如何使用外部模擬電壓控制數字電位器

本應用筆記描述了使用外部模擬電壓改變數字電位器阻值的簡易方法。使用Microchip的PIC12F683型微控制器將模擬電壓轉換至控制數字電位器的I2C數據流。數字電位器DS1803作為本應用中的示例器件，另外還用到極少數其他外部器件。這里介紹的方法適用于其他控制器輸入和其他數字電位器/可變電阻。

硬件配置

圖1顯示了使用PIC12F683的控制電路原理圖。微控制器6個GPIO中的4個用于控制SDA、SCL的輸出信號、單個LED，并接收一路模擬輸入。

GP5、GP4和GP0分別分配至信號輸出SDA、SCL和LED。SDA和SCL具有4.7kΩ上拉電阻至VDD，直接連接至DS1803的SDA和SCL引腳。微控制器的GP1 IO分配為模擬輸入引腳。通過跳線可選擇地址引腳、分離共用的VCC （VDD）、隔離SDA和SCL。

圖1. 模擬電壓控制數字電位器的原理圖

工程固件

本工程的固件在MPLAB IDE （7.40版本）環境下，由匯編語言編寫。此編譯工具目前由Microchip免費提供。全部程序僅占用小于450字節的程序空間（Flash）和8字節的數據空間（RAM）。

程序首先初始化PIC的多個配置位，包括ADC和內部振蕩器。程序配置ADC為從GP1輸入，并設置轉換時鐘為使用內部125kHz振蕩器。

固件運行一個循環：ADC持續轉換模擬輸入端的電壓，一旦轉換完畢，10位ADC輸出的高8位作為數據字節，傳送至I2C總線。此I2C信號用于控制DS1803。程序設置為一同控制DS1803的2個電位器；但通過改變固件，可以實現由PIC12F683的2個不同的模擬輸入獨立的控制2個數字電位器。

多種功能

程序允許用戶通過改變PIC12F683 GP1輸入端的電壓，控制數字電位器。GP1端電壓的持續變化會引起數字電位器電阻的相應變化。輸出電阻（ROUT）可以看作是輸入電壓的函數。

設計中使用的DS1803端到端電阻為：50kΩ

VCC的允許范圍：2.7V至5V

輸入電壓變化范圍為0V至VCC

輸出電阻將會遵循：

ROUT （kΩ） = （50/VCC （kΩ）） × 輸入電壓

ADC運行期間，LED不斷閃爍。如果I2C出現故障，LED保持常亮。一旦故障排除， LED繼續正常工作。設計者可通過檢查器件地址是否正確、I2C總線是否連接，排除系統的故障。

此設計非常通用，類似的方法可以用在多個系統。一些實例包括：

非線性傳遞函數（如，伽馬校準）可以使用可變電阻DS3906結合