構(gòu)建DS1803/DS1805數(shù)字電位器的按鍵控制器

摘要：本應(yīng)用筆記介紹了一種通過幾個(gè)按鍵和一個(gè)微控制器控制數(shù)字電位器DS1803或DS1805阻值的簡易方法。

概述

本應(yīng)用筆記介紹了一種使用幾個(gè)按鍵和一個(gè)微控制器控制DS1803或DS1805電位器阻值的簡易方法。Microchip PIC12F509微控制器用于連接四個(gè)開關(guān)和數(shù)字電位器，僅需極少的元件。

硬件

該應(yīng)用的硬件原理圖如圖1、圖2所示。PIC12F509有6個(gè)I/O口，用于SDA、SCL輸出控制信號(hào)、一個(gè)LED和4個(gè)開關(guān)信號(hào)的接收。

圖1給出了PIC12F509的內(nèi)部控制原理圖，R1 、R2和R3為上拉電阻，使用PIC12F509時(shí)無需安裝這些電阻。圖2是評(píng)估DS1803的電路連接，跳線用于選擇地址引腳、分離共用的VCC (VDD)以及斷開SDA、SCL連接。

3個(gè)開關(guān)為觸摸式按鍵，用于增(UP)/減(DWN)和中間值(MID)控制。當(dāng)按鍵按下時(shí)，微控制器通用I/O (GP0、GP1、GP3)中的一路拉低。由于這些I/O均有內(nèi)部上拉(可選擇)，在器件已進(jìn)入低電流SLEEP模式時(shí)可以產(chǎn)生中斷喚醒，做出正確的I/O識(shí)別。另外一路輸入開關(guān)為雙刀雙擲配置，用于觸發(fā)GP2，用來選擇POT0或POT1的編程。

SDA、SCL和LED輸出信號(hào)分別分配由GP5、 GP4和GP0控制。 SDA和SCL具有4.7kΩ上拉電阻，直接連接到數(shù)字電位器的通信引腳。LED 和MID瞬時(shí)開關(guān)均采用GP0引腳控制。GP0引腳在大部分時(shí)間內(nèi)作為輸入，MID按鍵可將其拉至低電平。但如果一個(gè)或兩個(gè)其它觸摸式按鍵被按下，該引腳輸出低電平，使LED點(diǎn)亮。通過這種方式，LED在MID按鍵按下時(shí)點(diǎn)亮，或在其它按鍵按下時(shí)由PIC點(diǎn)亮。


圖1. PIC12F509接口電路


圖2. DS1803數(shù)字電位器與PIC控制器的連接

固件

本工程固件用匯編語言編寫，在MPLAB IDE (7.31版本)上編譯。目前此工具由Microchip免費(fèi)提供，整個(gè)程序包括：程序空間(閃存)低于512個(gè)指令，數(shù)據(jù)空間(RAM)為11位置數(shù)據(jù)。

程序分為5塊：初始化、讀數(shù)據(jù)、UP、DWN和MID。由于這款PIC不提供任何中斷，固件簡單地循環(huán)運(yùn)行，連續(xù)檢測輸入引腳。程序通過內(nèi)部延時(shí)和邏輯流程自動(dòng)完成開關(guān)去抖。

PIC上電或喚醒后(如果SLEEP使能)執(zhí)行一次初始化程序。初始化程序執(zhí)行完畢后，工作寄存器、標(biāo)志位和變量均被置為已知狀態(tài)。這些指令執(zhí)行完畢后，其它幾個(gè)程序可以連續(xù)循環(huán)，檢測開關(guān)狀態(tài)，通過I2C接口讀、寫新的電位器值。

只有在RD_FLAG置位后，才能通過I2C讀取電位器值。該標(biāo)志位在初始化時(shí)被置位，按鍵按下時(shí)可調(diào)用電位器寄存器的寫操作，寫入一個(gè)新的數(shù)值。只有在電位器數(shù)值發(fā)生變化或上電時(shí)才進(jìn)行I2C讀操作，所以在增、減控制和中點(diǎn)設(shè)置按鍵均沒有按下時(shí)，總線不會(huì)出現(xiàn)多余的通信。例如，如果數(shù)字電位器用于控制電源的參數(shù)，連接按鍵以實(shí)現(xiàn)在線編程。執(zhí)行I2C寫操作之前，可讀取當(dāng)前的電位器值。每當(dāng)I2C寫操作完成后，RD_FLAG重新置位，產(chǎn)生I2C讀操作讀取新的電位器值。

讀程序后按順序執(zhí)行UP、DWN和MID指令。執(zhí)行每個(gè)子程序時(shí)將相應(yīng)的引腳拉至低電平。如果相應(yīng)的引腳為高電平，將迅速退出子程序，不產(chǎn)生任何I2C通信。如果檢測到低電平，則運(yùn)行流程圖所示程序。

可下載固件流程圖(PDF)、源代碼(ASM)和可執(zhí)行指令(HEX)，獲取本工程設(shè)計(jì)的完整說明。

功能說明

本工程的固件和硬件在設(shè)置DS1803/DS1805電位器時(shí)允許進(jìn)行多種不同的操作。開關(guān)和LED的功能如下：

POT0/1 (選擇撥動(dòng)開關(guān))	此開關(guān)選擇下一個(gè)循環(huán)中控制哪個(gè)電位器(如果需要)。開關(guān)狀態(tài)的變化改變電位器0或1的選擇，產(chǎn)生I2C讀操作，對(duì)LED無影響。
MID、UP或 DWN按鍵操作(< 400ms)	按下其中的一個(gè)按鍵，被選中的電位器阻值將上升(UP)、下降(DWN)或直接置為中點(diǎn)0x80 (MID)。LED將在I2C寫操作完成時(shí)暫時(shí)點(diǎn)亮，在下一個(gè)循環(huán)中進(jìn)行I2C讀操作。
按下并保持UP或DWN按鍵(> 400ms)	按下并保持UP或DWN按鍵時(shí)，所選擇的電位器將進(jìn)入快速增或減控制模式。這種模式下，電位器的阻值連續(xù)改變，直到按鍵釋放或到達(dá)最高/最低位置。LED將在進(jìn)行I2C寫操作時(shí)點(diǎn)亮，并將一直保持到按鍵釋放。按鍵釋放后，在下一個(gè)循環(huán)周期進(jìn)行I2C讀操作。
按下并保持UP，然后觸發(fā)DWN按鍵	按下并保持UP按鍵，所選擇的電位器阻值開始增大。然后(UP按鍵仍被按下)觸發(fā)DWN按鍵，將使所選擇的電位器阻值直接打到最高值0xFF。LED將被點(diǎn)亮直到釋放所有按鍵。釋放按鍵后，下一個(gè)循環(huán)周期進(jìn)行I2C讀操作。
按下并保持DWN，然后觸發(fā)UP按鍵	按下并保持DWN按鍵，所選擇的電位器阻值開始減小，然后(DWN按鍵仍然按下)觸發(fā)UP按鍵，所選擇的電位器阻值直接置為最低值0x00。LED將被點(diǎn)亮直到釋放所有按鈕。釋放按鈕后，下一個(gè)循環(huán)周期進(jìn)行I2C讀操作。
LED閃爍三次	每當(dāng)PIC控制器上電初始化，或者看門狗電路引起系統(tǒng)復(fù)位(如果使能看門狗)時(shí)，LED將會(huì)閃爍3次。
LED連續(xù)快閃	每當(dāng)發(fā)生I2C通信故障時(shí)，LED將會(huì)連續(xù)地快速閃爍。錯(cuò)誤修正后，LED恢復(fù)到正常狀態(tài)。通過檢查器件地址以及I2C總線連接是否正確排除故障。

結(jié)論

本應(yīng)用筆記介紹了DS1803或DS1805電位器的使用和控制方法。系統(tǒng)將按鍵輸入轉(zhuǎn)換為I2C指令，完成增、減和中點(diǎn)設(shè)置。本設(shè)計(jì)無需計(jì)算機(jī)主機(jī)，只需要少量的外部元件即可實(shí)現(xiàn)電位器阻值控制。

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