按鈕式數(shù)字電位器的防抖動(dòng)和重復(fù)動(dòng)作問題解決方法

介紹按鈕式數(shù)字電位器的防抖動(dòng)和重復(fù)動(dòng)作問題的一種解決方法，以及對(duì)數(shù)字電位器電壓、電流、級(jí)數(shù)擴(kuò)展問題的常見解決方法。 1 引言 數(shù)字電位器以其調(diào)節(jié)準(zhǔn)確方便，使用壽命長(zhǎng)，受物理環(huán)境影響小，性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，已被廣大電子工程技術(shù)人員所認(rèn)識(shí)。在數(shù)字電位器的家族中，X9511/14以其可用按鈕直接控制的特點(diǎn)尤其受到青睞，本文欲針對(duì)應(yīng)用開發(fā)人員對(duì)X9511/14在按鈕控制過程中所出現(xiàn)的防抖動(dòng)、和重復(fù)動(dòng)作問題以及數(shù)字電位器通常遇到的問題作一簡(jiǎn)要探討。 2 數(shù)字電位器簡(jiǎn)介 數(shù)字電位器是可用數(shù)字信號(hào)控制電位器滑動(dòng)端位置的新型器件。一般分按鈕控制和串行信號(hào)控制兩種，下面以美國(guó)XICOR公司非易失性按鈕控制數(shù)字電位器X9511為例簡(jiǎn)略介紹一下其原理。 X9511是數(shù)字電位器家族中的一種具有按鈕控制，線性輸出特點(diǎn)的產(chǎn)品，內(nèi)部包含了31個(gè)電阻單元，32檔輸出滑動(dòng)端，滑動(dòng)端由輸入到 、引腳的負(fù)脈沖控制它向VH或VL端滑動(dòng)。滑動(dòng)端位置可以被存儲(chǔ)在非易失性的存儲(chǔ)器EEPROM中，使其上電后能夠自動(dòng)恢復(fù)到原來的位置。X9511的管腳見表1，基本應(yīng)用如圖1（圖中為X9511/14掉電自動(dòng)存儲(chǔ)滑動(dòng)端位置的接法）。

?圖1 X9511基本應(yīng)用 　

?3 數(shù)字電位器在應(yīng)用中經(jīng)常遇到的問題 數(shù)字電位器在我國(guó)還是近幾年出現(xiàn)的新型器件，許多人在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)其不夠了解，從而出現(xiàn)許多疑問，下面就經(jīng)常出現(xiàn)的三個(gè)問題略作探討。 按鈕控制的數(shù)字電位器常出現(xiàn)按鈕按下次數(shù)及輸出值與預(yù)測(cè)值不符。 數(shù)字電位器本身能夠承受的電流和電壓有限，需要擴(kuò)展。 在實(shí)際應(yīng)用中數(shù)字電位器的阻值范圍及分辨率不夠，需要擴(kuò)展。 3.1 按鈕控制數(shù)字電位器的防抖動(dòng)和重復(fù)觸發(fā)問題 上面的第一個(gè)問題所說按鈕控制電位器的按鍵次數(shù)及輸出值與預(yù)測(cè)不符，通常是其中某一檔出現(xiàn)了重復(fù)觸發(fā)動(dòng)作，自然其按鍵次數(shù)和輸出電位就會(huì)與預(yù)測(cè)值不符。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因常是用了面包板做試驗(yàn)，或是使用了劣質(zhì)按鈕，造成接觸不良，線路噪聲加劇，或是人為按鈕動(dòng)作不規(guī)范引起。 美國(guó)XICOR公司提供的按鈕式數(shù)字電位器的應(yīng)用電路，直接用按鈕來控制，就會(huì)有可能出現(xiàn)這些問題。X9511/14在其內(nèi)部集成 了40ms延時(shí)的去抖動(dòng)電路， 要求輸入控制信號(hào)抖動(dòng)時(shí)間短，信號(hào)有效時(shí)間在40ms～250ms之間，且在此期間不能出現(xiàn)干擾電平。但是由于實(shí)際應(yīng)用情況不可預(yù)測(cè)，無法避免輸入信號(hào)的抖動(dòng)而造成輸出的重復(fù)動(dòng)作（按鈕時(shí)間超過250ms也會(huì)造成輸出的重復(fù)動(dòng)作），而這卻是許多人所不愿看到的。為了控制輸入信號(hào)的抖動(dòng)和噪聲影響，在數(shù)字電位器的控制端加上觸發(fā)器，如圖2所示，試驗(yàn)結(jié)果使輸出穩(wěn)定性有了較為明顯的提高，但仍要求按鈕動(dòng)作干脆利落，且線路無干擾，最終表現(xiàn)在輸入信號(hào)干凈無波動(dòng)，否則不能避免重復(fù)觸發(fā)。經(jīng)過多次改進(jìn)，圖3電路則較好地決了以上問題。在按鈕與控制輸入端之間，加上如圖3所示由一片與非門電路構(gòu)成的單穩(wěn)電路，具有成本低，電路簡(jiǎn)單，可防止抖動(dòng)，并不會(huì)使輸出重復(fù)動(dòng)作的特點(diǎn)。?

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圖2 加防抖觸發(fā)器 圖3中按鈕K未動(dòng)作時(shí)，控制端一定為穩(wěn)定的高電平，一旦按鈕按下，A點(diǎn)電位經(jīng)電容C1通過電阻R1放電，到74HC00的輸入低電平門限值，B點(diǎn)即為邏輯高，同時(shí)通過F點(diǎn)控制E點(diǎn)電平（D點(diǎn)原為高電平）翻轉(zhuǎn)為低，啟動(dòng)X9511動(dòng)作，此時(shí)由于電容C2電位不會(huì)立即變化，使D點(diǎn)保持原高電平不變，電容C2通過R2放電，經(jīng)過一個(gè)暫態(tài)時(shí)間后到達(dá)門電路低電平門限值，使E點(diǎn)恢復(fù)高電平。之后無論按鈕是否保持按下（使D點(diǎn)保持低），還是放開（F點(diǎn)為低），E點(diǎn)都將保持高電平狀態(tài)。在暫態(tài)期間，E點(diǎn)低電平被鎖定，即使電路在A點(diǎn)產(chǎn)生較強(qiáng)的電平抖動(dòng)，也不會(huì)對(duì)輸出有任何影響。由于電路在暫態(tài)時(shí)間內(nèi)對(duì)噪聲具有的屏蔽作用，而控制端低電平時(shí) 。

圖3 加防抖單穩(wěn)態(tài)電路 間超過250ms，X9511/14的輸出將會(huì)有連續(xù)跳變。因此可以將R2值調(diào)整到使暫態(tài)時(shí)間控制在X9511不重復(fù)動(dòng)作時(shí)間盡量長(zhǎng)些的范圍內(nèi)（例如暫態(tài)時(shí)間可以在150ms～220ms之間），以屏蔽掉此期間可能有的噪聲干擾。R2、C2的值可按暫態(tài)時(shí)間T的公式得到。 T=(R2+R0)·C2·Ln[(Vol－Voh) / (Vol－Vth)] 式中R0為74HC00的輸出電阻； Vol為74HC00的低電平輸出電壓； Voh為74HC00的高電平輸出電壓； Vth為74HC00的高電平翻轉(zhuǎn)門限電壓 。