总第44卷第493期电测与仪表Vol.44No.4932007年第1期ElectricalMeasurement&InstrumentationJan.2007数字电位器控制电路的设计与应用*曹文1,刘春梅1,郭友晋2(1.西南科技大学信息工程学院,四川绵阳621010;2.中国第二重型机械集团工艺研究所,四川德阳618013)摘要:鼠标用控制芯片TP8452将红外光电编码器检测到的脉冲信号进行编码处理,按照PS2协议传递给控制单元;控制单元根据译码后得到的脉冲数量和方向参数调节数字电位器组合的触点位置,以极低成本实现高分辨率旋转式数字电位器,用来取代传统的机械式多圈电位器。关键词:数字电位器;PS2;分辨率中图分类号:TM933.4文献标识码:B文章编号:1001-1390(2007)01-0055-03CAOWen1,LIUChun-mei1,GUOYou-jin2(1.SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621010,Sichuang,China;2.ChinaNationalErzhongGroupCo.,Ltd.,Deyang618013,Sichuang,China)Abstract:TP8452,whichisusedonmousecontroller,encodesthepulsewhichisdetectedbyinfraredoptical-electricmodules.TheencodeddataistransferredtoMCUaccordingtops2protocol.TheMCUtranslatesthereceivingdatatotheamountanddirectionofpulse,thenadjustsdigitalpotentiometer’sposition.Inthisway,RotatingDigitalPotentiometerisgetwithmuchlowercost,whichisusedtoreplacetraditionalmechanicalmulti-turnrota-tionalpotentiometer.Keywords:digitalpotentiometers;PS2;resolutionTheresearchanddesignofrotatingdigitalpotentiometerswithbetterresolution0引言机械式多圈电位器调节行程宽、阻值分辨率高,但频繁的操作容易造成电位器中间抽头处金属刷与电阻丝之间出现磨损或油泥堆积,引起接触不良、机械噪声增大、控制精度降低等故障。数字电位器(DCP)综合性能优越,但多采用按键点动方式实现阻值调整。与传统的旋转式电位器相比,按键式操作在换向、大范围参数调节时存在着明显不足,且按键一般都需要进行去抖处理;另外,相对较低的分辨率也决定了数字电位器并不能直接取代机械式多圈电位器。结合旋转式编码器的优越性能,并对通用型数字电位器进行分辨率扩展,我们以极低的成本研制出了高分辨率的旋转式数字电位器,来替代传统设备中的机械式多圈电位器进行参数调整与设定,取得了很好的实用效果。1总体设计方案数字电位器旋转式控制电路框图如图1所示。工作原理:红外光电编码器利用红外对管将码盘的旋转角度转换为相应的脉冲信号,鼠标专用控制芯片TP8452对接收到的这2组脉冲和3只按键状态信号进行编码,并根据PS2协议将编码数据传送给主控单元(MCU),MCU对两组旋转信号(包括旋转脉冲个数和旋转方向)与三只按键信号进行解码识别后,控制DCP扩展模块实现电阻阻值的高精度调节。为了保证较大的动态阻值调整范围,同时兼容多圈式机械电位器的操作习惯,旋转式数字电位器转轴*西南科技大学青年基金资助项目(06zx3107)55--总第44卷第493期电测与仪表Vol.44No.4932007年第1期ElectricalMeasurement&InstrumentationJan.2007在旋转过程中没有设置机械行程极点,当输出阻值达到上、下极限时通过蜂鸣器报警并保持目前参数。转轴旋转过程中的摩擦对电阻阻值输出不会产生影响,从根本上消除了传统机械式电位器旋转过程中抽头与电阻丝之间因摩擦所引发的电气噪声及阻值波动。整个旋转式数字电位器阻值调节分辨率很高,操作寿命与红外组件、DCP的实际寿命相当,调节次数高达200,000周以上。2红外光电检测及编码编码器由码盘、红外发射与接收单元、TP8452及按键构成。其中,TP8452是台湾TOPRO公司设计的一款鼠标接口芯片,其内部集成了按钮状态识别和旋转脉冲识别两部分主要功能,典型电路结构如图2所示。图2中的红外传感单元用于检测转轴的转动状态,这里我们直接利用了鼠标内部X、Y方向的2组红外发射、接收单元与配套的旋转码盘。每只红外接收探头内置有2只高灵敏度红外三极管,管芯间隔为码盘格栅宽度的14,在码盘旋转过程中,两只红外三极管产生的脉冲信号在相位上始终保持90°的相位差,供TP8452进行滚轮正/负转向的判定。TP8452内部集成了完善的信号采集前端电路,如图3所示。转轴旋转带动码盘切割红外线产生脉冲信...
