外設(shè)評(píng)測(cè)系列——MAX5487數(shù)字電位計(jì)評(píng)測(cè)

1.1 簡(jiǎn)介

我們學(xué)電子學(xué)接觸的第一個(gè)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?yàn)椴煌牟馁|(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(yīng)該是實(shí)驗(yàn)用的滑動(dòng)變阻器，后來作為收音機(jī)音量的又有電位器，而隨著技術(shù)進(jìn)步和需求的進(jìn)一步提高，后來又有了數(shù)字電位計(jì)。

電位器的出現(xiàn)有很長(zhǎng)的歷史，它以各種方式應(yīng)用在廣泛的領(lǐng)域，如常數(shù)調(diào)整和測(cè)量領(lǐng)域。最常見的莫過于設(shè)定和微調(diào)電阻值來微調(diào)電路，設(shè)置電平和調(diào)整增益等。電位器也被用來設(shè)計(jì)機(jī)器人和工業(yè)設(shè)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(yīng)用范圍，以及跟傳統(tǒng)模擬機(jī)械電位器的對(duì)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(gè)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(jī)械電位器做個(gè)對(duì)比，如下圖所示，另外兩個(gè)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(yuǎn)遠(yuǎn)小于模擬機(jī)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(diǎn)和不同點(diǎn)呢?

共同點(diǎn)：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(diǎn)：

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(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，而模擬機(jī)械電位器需要手動(dòng)撥動(dòng)滑動(dòng)觸點(diǎn)來改變阻值。

其二，機(jī)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(jī)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(jī)械電位器受振動(dòng)發(fā)生電阻飄移的時(shí)候會(huì)給設(shè)計(jì)造成問題。機(jī)械電位器的接觸點(diǎn)因磨損，老化而造成電阻增大或失效，進(jìn)而使機(jī)械電位器的性能無法預(yù)知。數(shù)字電位器則無因機(jī)械結(jié)構(gòu)造成上述的問題，可以經(jīng)上萬次開關(guān)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(jī)械電位器小很多。

其六，數(shù)字電位器另一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)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(shè)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(jī)械電位器的接口是類似的，此芯片具備兩個(gè)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(jiǎn)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(shè)計(jì)，融入自己項(xiàng)目中時(shí)候如何配置相關(guān)電路中元器件的參數(shù)。

1.4 編程測(cè)試

通常一個(gè)外設(shè)芯片的手冊(cè)會(huì)提供操作的時(shí)序圖，通過時(shí)序圖我們可以編寫軟件，讓IO電平根據(jù)時(shí)序圖的邏輯順序變化即可完成外設(shè)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(duì)外操作的數(shù)據(jù)接口一共三個(gè)電平信號(hào)SCLK、DIN、/CS。

MAX5487、MAX5488、MAX5489：功能框圖

我們從用戶手冊(cè)找到時(shí)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(shí)際上還是一種方式。這里我們就分析一下時(shí)序圖，完成16-BIT時(shí)序圖的代碼編寫。

我們看到/CS(這里我們以變量_CS作為標(biāo)識(shí)符)作為片選信號(hào)，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(gè)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(gè)周期的SCLK時(shí)鐘信號(hào)完成寫入數(shù)據(jù)，因此在這里可以通過for循環(huán)來實(shí)現(xiàn)16個(gè)周期的時(shí)鐘信號(hào)，接下來我們觀察數(shù)據(jù)DIN跟SCLK在每個(gè)周期的關(guān)系，不難發(fā)現(xiàn)，在SCLK拉低的時(shí)候?qū)懭隓IN電平信號(hào)，在SCLK拉高后DIN數(shù)據(jù)完成寫入操作。

因此函數(shù)就是

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