为DS1845/DS1855数字电位器构建按键接口

引言

本应用笔记介绍了一种DS1845或DS1855非易失数字电位器的简单接口方案，利用Microchip?的PIC12F509实现。

硬件设置

图1所示原理图描述了按键与微控制器的连接，也说明了I?C接口的实现方案。

三个瞬态按键开关分别用于递增(UP)、递减(DWN)和中间值(MID)设置。按下按键时，开关迫使对应的微控制器通用I/O (GP0、GP1和GP3)口置低。因为微控制器内部有上拉电阻(可选)，可以确切选择这些I/O口。如果微控制器工作在低电流休眠模式，IO口的电平变化也能产生唤醒中断信号。另一输入开关为单刀双掷开关，连接到微控制器的GP2引脚，通过软件编程选择POT0和POT1。

SDA、SCL和LED连接到GP5、GP4和GP0。SDA和SCL具有4.7kΩ上拉电阻，直接与数字电位器的通信接口连接。LED和MID瞬态开关共用GP0引脚。大部分时间段，GP0作为输入引脚，按下MID按键时将GP0拉低。然而，如果按下其它开关的任何一个或两个同时按下，PIC?输出低电平，点亮LED。这种情况下，LED将在MID按下时被点亮，其它按键按下时，LED由 PIC驱动。R1、R2、R3可选，使用PIC12F509时并不需要这些电阻。

图2给出了*估DS1845/DS1855时的特定连接方式。跳线器用来选择地址总线，隔离开所使用的电源VCC (VDD)以及SDA和SCL。

图1. PIC12F509接口电路

图2. DS1845/DS1855数字电位器与PIC控制器的连接

固件说明

这个项目的固件采用汇编语言编写，由MPLAB IDE (7.31版)进行编译。该编译软件可以从Microchip免费获得。整个软件占用的指令空间低于512字节(闪存)，数据空间低于14字节(RAM)。

指令分为5个模块：初始化、读操作、递增调节、递减调节、中间值设置。固件简单地以连续轮询检测输入引脚进行循环。因为软件的固有延迟和软件处理逻辑限制，采用了开关去抖，减少噪声引起开关的误操作。

一旦PIC电源上电或从休眠状态唤醒(如果休眠状态使能)，将运行初始化模块。初始化模块运行后，为相应的寄存器、标志位及变量赋值。执行这些指令后，从循环中调用读操作或写操作，通过I?C接口与数字电位器通信。

数字电位器的I?C读操作仅发生在RD_FLAG标志置位时。初始化期间标志位被置位，此后，任何按键操作将改写数字电位器的数值。数字电位器的电阻值改变后或器件开启后，执行一次I?C读操作;如果没有按下UP、DWN或MID按键，总线上不会发生通信操作。例如：如果数字电位器用来控制电源校准，这时接通按键控制器可实现在线编程。当前的数字电位器抽头位置将在执行I?C写命令之前读取。I?C写指令完成后，RD_FLAG将重新置位，通过 I?C读取新的数字电位器数值。

运行UP、DWN和MID模块后将执行读操作。运行这些模块时，对应的引脚被拉至低电平;一旦检测到引脚的高电平状态，将立即退出相应的程序模块，不会产生任何I?C通信。如果检测到低电平状态，软件将按照逻辑流程执行相应的程序模块。

可以从Maxim的FTP网站下载程序源代码(.asm文件)。

功能说明

该项目固件和硬件提供几种不同操作，对DS1845/DS1855数字电位器的抽头位置进行编程。开关和LED的功能如下：

POT0/1 (选择触发开关) 该开关选择下一个循环需要控制的数字电位器。改变开关S4的状态选择POT0或POT1，这将产生I?C读操作，不会影响LED。

点击MID、UP或DWN按键(< 400ms) 按下其中一个按键，所选择的数字电位器的抽头位置将递增(UP)、递减(DWN)或设置为中间值(MID)。执行I?C写操作时，LED将马上点亮;I?C读操作将在下一循环产生。

按下并保持UP或DWN按键(> 400ms) 按下并保持UP或DWN按键时，所选择的数字电位器将进入快速递增或递减模式。数字电位器的抽头位置将连续变化，直到释放按键或达到最大/最小值。执行 I?C写操作时，LED将点亮，并在释放按键之前保持点亮状态。释放按键后，将在下一循环执行I?C读操作。

按下并保持UP按键，然后点击DWN按键 按下并保持UP按键，所选择的数字电位器的抽头位置将开始递增。然后，在UP按键仍处于按下状态时，点击DWN按键，抽头位置将直接置于最大电阻位置。 LED始终处于点亮状态，直到释放按键。释放按键后，将在下一循环执行I?C读操作。

按下并保持DWN按键，然后点击UP按键 按下并保持DWN按键，所选择的数字电位器的抽头位置开始递减。在DWN按键按下的同时，点击UP按键，所选择电位器抽头位置将直接置于最小电阻值 0x00。LED始终处于点亮状态，直到释放按键。释放按键后，将在下一循环执行I?C读操作。

LED闪烁3次 PIC上电初始化或当看门狗定时器(使能情况下)引起系统复位时，LED将闪烁3次。

LED连续快速闪烁 发生I?C通信故障时，LED将连续闪烁。故障解除后，LED将恢复正常状态。通过检测器件地址是否正确、是否连接了I?C总线进行故障排查。

结论

本应用笔记介绍了一种DS1845/DS1855接口方案，利用简单的高性价比控制器实现。按键输入将被转化成I?C命令，无需主机控制，即可实现数字电位器的递增、递减调节，或将其设置在数字电位器的中间值。