相互通訊；AVR單片機(jī)還可以和任何具有I2C總線接口的外設(shè)直接銜接而無須其它硬件電路支持。而 HYPERLINK dzsc/stock-ic/X9221.html t

4、 _blank X9221系列可編程數(shù)字 HYPERLINK dzsc/product/file329.html t _blank 電位器在智能 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/7945.html t _blank 測試設(shè)備上運(yùn)用非常廣泛，經(jīng)過I2C總線可以簡單地構(gòu)成單片機(jī)與各種外設(shè)之間乃至與計(jì)算機(jī)之間的通訊，建立友好的 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/2754.html t _blank 人機(jī)界面聯(lián)絡(luò)。硬件設(shè)計(jì)簡單、靈敏，只需求將一切設(shè)備的SDA和SCL HYPERLINK dzsc/product/searchfile

5、/4875.html t _blank 信號(hào)線分別并聯(lián)在一同并加上拉 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/294.html t _blank 電阻即可，有助于提高設(shè)備的自動(dòng)化程度、可靠性、穩(wěn)定性及電氣裝配的工藝性。AVR單片機(jī)和X9221系列可編程 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/1218.html t _blank 數(shù)字電位器都有內(nèi)置的E2ROM單元，可以非常方便地為用戶保管一些工藝參數(shù)；X9221系列電位器063級(jí)的變化可以將電位器調(diào)理到手動(dòng)無法實(shí)現(xiàn)的平滑級(jí)別，調(diào)理過程中不會(huì)產(chǎn)生噪聲且壽命長、不受機(jī)械振動(dòng)污染潮濕影響等。2

6、 X9221系列數(shù)字電位器引見2.1電氣特性及硬件構(gòu)造原理X9221系列電位器共有15種規(guī)格型號(hào)，有雙列直插 HYPERLINK dzsc/icstock/119/DIP20.html t _blank DIP20和外表貼裝 HYPERLINK dzsc/stock-ic/SOIC20.html t _blank SOIC20兩種封裝。 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/2937.html t _blank 電源電壓民品級(jí)、工業(yè)級(jí)為4.55.5V，軍品級(jí)為2.75.5V；一組封裝 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/6465.h

7、tml t _blank 芯片內(nèi)有兩個(gè)數(shù)字電位器，參見圖1，X9221系列電位器封裝及引腳功能。內(nèi)置的E2ROM單元，可以在掉電時(shí)將數(shù)據(jù)很好地保管，上電時(shí)自動(dòng)加載到本人的RAM單元，電位器接口是規(guī)范的I2C總線，其中的數(shù)據(jù)存放器可經(jīng)過I2C總線進(jìn)展讀寫操作；電位器滑動(dòng)端(VW0RW0，VW1RW1)相當(dāng)于普通電位器中間抽頭，是無摩擦 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/249.html t _blank 觸點(diǎn)。X9221系列電位器總電阻配置有3種阻值2 k、10k、50k，用戶可根據(jù)本人的設(shè)計(jì)需求來選型。每一個(gè)芯片有A0A3四位二進(jìn)制編程的器件地址以區(qū)分I2C總

8、線上接入的不同外設(shè)，因此，一條總線上最多可接入16個(gè)X9221器件。器件內(nèi)部有兩組類型的存放器DATA和WCR，他們的訪問那么由串行 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/4872.html t _blank 數(shù)據(jù)線上的命令字來確定。電阻陣列經(jīng)過內(nèi)部編碼可以有64種形狀，063種形狀的延續(xù)變化，相當(dāng)于電位器中心抽頭從普通電位器的一端滑動(dòng)到另一端；一切的存放器都可以經(jīng)過I2C總線進(jìn)展雙向操作，即可讀可寫。在線實(shí)時(shí)的調(diào)理電位器中間抽頭位置可以有3種方法：經(jīng)過I2C總線向WCR存放器寫數(shù)據(jù)(串行加載)、經(jīng)過對(duì)相應(yīng)的DATA類存放器直接寫數(shù)據(jù)(并行加載)、以及增量減量命令

9、(下面會(huì)討論到)直接寫數(shù)據(jù)；概念上電位器中間抽頭位置可以由WCR存放器來替代，其另一類存放器可以由DATA存放器來替代。2.2數(shù)字電位器I2C總線時(shí)序及指令2.2.1普通I2C總線通訊時(shí)序X9221系列數(shù)字電位器其接口是按規(guī)范的I2C總線設(shè)計(jì)的，因此，硬件銜接非常簡單，只需把串行時(shí)鐘線SCL、串行數(shù)據(jù)線SDA與之對(duì)應(yīng)相連即可。其通訊完全符合I2C總線協(xié)議要求，串行時(shí)鐘線SCL、串行數(shù)據(jù)線SDA按照規(guī)定的協(xié)議產(chǎn)生一序列脈沖串，進(jìn)而完成傳輸一組數(shù)據(jù)的義務(wù)。參見圖2 I2C總線通訊時(shí)序。X9221系列數(shù)字電位器完全以從機(jī)的身份出如今I2C總線上，它不可以主機(jī)的身份出如今I2C總線上，也就是說對(duì)其存放

10、器的讀寫操作都受控于主機(jī)，這一點(diǎn)一定要在硬件和軟件設(shè)計(jì)上留意。當(dāng)主機(jī)發(fā)出 HYPERLINK dzsc/data/iccompany/detail3.html t _blank START信號(hào)后，從機(jī)(X9221A)芯片即將拉高SDA線，闡明放棄數(shù)據(jù)線權(quán)限由主機(jī)控制，主機(jī)發(fā)送一個(gè)字節(jié)后再由從機(jī)(X9221A)芯片自動(dòng)拉低SDA線，闡明數(shù)據(jù)收到，假設(shè)此時(shí)從機(jī)將SDA線拉不低，闡明從機(jī)沒有正常接受數(shù)據(jù)，主機(jī)必需啟動(dòng)下一個(gè)寫周期。可以了解為主機(jī)每發(fā)送一個(gè)字節(jié)后都會(huì)等待一個(gè)ACK回答呼應(yīng)信號(hào)，否那么，主機(jī)以為從機(jī)(X9221A)沒有正常接納數(shù)據(jù)。2.2.2 X9221指令表表1是X9221一切指令闡明

11、，其中前4種指令的正常執(zhí)行需求在串行數(shù)據(jù)線上至少有3個(gè)步驟：經(jīng)過數(shù)據(jù)線寫從機(jī)地址；寫指令；寫數(shù)據(jù)。才干完成一個(gè)存放器的讀或?qū)懀@4種指令適用于X9221三字節(jié)時(shí)序格式操作。假設(shè)是寫在WCR類型的存放器中，掉電后數(shù)據(jù)喪失，寫在DATA類型的存放器中，掉電后數(shù)據(jù)存在其中；全局轉(zhuǎn)換的4種指令的正常執(zhí)行需求在串行數(shù)據(jù)線上至少有2個(gè)步驟：經(jīng)過數(shù)據(jù)線寫從機(jī)地址、寫指令，才干完成一切存放器之間的數(shù)據(jù)交換，適用于X9221兩字節(jié)時(shí)序格式操作；最后一種+-指令相當(dāng)于在線上下調(diào)理電位器中間抽頭，比較直觀，很好了解。+-指令僅訪問WCR類型存放器，且只是寫操作，假設(shè)數(shù)據(jù)線SDA堅(jiān)持高電平，下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)SCL周期到

12、來，WCR存放器數(shù)據(jù)+1。假設(shè)數(shù)據(jù)線SDA堅(jiān)持低電平，下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)SCL周期到來，WCR存放器數(shù)據(jù)-1。然而，不論哪種命令，只需寫DATA類型的存放器(芯片內(nèi)的E2ROM存儲(chǔ)單元)，寫操作要破費(fèi)大約10 ms時(shí)間才干完成，在設(shè)計(jì)通訊軟件時(shí)一定要特別留意。3 AVR系列單片機(jī)與數(shù)字電位器硬件和軟件設(shè)計(jì)3.1 X9221數(shù)字電位器與AVR系列單片機(jī)硬件接口X9221數(shù)字電位器與AVR系列單片機(jī)硬件接口如圖3所示。硬件銜接非常簡單，只需將一切設(shè)備串行數(shù)據(jù)線SDA、串行時(shí)鐘線SCL相銜接并接10 k左右的上拉電阻即可。銜接在I2C總線上的邏輯電平為線與邏輯關(guān)系，只需有一個(gè)設(shè)備將其拉低，總線上即出現(xiàn)低

13、電平，當(dāng)一切設(shè)備總線都懸掛起時(shí)呈現(xiàn)高阻形狀。主機(jī)發(fā)送方式就是向其中一個(gè)外設(shè)寫入數(shù)據(jù)，首先產(chǎn)生一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)START，START發(fā)送勝利后才向外設(shè)發(fā)送設(shè)備地址，地址發(fā)送勝利后，再發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以是1N個(gè)字節(jié)，一切數(shù)據(jù)發(fā)送完成，最后發(fā)送STOP完成主機(jī)寫的過程。主機(jī)接納方式也是一樣的，過程類似。對(duì)X9221來說地址發(fā)送完成后，必需發(fā)送指令方式，通知X9221目前將做什么，指令的含義上面已提到，指令方式后是一組數(shù)據(jù)，其它過程一樣。為了使I2C總線處于正常形狀，一切總線上的設(shè)備必需加電，假設(shè)有一個(gè)設(shè)備沒有加電，總線將處于不正常任務(wù)形狀。在總線上有幾個(gè)設(shè)備同時(shí)欲將發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，競爭中某主機(jī)發(fā)現(xiàn)仲裁失敗后

14、，應(yīng)立刻回到從機(jī)形狀或放棄總線懇求，保證獲取總線控制權(quán)的主機(jī)正常發(fā)送數(shù)據(jù)；不同的主機(jī)有不同的總線時(shí)鐘頻率，經(jīng)過SCL信號(hào)線與來保證，即高電平為高電平中最短的，低電平為低電平中最長的，也就是說協(xié)議照顧了速度最慢的設(shè)備；集結(jié)在總線上一切的傳送必需包含一樣數(shù)目的數(shù)據(jù)包，否那么，多主機(jī)系統(tǒng)中仲裁結(jié)果無法定義，這在設(shè)計(jì)上要特別留意。3.2 X9221數(shù)字電位器與AVR系列單片機(jī)通訊軟件設(shè)計(jì)下面是一個(gè)經(jīng)過查詢由 HYPERLINK dzsc/icstock/151/ATMEGA16.html t _blank atmega16單片機(jī)向X9221發(fā)送數(shù)據(jù)的例程，在這個(gè)例程中需求留意的是TWINT標(biāo)志利用軟件

15、寫1進(jìn)展清零(去除硬件置位標(biāo)志)，而當(dāng)前發(fā)送完成后由硬件自動(dòng)將TWINT標(biāo)志置1，TWINT標(biāo)志是不能經(jīng)過硬件清零的；每次經(jīng)過檢查TWINT標(biāo)志判別當(dāng)前發(fā)送能否完成，經(jīng)過讀取形狀存放器TWSR的值判別發(fā)送的數(shù)據(jù)能否正確。START：LDI R16，$A4；設(shè)置AVR單片機(jī)I2C總線控制存放器OUT TWCR，R16；軟件去除TWINT標(biāo)志W(wǎng)AIT1：IN R16，TWCR；讀取控制存放器TWCRSBRS R16，7；等待硬件置位TWINT標(biāo)志RJMP WAIT1；TWINT標(biāo)志沒置位，循環(huán)檢查等待IN R16，TWSR；讀取形狀存放器TWSRANDI R16，$F8；屏蔽無效位CPI R16，

16、$08：檢查START信號(hào)能否發(fā)送勝利BRNE HYPERLINK dzsc/stock/E/ERROR.html t _blank ERROR；START信號(hào)發(fā)送未勝利，轉(zhuǎn)入出錯(cuò)處置LDI R16，$56；發(fā)送X9221器件地址56=5器件標(biāo)識(shí)，6器件地址OUT TWDR，R16LDI R16，$84OUT TWCR，R16；軟件去除TWINT標(biāo)志IN R16，TWSRANDI R16，$F8CPI R16，$18；檢查X9221器件地址能否發(fā)送勝利BRNE ERROR；X9221器件地址發(fā)送未勝利，轉(zhuǎn)入出錯(cuò)處置LDI R16，$2F；設(shè)置所發(fā)送的數(shù)據(jù)(063有效，例中為47)OUT TWD

17、R，R16；數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)存放器TWDRLDI R16，$84OUT TWCR，R16；軟件去除TWINT標(biāo)志；檢查數(shù)據(jù)2F能否發(fā)送完成，類似于上述循環(huán)繼續(xù)LDI R16，$94；發(fā)送STOP信號(hào)，一次$2F數(shù)據(jù)發(fā)送完成OUT TWCR，R16ERROR：；出錯(cuò)處置過程END在此例程中，器件的地址對(duì)X9221來說為56，其中5是器件本身固有的以區(qū)別于其它類型的設(shè)備，而6是設(shè)計(jì)硬件時(shí)規(guī)定的，可以是0F任何十六進(jìn)制數(shù)值；例程中AVR單片機(jī)僅作為主機(jī)運(yùn)用且向X9221發(fā)送數(shù)據(jù)，其實(shí)從X9221中讀取當(dāng)前數(shù)據(jù)也是一樣的。本例程采用查詢方式，程序顯得繁瑣，但是假設(shè)采用中斷方式的話，程序就會(huì)顯得簡單多，只

18、需標(biāo)志SREG存放器中I位和I2C總線控制存放器中的TEWIE置1，即中斷使能有效，當(dāng)TWINT標(biāo)志置1立刻產(chǎn)生中斷懇求，闡明完成當(dāng)前數(shù)據(jù)發(fā)送完成，可以預(yù)備下一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送或停頓發(fā)送等操作。4 X9221可編程數(shù)字電位器在半導(dǎo)體公用設(shè)備一些運(yùn)用研討4.1用于丈量微小電壓變化圖4是微小電壓丈量電路模型，用于芯片鍵合設(shè)備中去檢測吸頭上能否有芯片吸附以及吸頭能否堵塞、或者芯片能否喪失等景象。當(dāng)內(nèi)徑為大約0.10.15 mm的吸頭去吸附一個(gè)小芯片時(shí)，假設(shè)芯片較透明，光敏 HYPERLINK dzsc/product/file471.html t _blank 傳感器檢測出來的電壓變化較小，普通在10

19、50 mV間；同樣當(dāng)吸頭吸附一個(gè)小芯片時(shí)，氣路真空的壓力也會(huì)產(chǎn)生變化，這種壓力的變化以傳感器電壓變化輸出。為了改動(dòng)電位器中間抽頭以便與傳感器檢測輸入電壓相匹配，計(jì)算機(jī)經(jīng)過 HYPERLINK dzsc/icstock/970/RS232.html t _blank RS232接口向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，單片機(jī)收到數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)發(fā)給X9221可編程數(shù)字電位器以改動(dòng)基準(zhǔn)電壓值。比較基準(zhǔn)電壓U+按下式確定：U+是 HYPERLINK dzsc/icstock/392/LM393.html t _blank LM393運(yùn)放同相輸入端電壓(在這種形狀下，思索到前級(jí)傳感器輸出根本上處于放大形狀，所用傳感器電源電壓為+

20、5 V，最高輸出電壓按3.5 V計(jì)算)N是063共64種形狀變化值，那么，當(dāng)U+從03.5 V變化時(shí)，最小分辨率可以到達(dá)55 mV左右，用手工進(jìn)展普通電位器調(diào)理到達(dá)這樣的分辨率是難以掌控的。基準(zhǔn)電壓(即U+)經(jīng)過機(jī)器的人機(jī)界面可以直接調(diào)理，假設(shè)將電位器數(shù)值進(jìn)展標(biāo)定，隨時(shí)還可以看到當(dāng)前的基準(zhǔn)電壓大小。傳感器輸出電壓與基準(zhǔn)電壓比較，使電壓 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/4176.html t _blank 比較器輸出反響當(dāng)前的形狀，不同的時(shí)辰高低電平代表不同的意義，如吸頭阻塞、芯片丟片、真空缺乏等。4.2丈量微小電流變化圖5是微小電流丈量電路模型，用于引線鍵合

21、設(shè)備中去檢測斷線、連線、短路等情況，被測器件是一個(gè)半導(dǎo)體元件，當(dāng)在焊盤上鍵合上一根金線時(shí)，經(jīng)過檢測漏電流來判別這條金線與芯片鍵合過程中能否存在斷線、連線、短路等情況。計(jì)算機(jī)經(jīng)過界面操作發(fā)送指令以改動(dòng)X9221可編程數(shù)字電位器的阻值，進(jìn)而改動(dòng)電壓源的放大倍數(shù)以改動(dòng)加在被測元件的電壓，從而到達(dá)順應(yīng)不同種類的半導(dǎo)體器件性能要求。設(shè)： HYPERLINK dzsc/product/searchfile/3764.html t _blank 信號(hào)源的輸出為Us，運(yùn)放 HYPERLINK dzsc/icstock/391/LM324.html t _blank LM324輸出為U0，X9221電阻為Rx，被測元件阻抗為Rz，被測元件流過的漏電流為I0，那么用以下兩個(gè)表達(dá)即可表達(dá)它們之間的關(guān)系：經(jīng)過主機(jī)界面改動(dòng)Rx可編程電阻值，即可以改動(dòng)U0，U0的改動(dòng)等于改動(dòng)了I0，而I0的改動(dòng)等于改動(dòng)了流過被測器件的最大允許電流，從而維護(hù)了被測器件不會(huì)由于檢測漏電流而損壞，經(jīng)過