CN101847476A - 数字电位器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数字电位器及其控制方法。所述数字电位器，包括输出模块(400)，单线接口(100)，从所述单线接口(100)接收有效激励信号的激励信号接收模块(200)，根据所述有效激励信号控制所述输出模块(400)的输出控制模块(300)。所述数字电位器的控制方法，包括：S1、从单线接口接收有效激励信号；S2、根据所述有效激励信号控制所述数字电位器输出。实施本发明的数字电位器及其控制方法，具有以下有益效果：由于采用了单线接口，因此使用方式简单，占用信号线尽量少，替换成本低；并且还可以采用触摸调节或微控制器调节，更能适应使用者的需求。

Description

数字电位器及其控制方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，更具体地说，涉及一种数字电位器及其控制方法。

背景技术

数字电位器在数字输入信号的控制下，用于输出可调的电阻值或电压信号，基本结构如图1所示。数字电位器输出滑动端的位置由寄存器的值控制，输入信号通过控制逻辑改变寄存器的值，从而改变输出。与机械电位器相比，由于采用了数字控制技术，数字电位器通常具有以下优势：

分辨率高，调节速度快；

可靠性高：抗振动、抗干扰能力强，并且无机械磨损；

调节不需要机械工具，器件不需要调节孔。

数字电位器的控制接口通常为两线或三线接口，包括IIC、SPI、上/下型、按键式接口等。其中IIC为两线接口，通信协议比较复杂，实现成本较高。SPI和上/下型接口协议相对简单，但需要占用三根信号线。而且以上三种接口都需要额外的微型处理器(MCU)进行控制，不能进行手动调节。这三种接口使得数字电位器在取代机械电位器时带来了额外的成本，适用范围受到限制。对于按键式接口，尽管能够手动控制，但仍然至少需要占用两根信号线，并且放置按键也需要一定的空间，控制调节成本较高。

对于传统机械电位器的使用者，需要一种使用方式简单，占用信号线尽量少，替换成本低的数字电位器。对于一般的已包含微型处理器的中低端电子产品，通常对数字电位器只进行单向数据传输，对数据的传输速率要求也不高(通常为毫秒级)，但都要求接口尽可能的简单，易于实现。所以为了扩大数字电位器的使用范围，方便使用者，迫切需要一种既能被微型处理器控制，又能手动调节，而且协议简单、占用信号线较少的数字电位器及其控制方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种使用方式简单，占用信号线少，替换成本低的电位器

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种数字电位器，包括单线接口，从所述单线接口接收有效激励信号的激励信号接收模块，根据所述有效激励信号控制所述输出模块的输出控制模块。

在本发明所述的数字电位器中，所述输出控制模块包括判断单元、增加单元和反转单元，其中，接收到所述有效激励信号以后，所述判断单元判断当前输出是否为最大值，如果是则输出反转信号，否则输出增加信号；所述反转单元接收反转信号后控制输出量变成最小值；所述增加单元接收增加信号后控制输出量按级增加。

在本发明所述的数字电位器中，所述输出控制模块包括模式判断单元、增加模式单元、减少模式单元和重置单元；其中接收到所述有效激励信号以后，所述模式判断单元根据当前输出生成增加模式信号或减少模式信号，所述增加模式单元接收到所述增加模式信号后控制输出量按级增加；所述减少模式单元接收到减少模式信号后控制输出量按级减少；所述重置单元用于在每次上电时生成增加模式信号。

在本发明所述的数字电位器中，当前输出为最大值时，所述模式判断单元生成减少模式信号；当前输出为最小值时，所述模式判断单元生成增加模式信号，否则所述模式判断单元按照当前输出所处的模式生成减少模式信号或增加模式信号。

在本发明所述的数字电位器中，所述激励信号接收模块包括用于判断接收到的激励信号是否有效的有效性判断单元和/或用于判断所述有效激励信号类型的类型判断单元。

在本发明所述的数字电位器中，所述有效激励信号包括输出控制激励信号和中断激励信号，所述输出控制模块接收到中断信号后控制输出模块与下级电路断开。

在本发明所述的数字电位器中，所述数字电位器进一步包括非易失性存储器，所述非易失性存储器在接收到存储信号后存储所述电位器的当前输出，并在每次上电以后调用所述当前输出。

在本发明所述的数字电位器中，所述数字电位器进一步包括触摸探测器，所述触摸探测器接收到触摸以后将所述触摸转换成有效激励信号以经从所述单线接口发送给所述激励信号接收模块。

本发明解决其技术问题采用的又一技术方案是，构造一种数字电位器控制方法，包括：

S1、从单线接口接收有效激励信号；

S2、根据所述有效激励信号控制所述数字电位器输出。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：

S21、判断当前输出是否为最大值，如果是则执行步骤S22，否则执行步骤S23；

S22、将输出反转到最小值，并返回步骤S1；

S23、按级增加输出，并返回步骤S1。

在本发明所述的数字电位器控制方法中，还包括在步骤S1之前，在上电时将数字电位器输出设定为增加模式。

在本发明所述的数字电位器控制方法中，所述步骤S2进一步包括：

S21、判断输出当前输出量是否为最大值，如果是，则执行步骤S22，否则执行步骤S23；

S22、将输出模式改为减少模式并将输出减少一级，再返回步骤S1

S23、判断当前输出量是否为最小值，如果是则执行步骤S24，否则执行S25；

S24、将输出模式改为增加模式并将输出增加一级，再返回步骤S1；

S25、判断当前输出模式，并按照当前输出模式增加或减少输出一级并返回步骤S1。

在本发明所述的数字电位器控制方法中，所述步骤S1还包括：

S11、判断所述激励信号是否有效；和/或

S12、判断所述有效激励信号是输出控制激励信号还是中断激励信号。

实施本发明的数字电位器及其控制方法，具有以下有益效果：由于采用了单线接口，因此使用方式简单，占用信号线尽量少，替换成本低；并且还可以采用触摸调节或微控制器调节，更能适应使用者的需求。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有技术的数字电位器的结构示意图；

图2是本发明的数字电位器的第一实施例的原理框图；

图3是本发明的数字电位器的第二实施例的原理框图；

图4是本发明的数字电位器的第三实施例的原理框图；

图5是本发明的数字电位器的关断模式的原理示意图；

图6是本发明的数字电位器的第四实施例的信号传送示意图；

图7是本发明的数字电位器的第五实施例的电路原理框图；

图8是本发明的数字电位器的控制方法的第一实施例的流程图；

图9是本发明的数字电位器的控制方法的第二实施例的流程图；

图10是本发明的数字电位器的控制方法的第三实施例的流程图。

具体实施方式

图2是本发明的数字电位器的第一实施例的原理框图。如图2所示，本发明的数字电位器包括输出模块400，包括单线接口100，从所述单线接口100接收有效激励信号的激励信号接收模块200，根据所述有效激励信号控制所述输出模块400的输出控制模块300。

在本发明的一个优选实施例中，所述激励信号接收模块200可包括用于判断接收到的激励信号是否有效的有效性判断单元201。该判断可基于信号持续的时间，比如当激励信号的持续时间大于某个时间T_DB是才可识别为有效激励输出，进而避免噪声，如信号抖动。一个建议T_DB为15毫秒。在本发明的一个实施例中，所述有效性判断单元201可以是一个去抖动电路。

在本发明的其他实施例中，可基于其他条件判断所述激励信号的有效性，比如信号强度、信号来源和其他信息。

图3是本发明的数字电位器的第二实施例的原理框图。如图3所示，本发明的数字电位器包括单线接口100，从所述单线接口100接收有效激励信号的激励信号接收模块200，根据所述有效激励信号控制所述输出模块400的输出控制模块300。所述输出控制模块300包括判断单元301、增加单元302和反转单元302。其判断过程如下，接收到有效激励信号以后，判断单元301判断当前输出是否为最大值，如果是则输出反转信号，否则输出增加信号。反转单元302接收反转信号后控制输出量变成最小值。增加单元302接收增加信号后控制输出量按级增加。在该实施例中，当每收到一个有效输入激励信号，单线数字电位器的输出量便增加一级。当输出量达到最大值时，下一个有效激励信号到来后，输出量便去到最小值。控制逻辑总是执行增加模式。

在本发明的一个实施例中，有效激励信号可以是由微处理器提供，也可由按键开关控制，也可采用其他控制方式。

图4是本发明的数字电位器的第三实施例的原理框图。如图4所示，本发明的数字电位器包括单线接口100，从所述单线接口100接收有效激励信号的激励信号接收模块200，根据所述有效激励信号控制所述输出模块400的输出控制模块300。所述输出控制模块300包括模式判断单元311、增加模式单元312、减少模式单元313和重置单元314。其中接收到所述有效激励信号以后，当前输出为最大值时，所述模式判断单元311生成减少模式信号。当前输出为最小值时，所述模式判断单元311生成增加模式信号。当前输出位于最小值和最大值之间时，所述模式判断单元311按照当前输出所处的模式生成减少模式信号或增加模式信号。所述增加模式单元312接收到所述增加模式信号后控制输出量按级增加。所述减少模式单元313接收到减少模式信号后控制输出量按级减少。所述重置单元314在每次上电时生成增加模式信号。

在该实施例中，激励信号接收模块200包括用于判断所述有效激励信号类型的类型判断单元202。有效激励信号包括输出控制激励信号和中断激励信号，所述输出控制模块300接收到中断信号与输出模块400断开。

在该实施例中，每收到一个有效输入激励信号，单线数字电位器的输出量便增加或减少一级。当输出量达到最大值时，将输出由增加模式改为减少模式。同样，当输出量达到最小值时，便将输出由减少模式改为增加模式。每次重新上电，输出都默认设置为增加模式。

而当激励信号持续一个较长时间T_SHDN(如5秒)，数字电位器将进入关断模式。关断模式如图5所示，输出模块400中的电阻整列和RH端断开，输出端RW和RL端连接在一起。在不需要输出电压驱动下一级电路时，此模式具有省电作用。在下一个激励信号到来后，数字电位器将退出关断模式。

图6是本发明的数字电位器的第四实施例的信号传送示意图。如图6所示，数字电位器进一步包括触摸探测器500，所述触摸探测器接收到触摸以后将所述触摸转换成电学参量，转换电路600将该电学参量转换成有效激励信号，所述有效激励信号以经从所述单线接口100发送给所述激励信号接收模块200。所述激励信号接收模块200将有效激励信号传送给输出控制模块300进而控制输出模块400。

图7是本发明的数字电位器的第五实施例的电路原理框图。在该实施例中，采用特定的功能电路来完成前述的各个功能模块的作用。本领域技术人员应知悉，图7仅仅是示出了用于完成上述功能的各个实施例。除了采用图7使出的各个功能模块、电路外，还可采用任何软件、硬件和/或它们的集合来完成本发明的各个功能。

如图7所示，激励信号首先被去抖动电路接收。如果激励信号持续时间大于去抖动时间(如15毫秒)，寄存器将在增/减逻辑的控制下增加或减少一位，同时将启动计时电路(计时电路包括存储计时器和关断计时器)。如果寄存器的值全部为1，增/减逻辑将控制寄存器进入减少模式。如果寄存器的值全部为0，增/减逻辑将控制寄存器进入增加模式。此后，寄存器的值经过译码器译码后控制开关电阻阵列的输出值。

激励信号如果持续时间达到某一个较长时间(如5秒)，关断计时器将输出关断信号到译码电路，使开关电阻阵列进入关断模式。在关断模式下，一个持续时间大于去抖动时间的激励信号将使器件退出关断模式。

一个有效激励信号(持续时间大于去抖动时间)结束后，计时电路也将启动，如果某个较长时间(如2秒)后，下个有效激励信号仍未达到，存储计时器将送出一个存储信号。存储信号使寄存器的值复制到非易失存储器。每次上电后，非易失存储器的值都将自动复制到寄存器。

在本发明的又一实施例中，如果激励信号持续时间大于去抖动时间，寄存器将增加一位，同时启动计时电路。如果寄存器的值全部变为1，下一个有效激励信号将使寄存器的值全部变为0。此后，寄存器的值经过译码器译码后控制开关电阻阵列的输出值。

激励信号如果持续时间达到某一个较长时间(如5秒)，关断计时器将输出关断信号到译码电路，使开关电阻阵列进入关断模式。在关断模式下，一个持续时间大于去抖动时间的激励信号将使器件退出关断模式。

一个有效激励信号(持续时间大于去抖动时间)结束后，计时电路也将启动，如果某个较长时间(如2秒)后，下个有效激励信号仍未达到，存储计时器将送出一个存储信号。存储信号使寄存器的值复制到非易失存储器。每次上电后，非易失存储器的值都将自动复制到寄存器。

图8是本发明的数字电位器的控制方法的第一实施例的流程图。如图8所示，所述方法包括S1、从单线接口接收有效激励信号；S2、根据所述有效激励信号控制所述数字电位器输出。

在本发明的一个优选实施例中，所述步骤S1还可包括：判断所述激励信号是否有效的步骤。该判断可基于信号持续的时间，比如当激励信号的持续时间大于某个时间T_DB是才可识别为有效激励输出，进而避免噪声，如信号抖动。一个建议T_DB为15毫秒。

图9是本发明的数字电位器的控制方法的第二实施例的流程图。如图9所示，所述控制过程如下：在步骤S901，从单线接口接收有效激励信号。该有源激励信号可以是微控制器提供的，也可由触摸探测器或是人为按键提供。在步骤S902，判断所述有效激励信号是否有效。该判断可基于信号持续的时间，比如当激励信号的持续时间大于某个时间T_DB是才可识别为有效激励输出，进而避免噪声，如信号抖动。一个建议T_DB为15毫秒。在步骤S903，判断当前输出是否为最大值，如果是则执行步骤S904，将输出去到最小值，并返回步骤S901。否则执行步骤S905，将数字电位器的输出量便增加一级，并返回步骤S901。

在该实施例中，还可包括判断有效激励信号是否是中断信号的步骤。如果该有源激励信号是中断信号，则中断该数字电位器的输出。

图10是本发明的数字电位器的控制方法的第三实施例的流程图。所述控制过程如下：在步骤S1000，在上电时将数字电位器输出设定为增加模式。在步骤S1010，从单线接口接收有效激励信号。该有源激励信号可以是微控制器提供的，也可由触摸探测器或是人为按键提供。在步骤S1020判断所述有效激励信号是否有效。该判断可基于信号持续的时间，比如当激励信号的持续时间大于某个时间T_DB是才可识别为有效激励输出，进而避免噪声，如信号抖动。一个建议T_DB为15毫秒。在步骤S1030，判断当前输出是否为最大值，如果是则执行步骤S1040，将输出模式改为减少模式并将输出减少一级，再返回步骤S1010。如果不是，则执行步骤S1050，判断当前输出量是否为最小值。如果当前输出量是最小值，则执行步骤S1060将输出模式改为增加模式并将输出增加一级，再返回步骤S1010。如果不是，则执行步骤S1070。在步骤S1070，判断当前输出模式，并按照当前输出模式增加或减少输出一级并返回步骤S1010。

在本发明的又一实施例中，也可先判断所述输出量是否为最小值，再判断该输出量是否为最小值。

在本发明的再一实施例中，也可先判断该输出量是否位于最大值和最小值之间，在判断是是否为最大值或最小值。本领域技术人员可以根据本发明的教导进行设计从而实现本发明的目的。

以上借助于说明指定的功能和关系的方法步骤对本发明进行了描述。为了描述的方便，这些功能组成模块和方法步骤的界限和顺序在此处被专门定义。然而，只要给定的功能和关系能够适当地实现，界限和顺序的变化是允许的。任何上述变化的界限或顺序应被视为在权利要求保护的范围内。

以上还借助于说明某些重要功能的功能模块对本发明进行了描述。为了描述的方便，这些功能组成模块的界限在此处被专门定义。当这些重要的功能被适当地实现时，变化其界限是允许的。类似地，流程图模块也在此处被专门定义来说明某些重要的功能，为广泛应用，流程图模块的界限和顺序可以被另外定义，只要仍能实现这些重要功能。上述功能模块、流程图功能模块的界限及顺序的变化仍应被视为在权利要求保护范围内。

本领域技术人员也知悉此处所述的功能模块，和其它的说明性模块、模组和组件，可以如示例或由分立元件、特殊功能的集成电路、带有适当软件的处理器及类似的装置组合而成。

此外，虽然描述细节的目的是清楚和明白上述实施例，本发明并不限于这些实施例。任何本领域技术人员知悉的、对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换而得的技术方案，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种数字电位器，包括输出模块(400)，其特征在于，包括单线接口(100)，从所述单线接口(100)接收有效激励信号的激励信号接收模块(200)，根据所述有效激励信号控制所述输出模块(400)的输出控制模块(300)。

2.根据权利要求1所述的数字电位器，其特征在于，所述输出控制模块(300)包括判断单元(301)、增加单元(302)和反转单元(302)，其中，接收到所述有效激励信号以后，所述判断单元(301)判断当前输出是否为最大值，如果是则输出反转信号，否则输出增加信号；所述反转单元(302)接收反转信号后控制输出量变成最小值；所述增加单元(302)接收增加信号后控制输出量按级增加。

3.根据权利要求1所述的数字电位器，其特征在于，所述输出控制模块(300)包括模式判断单元(311)、增加模式单元(312)、减少模式单元(313)和重置单元(314)；其中接收到所述有效激励信号以后，所述模式判断单元(311)根据当前输出生成增加模式信号或减少模式信号，所述增加模式单元(312)接收到所述增加模式信号后控制输出量按级增加；所述减少模式单元(313)接收到减少模式信号后控制输出量按级减少；所述重置单元(314)用于在每次上电时生成增加模式信号。

4.根据权利要求3所述的数字电位器，其特征在于，当前输出为最大值时，所述模式判断单元(311)生成减少模式信号；当前输出为最小值时，所述模式判断单元(311)生成增加模式信号，否则所述模式判断单元(311)按照当前输出所处的模式生成减少模式信号或增加模式信号。

5.根据权利要求4所述的数字电位器，其特征在于，所述激励信号接收模块(200)包括用于判断接收到的激励信号是否有效的有效性判断单元(201)和/或用于判断所述有效激励信号类型的类型判断单元(202)；其中所述有效激励信号包括输出控制激励信号和中断激励信号，所述输出控制模块(300)接收到中断信号后控制输出模块(400)与下级电路断开；且所述数字电位器进一步包括非易失性存储器，其中所述非易失性存储器在接收到存储信号后存储所述电位器的当前输出，并在每次上电以后调用所述当前输出。

6.根据权利要求5所述的数字电位器，其特征在于，所述数字电位器进一步包括触摸探测器(500)，所述触摸探测器接收到触摸以后将所述触摸转换成有效激励信号以经从所述单线接口(100)发送给所述激励信号接收模块(200)。

7.一种数字电位器的控制方法，其特征在于，包括：

S1、从单线接口接收有效激励信号；

S2、根据所述有效激励信号控制所述数字电位器输出。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：

S21、判断当前输出是否为最大值，如果是则执行步骤S22，否则执行步骤S23；

S22、将输出反转到最小值，并返回步骤S1；

S23、按级增加输出，并返回步骤S1。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤S1之前，在上电时将数字电位器输出设定为增加模式；且所述步骤S1进一步包括

S11、判断所述激励信号是否有效；和/或

S12、判断所述有效激励信号是输出控制激励信号还是中断激励信号。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：

S21、判断输出当前输出量是否为最大值，如果是，则执行步骤S22，否则执行步骤S23；

S22、将输出模式改为减少模式并将输出减少一级，再返回步骤S1

S23、判断当前输出量是否为最小值，如果是则执行步骤S24，否则执行S25；

S24、将输出模式改为增加模式并将输出增加一级，再返回步骤S1；

S25、判断当前输出模式，并按照当前输出模式增加或减少输出一级并返回步骤S1。

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