不使用MCU对三线DCP进行控制

出处:szqingliu 发布于:2006-06-15 16:13:58

 

摘要:介绍XICOR公司(现已被INTERSIL公司合并)的数控电位器DCP器件的接口方式,讨论三线DCP的接口控制以及在没有MCU的情况下实现对三线接口DCP控制,提出以按键和轴编码器对三线DCP控制的实现电路。


概述


XICOR公司以模拟混合器件见长,DCP是其主要也是成功的产品之一。XICOR公司早在1984年开始设计DCP器件,与其他DCP的制造工艺不同,以硅工艺实现电阻,而不是采用DAC实现,这是XICOR的技术,因此在性能及表现上是目前其他品牌的DCP所无法比拟的。XICOR的DCP器件的一般原理是,内部串联一定数量的电阻,电阻间由NMOS/CMOS开关管连接至中心抽头输出端,通过控制MOS门的开关状态以改变输出电阻。原理与传统机械电位器极其相似。数控电位器件与机械电位器相比具有许多优点,的好处是可实现数字调节,然而在一些没有MCU的实际应用中,如何使用DCP器件?正是本文所要讨论的内容。
DCP的接口方式

对于按键控制方式,可在任何场合使用,而对于三线、IIC和SPI方式,则是针对有MCU场合而设计的。但是按键方式只有一个产品X9511,不能满足多种应用,而IIC和SPI方式由于采用标准的通信方式和协议,一般必须在MCU的场合才能使用。

三线方式,通过CS、INC、U/D控制,CS是低有效片选,INC是下降沿有效的步进脉冲,U/D的高/低电平控制方向。由于此控制电路非常简单,没有复杂的时序关系,可以非常简便地转换为按键控制。并且,三线接口的DCP器件型号在所有DCP中占有半数之多,具有各种阻值和功能,能够满足绝大多数的应用场合。在三线方式的DCP中,接口控制和MOS门控制电路可简单地理解为一个N位的计数器和译码器。计数器对INC上的脉冲进行计数,U/D信号对计数器的方向进行控制,CS信号除了使用器件的作用外,还具有自动存储功能,即在CS失效变为高平时,计数器的当前值自动保存到非易换性的存储器EEPROM中。并且在器件上电时,自动读出EEPROM中和内容到计数器中,因此DCP的值也是非易失性的,这是XICOR的DCP产品的特色。

按键控制三线DCP轴编码器的脉冲和方向电路通过按键控制三线DCP器件 
给出一个简单而有效的按键控制三线DCP的电路。电路的工作原理是:当S1或S2被按下时,U2A输出高;U2B立即输出低,产生片选信号;经R7、C3构成迟时电路后,多谐振荡器电路U2C开始产生步进脉冲,脉冲频率由R8、C5决定,图示的值约为几十Hz;按键放开后,R9、C8构成的延时电路使U2B稍后升高,以保证INC的脉冲被DCP接受,也就是保证CS在INC失效后再失效。图中U2D、DS1和R6是一个附加的指示电路,C10、C11对按键信号进行滤波,选用肖特基的二输入与非门74HC132旨在提高系统的可靠性。

使用轴编码器控制多颗三线DCP器件
在现代电子产品中轴编码器已经是经常使用的器件,又称旋扭编码器。轴编码器可分为接触式和光电式两种,光电式需要电源驱动,常用的轴编码器中通常附加有按键功能,本文中使用了一款带有按键功能的接触式轴编码器进行设计。
轴编码器输出两路相位正交的两路信号(相位差90°),每旋转圈可输出若干个脉冲信号,带的按键功能的在每次按下旋扭时还会引起另一对引脚的短路,功能与普通按键相同。两路正交输出信号A、B在旋转方向改变时相位发生变化,如顺时针旋转时A相超前B相90°,而在逆时针旋转时B相则超前A相90°。

消除A、B相信号上的毛刺以及对信号倒相;二输入与门74HC08(U6)产生相差四分之一个相位的四个脉冲信号;带置位和清除的D触发器CD4013(U10)对信号时序调整,产生延迟A、B四分之一相位的P_A和P_B信号;P_A和P_B信号再合并得到终的脉冲信号PULSE;D触发器U11由PULSE和P_A的时序解出方向信号DIRECT。PULSE和DIRECT可作为DCP的INC和U/D信号。

DCP选择及使能信号电路采用A、B相信号的或来产生CS信号,或信号由#A 的#B的与非产生,经D1、R1、C1构成的延时电路生成一个正有效的片选信号,延时电路的作用是保证DCP正确接受所有INC脉冲。DCP的选择通过轴编码器的按键控制,电路如图5的下半部分。四个D触发器在上电时由R2、C2设置输出为'1000',选中个DCP,此后每按按键,四个D触发器的输出将'1000'循环移位,从而依次选择第二、第三、第四个DCP。,由前面产生的正有效片选信号和DCP选择信号进行'与非'来产生低有效的DCP的CS信号,CS和上升沿还有将DCP的当前值保存到EEPROM中的作用。图中四个LED对所选择DCP进行指示。
在上述对轴编码器的解码电路图3和图5中,使用了多颗分立逻辑器件,电路略显复杂,但用户可根据所需DCP的个数及实际应用对电路进行灵活改变,亦可考虑使用单片的可编程器件完成整个电路。在方案的成本和可靠性方面,此电路与MCU控制的电路相比毫不逊色。



  
关键词:MCU

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