使用Arduino和X9C104控制555定時(shí)器

描述

Intersil 的 X9C 數(shù)字控制電位器 (XDCP?) 系列芯片允許通過三線數(shù)字接口對(duì)可變電阻器進(jìn)行數(shù)字控制。

該項(xiàng)目展示了一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，其中 X9C104 IC 由 Arduino 控制，由此產(chǎn)生的可變電阻用于控制由在不穩(wěn)定模式下運(yùn)行的 555 定時(shí)器生成的方波的頻率。

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電路設(shè)置

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電路的簡(jiǎn)化框圖如下所示：

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框圖

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基本操作原理：

• 用戶通過 Arduino 串行監(jiān)視器輸入可變電位器設(shè)置。
• Arduino 接受輸入并將 X9C104 編程為設(shè)置
• 555定時(shí)器電路中的X9C104電阻調(diào)節(jié)振蕩頻率
• 555定時(shí)器的輸出方波變?yōu)橛脩粼诓襟E1中設(shè)置的值

X9CXXX 數(shù)控電位器 (XDCP)

X9CXXX 集成電路由 Intersil（最近被 Renesas 公司收購(gòu)）制造，代表了他們的數(shù)字控制電位器系列。該裝置包括電阻陣列、控制部分和非易失性存儲(chǔ)器。陣列的電阻由三線數(shù)字接口控制。

來自 Intersil 數(shù)據(jù)表的框圖：

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X9CXXX 框圖

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該器件可用作二端可變電阻器或三端電位器。它包括非易失性存儲(chǔ)器，可在掉電時(shí)保存最后一個(gè)電阻值，并在隨后的上電時(shí)將電阻器陣列設(shè)置為此值。

滑動(dòng)器位置的控制以及電阻由三個(gè)數(shù)字輸入決定：

• 通過將 CS 拉低來選擇設(shè)備
• Up/Down (U/D) 的狀態(tài)決定了滑動(dòng)器是移動(dòng)到更靠近 Vh/Rh 還是 Vl/Rl
• 每次 INC 被拉低然后返回高電平時(shí)，滑動(dòng)器移動(dòng)一步。
• 滑動(dòng)器有 100 個(gè)可能的位置 (0 – 99)，允許以總阻力的 1% 為增量步長(zhǎng)。
• 當(dāng)游標(biāo)到達(dá)頂部或底部（Vh/Rh 或 Vl/Rl）時(shí)，它不會(huì)再移動(dòng)，也不會(huì)環(huán)繞到另一個(gè)極端。

重要的是要記住，對(duì)于每個(gè) INC 周期，滑動(dòng)器移動(dòng)一個(gè)增量。擦拭器不能跨越多個(gè)步驟。這意味著從第 10 步移動(dòng)到第 20 步需要 10 個(gè) INC 周期。

Vh 和 Vl 不能超過 Vcc 和 Vss。

可在 Renesas 網(wǎng)站上找到設(shè)備的完整規(guī)格。

產(chǎn)品描述

數(shù)據(jù)表

555定時(shí)器電路

本項(xiàng)目中使用的 555 定時(shí)器電路是標(biāo)準(zhǔn)的非穩(wěn)態(tài)振蕩器。有多篇文章記錄了該電路的工作原理，快速搜索即可獲得相關(guān)解釋。

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原理圖

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在高層次上，操作如下：

• 引腳 7 為高電平并阻塞時(shí)，電容器 C1 通過 R1 和 X9C104 中的可變電阻器充電
• 在某個(gè)閾值電壓下，555 定時(shí)器內(nèi)部觸發(fā)器 s1 開關(guān)和引腳 7 變?yōu)榈碗娖?/font>
• 然后電容 C1 通過 X9C104 中的可變電阻放電
• 在較低的閾值電壓下，555 定時(shí)器內(nèi)部觸發(fā)器切換回來并重復(fù)循環(huán)

頻率和占空比的公式如下：

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555定時(shí)器電路頻率

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在此處使用的電路中，R2 為 100 kΩ (X9C104)，R1 為 1 kΩ。由于存在差異，電路的頻率和占空比實(shí)際上由 R2 的值設(shè)置，除非 R2 的值非常低。

選擇 R1、R2 和 C1 的值，以便電路生成可聽頻率范圍內(nèi)的方波。

Arduino代碼

該代碼使用 Arduino 的 Fast X9CXXX 庫(kù)。該庫(kù)可在 GitHub 上找到：

https://github.com/GitMoDu/FastX9CXXX

在編譯代碼之前，請(qǐng)確保代碼已下載并包含在您的 Arduino 庫(kù)文件夾中。

程序的設(shè)置部分使用 Arduino 的引腳 3、4 和 5 啟動(dòng) X9C104 對(duì)象。電位器設(shè)置為 0 步。

主循環(huán)等待用戶通過串口監(jiān)視器輸入；此輸入必須介于 0 和 99 之間。對(duì)于合法輸入，電位器步進(jìn)設(shè)置為此值，555 定時(shí)器電路將穩(wěn)定到由步進(jìn)電阻確定的方波頻率。

步進(jìn)輸入和估計(jì)電阻被打印到串行監(jiān)視器上。

結(jié)果與結(jié)論

電路的頻率測(cè)量是在不同的階躍值下進(jìn)行的。結(jié)果列于所附電子表格中。第一個(gè)選項(xiàng)卡顯示使用實(shí)際 100 kOhm 可變電位器的結(jié)果。第二個(gè)選項(xiàng)卡顯示了 XC9104 階躍產(chǎn)生的測(cè)量頻率與理論計(jì)算值的比較。

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頻率與 X9C104 步進(jìn)

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當(dāng)然，有更簡(jiǎn)單的方法可以從 Arduino 實(shí)現(xiàn)可變頻率方波，但該項(xiàng)目轉(zhuǎn)向了數(shù)字控制電位器的實(shí)際使用。