Изучаем Arduino: инструменты и методы технического волшебства

Для МСР4231 контакт WP не задействован и его можно игнорировать. Активный уровень на контакте SHDN низкий, как и на выводе CS. При низком уровне средний вывод потенциометра отключен. Чтобы потенциометр был всегда включен, необходимо соединить контакт SHDN непосредственно с шиной 5 В.

Далее необходимо узнать полное сопротивление потенциометра и сопротивление среднего вывода. Подобно обычному потенциометру, сопротивление между клеммами А и В в цифровом тоже постоянно. Средний вывод также имеет собственное

- 192 -

сопротивление, и это нужно принимать во внимание. Обратимся к пятой странице технического описания (рис. 9.3).

Прежде всего, выясним полное сопротивление потенциометра, обозначаемое R д в,

Доступны четыре варианта этого чипа, каждый с разным значением сопротивления (от 5 до 100 кОм). Далее используем вариант 103, сопротивление которого составляет примерно 10 кОм. Важно отметить, что цифровые потенциометры, как правило, имеют довольно большой разброс (из рис. 9.3 видно, что фактическое сопротивление может изменяться на ±20% ). Также следует отметить, что собственное сопротивление среднего вывода потенциометра составляет от 75 до 160 Ом. Это сопротивление нужно учитывать, особенно при управлении динамиком или светодиодом.

AC/DC CHARACTERISTICS (CONTINUED)

Рис. 9.3. Фрагмент технического описания микросхемы МСР4231

Далее разберемся с командами для управления цифровым потенциометром. На МСР4231 необходимо отправить две команды. Первая определяет выбор нужного потенциометра, вторая устанавливает текущее значение сопротивления выбранного потенциометра. Формат команд приведен на рис. 9.4.

Из рис. 9.4 ясно, что существуют два вида команд: 8-разрядные и 16-разрядные.

Первая команда позволяет увеличить сопротивление потенциометра, вторая установить произвольное значение сопротивления. Рассмотрим 16-битовую команду, обеспечивающую большую гибкость. По шине данных передается адрес ячейки памяти, код команды ( чтение, запись, приращение или уменьшение) и значение данных.

Рис. 9.4. Формат команд МСР4231

В техническом описании приведены адреса регистров, связанных с каждым потенциометром. Регистр первого потенциометра расположен в ячейке памяти по адресу 0, второго - по адресу 1. Зная это, можно отправить необходимые команды на установку значений для каждого потенциометра. Чтобы задать значение для первого потенциометра, первый байт будет содержать В00000000, а второй - величину сопротивления (0-128). Чтобы установить значение для второго потенциометра, первый байт будет равен B000 10000, а второй - величине сопротивления. Как видно из рис. 9.4, первые 4 бита первого байта- это адрес регистра памяти, следующие 2 бита- код команды (00 - для записи), следующие 2 бита - это старшие биты величины сопротивления (должны быть равны нулю, потому что максимальное значение для этого потенциометра составляет 128).

Вот и все, что нужно знать для взаимодействия цифрового потенциометра с платой Arduino. Теперь подключим его, чтобы управлять яркостью светодиодов.

9.4.2. Описание схемы устройства

Чтобы в полной мере проверить знания протокола SPI, возьмем две микросхемы MCP4231, что даст нам четыре управляемых потенциометра. Каждый из них подключен последовательно со своим светодиодом (красным, желтым, зеленым и синим) и регулирует его яркость. Задействованы только две клеммы потенциометра.

Один контакт каждого потенциометра подключен через резистор к шине 5 В, второй ( средний вывод) - к аноду светодиода. Схема подключения одного светодиода изображена на рис. 9.5.

Катод светодиода подключен к земле. Когда сопротивление цифрового потенциометра минимально, ток течет от источника 5 В через резистор 100 Ом и средний вывод потенциометра (имеющий сопротивление - 75 Ом) и далее через светодиод.

Когда сопротивление потенциометра максимально, ток течет через резистор 100 Ом, потенциометр (- 10 кОм), а затем через светодиод. Даже при полностью выведенном потенциометре сопротивление участка цепи будет 175 Ом, что достаточно для ограничения тока через светодиод. При увеличении и уменьшении сопротивления цифрового потенциометра меняется ток через светодиод, а следовательно, его яркость. Этот метод регулирования яркости может оказаться очень полезным, если заняты все выводы ШИМ.

- 194 -

Рис. 9.5. Схема подключения светодиода к потенциометру

Рис. 9.6. Схема подключения цифровых потенциометров

- 195 -

Теперь, учитывая цоколевку, подсоединяем цифровые потенциометры к шине SPI.

На плате Arduino Uno контакт 13 - это SCK, контакт 12 - MISO, контакт 11 MOSI. Контакт 10 будем использовать как SS для одного чипа, а контакт 9 - как SS для другого чипа. Схема подключения приведена на рис. 9.6. Помните, что каждую из микросхем нужно подключить к своей линии SCK, MISO и MOSI.

Еще раз проверьте, что все правильно подключено, и перейдем к написанию программы управления яркостью светодиодов.

9.4.3. Написание программы

Чтобы проверить, что все подключено правильно и работает, напишем простую программу с использованием библиотеки SPI для управления яркостью четырех светодиодов.