数字电位器X9241原理及与单片机接口.pdfVIP

沈阳单片机开发网——帮您精确掌握电子器件的使用细节 数字电位器 X9241 原理及与单片机的接口设计 作者：湘潭工学院信息与电气工程系 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。 图 1X9241 引脚配置图 其中 VW0、VW1、VW2 及VW3 分别为四个电位器的滑动端；VL0、VL1、VL2 及VL3 分别为四个 电位器的低端；VH0、VH1、VH2 及 VH3 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；VCC 及VSS分别为 电源和地 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（VH和 VL 输入端）。每个阵列的 VH 和 VL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 VW；而滑动端VW 在电阻阵列中的位置由 WCR 控制。 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。 1 沈阳单片机开发网——帮您精确掌握电子器件的使用细节 X9241 电位器电阻阵列的阻值种类根据后缀的不同而不同。当分别为 Y、W、U时，则电 阻阵列分别为四个 2kΩ、四个 10kΩ、四个 50kΩ 的数字电位器；而当为 M 时，其内部四个 数字电位器阻值分别为 2kΩ、10kΩ、10kΩ、50kΩ。 2.2 滑动端计数寄存器 WCR 滑动端计数寄存器 WCR实际上是一个 6 位带有译码输出的计数器，用来实现选择六十四 选一的 FET开关的位置，即控制滑动端在电阻阵列中的位置。WCR 是一种易失性存贮器，其 内容可通过指令改写，上电时装入数据寄存器 R0 的内容（注意：此值可能与断电时的值不 同）。 2.3 数据寄存器 数据寄存器的内容可由用户读出或写入，其内容可传输到滑动计数寄存器 WCR以设置滑 动端的位置。每个数字电位器有四个 8 位非易失性数据寄存器 R0~R3。 2.4 串行接口 X9241 支持I2C 串行双向总线的定向规约：实际应用时 X9241 为从器件，由主机启动数 据的传输，并为发送和接收操作提供时钟。数据线 SDA 和时钟线 SCL的信号间关系（起始条 件、终止条件及应答条件）见图 2。 3、器件寻址及指令结构 3.1 器件寻址 在起始后，主器件输出它所要访问的从器件地址，该地址的格式如下： 0 1 0 1 A3 A2 A1 A0 对于 X9241 来说，这个地址的高 4 位固定为：0101，低 4 位由物理的器件地址 A0~A3 输入端状态决定。这样，X9241 把串行