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外設評測系列——MAX5487數(shù)字電位計評測

2016-09-28
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作者：高揚
來源：21ic

[導讀]
數(shù)字電位計和模擬電位器到底有何差別？這篇評測帶你走進

1.1 簡介

我們學電子學接觸的第一個電子元件概念就是電阻。常見的電阻概念有定值電阻、可變電阻。而電阻又因為不同的材質(zhì)就種類千變?nèi)f化了，作為可調(diào)電阻我們接觸我們接觸最早的應該是實驗用的滑動變阻器，后來作為收音機音量的又有電位器，而隨著技術進步和需求的進一步提高，后來又有了數(shù)字電位計。

電位器的出現(xiàn)有很長的歷史，它以各種方式應用在廣泛的領域，如常數(shù)調(diào)整和測量領域。最常見的莫過于設定和微調(diào)電阻值來微調(diào)電路，設置電平和調(diào)整增益等。電位器也被用來設計機器人和工業(yè)設備中的位置反饋。

今天就給大家介紹一款數(shù)字電位器MAX5487，通過它我們介紹一下數(shù)字電位器的應用范圍，以及跟傳統(tǒng)模擬機械電位器的對比。

1.2 初見

我們先看看這數(shù)字電位器模塊，如下圖所示，中間那個小黑方塊就是MAX5487，是不是很小，可以很方便的集成到電路板上，占用很少的PCB，左邊的六根針是供電接口和SPI通信接口，右邊的6根接線柱是兩組電阻的接線柱。

我們拿常規(guī)的模擬機械電位器做個對比，如下圖所示，另外兩個分別是滑電位器和旋鈕電位器。從體積上看相差很懸殊，數(shù)字電位器MAX5487芯片的遠遠小于模擬機械器件，在這么小的體積內(nèi)集成了兩組變阻器。

同樣是電位器那么他們有哪些共同點和不同點呢?

共同點：其中最大相同就是它們都具有可調(diào)性，能提供大范圍的端到端電阻。

不同點：

其一，數(shù)字電位器更適合數(shù)字電路系統(tǒng)使用，可以數(shù)控，可編程實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，而模擬機械電位器需要手動撥動滑動觸點來改變阻值。

其二，機械電位器可耐上千伏的高壓，數(shù)字電位器受制于小體積通常電壓在30伏以內(nèi)。機械電位器電阻容量也比數(shù)字電位器大。然而我們只要稍加考慮就可以解決上述問題。

其三，機械電位器受振動發(fā)生電阻飄移的時候會給設計造成問題。機械電位器的接觸點因磨損，老化而造成電阻增大或失效，進而使機械電位器的性能無法預知。數(shù)字電位器則無因機械結(jié)構(gòu)造成上述的問題，可以經(jīng)上萬次開關操作而依然保持一致。

其四，數(shù)字電位器通常采用多晶硅或薄膜電阻材料，具有低噪聲，高精度和優(yōu)良的溫度系數(shù)。

其五，在體積上數(shù)字電位器比機械電位器小很多。

其六，數(shù)字電位器另一個顯著優(yōu)點是可編程性，它可以通過通信接口發(fā)送指令來調(diào)節(jié)電阻，可以取代電壓跟隨器，還可以象數(shù)模轉(zhuǎn)換器一樣來控制或設置電壓電流。

1.3 板上資源

如上圖所示，U1為MAX5487。作為電位器元件除了通信接口J1外，如上圖所示J2為功能接口，和模擬機械電位器的接口是類似的，此芯片具備兩個內(nèi)置可變電阻單元，分別是A和B。該模塊接口管腳功能如下表：

根據(jù)簡單的接口描述我們已經(jīng)知道如何使用MAX5487模塊，知道了哪些是接數(shù)據(jù)接口，哪些是作為可變電阻器使用的管腳。下圖是該模塊的電路原理圖，其中LK為未焊接的。

從原理圖上我們也可以看出該芯片如何接入到自己的電路中去，以及作為參考設計，融入自己項目中時候如何配置相關電路中元器件的參數(shù)。

1.4 編程測試

通常一個外設芯片的手冊會提供操作的時序圖，通過時序圖我們可以編寫軟件，讓IO電平根據(jù)時序圖的邏輯順序變化即可完成外設的讀或?qū)懖僮鳌?/p>

下圖是該芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，我們能夠看出對外操作的數(shù)據(jù)接口一共三個電平信號SCLK、DIN、/CS。

MAX5487、MAX5488、MAX5489：功能框圖

我們從用戶手冊找到時序圖。

我們看到可以分兩種方式操作，一次寫入16bit，這樣可以把命令和數(shù)據(jù)一次完成傳遞，另外一種就是分兩次，不過連起來看實際上還是一種方式。這里我們就分析一下時序圖，完成16-BIT時序圖的代碼編寫。

我們看到/CS(這里我們以變量_CS作為標識符)作為片選信號，必須在拉低后才可以操作器件。結(jié)束后拉高，因此我們這個操作函數(shù)必須以_CS=0開始，以_CS=1結(jié)束;我們通過SCLK可以看出通過16個周期的SCLK時鐘信號完成寫入數(shù)據(jù)，因此在這里可以通過for循環(huán)來實現(xiàn)16個周期的時鐘信號，接下來我們觀察數(shù)據(jù)DIN跟SCLK在每個周期的關系，不難發(fā)現(xiàn)，在SCLK拉低的時候?qū)懭隓IN電平信號，在SCLK拉高后DIN數(shù)據(jù)完成寫入操作。

因此函數(shù)就是