數(shù)字電位器的控制與調(diào)試

1、數(shù)字電位器簡介：數(shù)字電位器是采用CMOS工藝制成的數(shù)?；旌闲盘柼幚砑呻娐?，也稱數(shù)控可編程電阻器。采用是數(shù)控方式調(diào)節(jié)電阻值大小，多用多晶硅或薄膜電阻材料，從而有使用靈活、調(diào)節(jié)精度高、無觸點、低噪聲等特點。同時有體積小、節(jié)省印制板空間，易于安裝，不易污損、抗振動、抗干擾、壽命長、不易受環(huán)境溫度影響等優(yōu)點?；谏鲜鰞?nèi)容，數(shù)字電位器已被廣泛用于醫(yī)療保健設備、儀器儀表、通信設備、工業(yè)控制、家用電器、數(shù)碼產(chǎn)品等各領域。數(shù)字電位器是一種有發(fā)展前景的新型器件。與機械電位器相比，具有許多優(yōu)點，在許多領域可取代機械電位器。任何用電阻進行參數(shù)調(diào)整、校準或控制的領域，都可用數(shù)字電位器構(gòu)成可編程模擬電路進而進行調(diào)整。

2、一、實驗目的：根據(jù)時序圖和真值表設計按鈕控制數(shù)字電位器控制電路： 1基本要求：按住控制鍵，數(shù)字電位器阻值連續(xù)變化。 2擴展要求：可使用Protues等軟件進行仿真設計。 *3擴展電路要求：按住控制鍵，數(shù)字電位器阻值連續(xù)變化且變化速度遞增/遞減。二、實驗儀器1.帶有異步置位、復位端的JK觸發(fā)器，NE555，74LS04非門。9C104數(shù)字電位器。3.電阻，單刀單擲開關和雙刀雙擲開關，導線。三、實驗原理：1電位器原理：數(shù)字電位器屬集成化三端可變電阻器件，等效電路如圖1所示。當數(shù)字電位器作分壓器使用時，其高、低、滑動端電壓分別用UH、UL、UW表示；作可調(diào)電阻器使用時，其高、低、滑動端電阻分別用RH

3、、RL、RW表示。圖1等效電路將n個阻值相同或不同電阻串聯(lián)在UH、UL端之間，每個電阻兩端分別經(jīng)過一個由CMOS管而構(gòu)成模擬開關連在一起，作為數(shù)字電位器抽頭，在數(shù)字信號控制下每次只能有一個模擬開關閉合，從而將串聯(lián)電阻的一個節(jié)點連接到滑動端。亦即，當外部計數(shù)脈沖信號停止或片選信號無效后，譯碼電路輸出端只有一個有效，故只選擇一個MOS管導通。數(shù)字電位器的內(nèi)部簡化電路，如圖2所示。圖2 內(nèi)部簡化電路數(shù)字控制部分的存儲器是一種斷電非易失性存儲器，電路再次上電時，數(shù)字電位器中仍保存著原有控制數(shù)據(jù)，其中間抽頭到兩端點之間的電阻值仍是上一次的調(diào)整結(jié)果。數(shù)控電位器的原理示意圖如圖3所示。假定數(shù)控電位器為16抽

4、頭，步進量為660，滑動端每移動一步，輸出電阻值就增加660?？紤]到滑動端無論處于哪一位置，都接著一只模擬開關，該模擬開關的電阻值就是滑動端電阻，也是數(shù)控電位器的起始電阻?，F(xiàn)假定滑動端電阻為100，當滑動端移動15步時就到達RH端與RL端之間的輸出電阻應為100+660×15=10。圖3 數(shù)控電位器的原理示意圖2電路控制原理：電位器CS端在器件工作期間保持為低電平。INC為脈沖信號，U/D端為電位器阻值或電壓的調(diào)節(jié)端。在CS端與INC端正常工作的狀態(tài)下，當U/D端為高電平的時候，電位器的阻值或電壓逐漸變大，當U/D端處于低電平時，則相反。當CS端和INC端同時為高時將當前的寄存器數(shù)據(jù)

5、鎖存入存儲器,達到重新上電后數(shù)字電位器阻值不變的目的。數(shù)控電位器控制時序圖如下：CSINCU/DCS INC U/D 方式 L H 向上滑動 L L向下滑動 H X 存儲滑動位置 H X X等待電流 L X 不存儲，返回等待圖4 引腳配置及引腳說明引腳配置如下圖所示：3NE555構(gòu)成的多諧振蕩器由555定時器組成的多諧振蕩器如圖(C)所示，其中R1、R2和電容C為外接元件。電路沒有穩(wěn)態(tài),只有兩個暫穩(wěn)態(tài),也不需要外加觸發(fā)信號,利用電源Vcc通過R1和R2向電容器C充電,使Uc逐漸升高,升到2VCC/3時,Uo跳變到低電平,放電端D導通,這時,電容器C通過電阻R2和D端放電,使Uc下降,降到VCC

6、/3時,Uo跳變到高電平,D端截止,電源Vcc又通過R1和R2向電容器C充電。如此循環(huán),振蕩不停, 電容器C在VCC/3和2VCC/3之間充電和放電,輸出連續(xù)的矩形脈沖,其波形如圖(D)所示。由圖（D）可知，振蕩周期。為電容充電時間，為電容放電時間。充電時間放電時間矩形波的振蕩周期因此改變、和電容C的值，便可改變矩形波的周期和頻率。對于矩形波，除了用幅度，周期來衡量外，還有一個參數(shù)：占空比q，q=（脈寬）/（周期T），指輸出一個周期內(nèi)高電平所占的時間。圖（C）所示電路輸出矩形波的占空比。4帶異步置位，復位端的JK觸發(fā)器構(gòu)成的T觸發(fā)器由于T觸發(fā)器沒有專門的商品電路，通常由JK觸發(fā)器構(gòu)成，先來了解

7、下JK觸發(fā)器，因為JK觸發(fā)器屬于主從觸發(fā)器，所以觸發(fā)條件為一個正脈沖，即這樣一個波形：_|¯|_。所以它的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表為表1CPJKQn+1Qn+1的非0-QnQn的非_|¯|_00QnQn的非_|¯|_0101_|¯|_1010_|¯|_11Qn的非Qn因此JK觸發(fā)器有這樣的表達式：所以把JK觸發(fā)器改裝成T觸發(fā)器非常簡單，如圖5所示圖5JK觸發(fā)器構(gòu)成的T觸發(fā)器由JK觸發(fā)器的公式可知，當J=K=T時，則可得如下轉(zhuǎn)換，由此得到T觸發(fā)器，當J=K=1時，則Q*=Q,可知當一個脈沖輸入時，T觸發(fā)器輸出的下一個狀態(tài)總是與第一個狀態(tài)相反。四、實驗步驟1電路

8、的焊接老師提供的電路圖如下根據(jù)老師提供的電路圖和PCB板合理的布局，然后從左到右認真的焊接，焊接當中必須按照老師所說的五步焊接法，五步焊接法如下所述：、準備施焊準備好焊錫絲和烙鐵。此時特別強調(diào)的施烙鐵頭部要保持干凈，即可以沾上焊錫（俗稱吃錫）。、加熱焊件將烙鐵接觸焊接點，注意首先要保持烙鐵加熱焊件各部分，例如印制板上引線和焊盤都使之受熱，其次要注意讓烙鐵頭的扁平部分（較大部分）接觸熱容量較大的焊件，烙鐵頭的側(cè)面或邊緣部分接觸熱容量較小的焊件，以保持焊件均勻受熱。、熔化焊料當焊件加熱到能熔化焊料的溫度后將焊絲置于焊點，焊料開始熔化并潤濕焊點。、移開焊錫當熔化一定量的焊錫后將焊錫絲移開。、移開烙鐵

9、當焊錫完全潤濕焊點后移開烙鐵，注意移開烙鐵的方向大致是45°的方向。2電路的仿真1.通過Protues仿真軟件繪出數(shù)字電位器控制電路圖如下所示說明：、當開關UP開關和DOWN開關都斷開時，CS端、INC端和U/D端都為高電平。、當開關UP合上，DOWN斷開時，則T觸發(fā)器S端為高電平，S端無效，INC端產(chǎn)生脈沖信號，CS端為低電平，U/D端為高電平，電位器電壓或阻值變大，當UP端斷開時，則T觸發(fā)器S端為低電平，S端有效，將輸出T觸發(fā)器輸出的信號變?yōu)楦唠娖剑娢黄魍Ｖ闺妷夯蜃柚低Ｖ股仙⒈４?，CS端回到高電平。、當開關DOWN合上，UP斷開時，則T觸發(fā)器S端為高電平，S端無效，INC端產(chǎn)

10、生脈沖信號，CS端為低電平，U/D端為低電平，電位器電壓或阻值變小，當DOWN端斷開時，則T觸發(fā)器S端為低電平，S端有效，將輸出T觸發(fā)器輸出的信號變?yōu)楦唠娖剑娢黄魍Ｖ闺妷夯蜃柚低Ｖ瓜陆挡⒈４?，CS端回到高電平。2NE555構(gòu)成的多諧振蕩器如下圖所示3由JK觸發(fā)器構(gòu)成的T觸發(fā)器如下圖所示4.當開關UP開關與DOWN開關都斷開時，則仿真示波器顯示如下圖5.當開關UP合上，DOWN斷開時，則仿真示波器顯示如下圖6.當UP斷開，DOWN合上時，則仿真示波器顯示如下圖五、實驗小結(jié)通過這次實習，我學到了許多書本中學不到的東西，我通過自己的親身的體驗了從設計到制作和調(diào)試電路的全過程，在設計電路當中，我查閱了大量的資料，分析與該次所需要設計的電路有關的電路圖，并用Protues軟件進行仿真檢驗電路設計的合理與否，最后通過自己的努力設計出了數(shù)字電位器的控制電路并進行仿真，通過多次的修改和檢驗最終取得了成功，自己也為之而感到自豪。在焊接電路方面，我遇到了很多的問題，比如如何合理在PCB板上布局，如何學習焊接并使焊接的效果達到最佳，最終通過我不斷的努力，雖然布局有點亂，但