在电子设计中，有时需要使用旋转开关来获取用户输入或控制系统状态。然而，当面临旋转开关不易获得或成本过高的情况时，一个实用的替代方案是利用电位计（也称为可变电阻器）结合微控制器（MCU）的模拟数字转换器（ADC）功能。本文探讨了如何有效地使用电位计作为旋转开关的替代品，特别是在工业控制和嵌入式系统中的应用。
电位计是一种三端元件，通过调整电阻体上的滑动触点位置，可以改变电路中的电阻值。在替代旋转开关时，电位计的电阻变化可以模拟开关的不同位置。许多现代微控制器内置了ADC，能够将模拟信号（如电位计的电压）转化为数字值，从而读取电位计的设定值。
在实际应用中，电位计替代旋转开关时会遇到的主要问题是电气噪声或机械振动导致的数值不稳定。为了解决这个问题，可以采用迟滞（hysteresis）技术。迟滞是指在切换阈值附近，电位计值必须越过一定的范围才能改变状态，以避免因噪声引起的误触发。这可以通过在每次状态更新时设置新的上、下阈值来实现。这种方法可以提高系统的稳定性，减少因外界干扰造成的误操作。
实现这一方法的一个关键步骤是编写合适的控制算法，如图2所示的流程图。在ADC采样电位计值后，将其与当前的阈值进行比较。如果电位计值低于下阈值，开关状态逐渐减小至0；反之，如果高于上阈值，开关状态则逐渐增大至最大值。每次状态变化时，更新阈值并结束子程序。
为了进一步增强系统性能，需要定期读取电位计值并与上次状态比较，确保能准确识别状态跨越阈值的情况。此外，采样率应根据电位计的最大旋转速度和期望的开关状态数量来设定。例如，如果电位计在0.25秒内旋转一圈，并有7个状态，那么最低扫描率应为28Hz，以避免采样不足导致的状态错误。
在实际设计中，还需要计算阈值，确保它们覆盖电位计的整个范围并提供足够的迟滞。对于8位ADC和7个状态的情况，电位计的256个步骤被分为7个等宽的区间，每个区间加上适当的迟滞值来定义状态边界。表1展示了具体的阈值设置。
最后，文章提供了基于Silicon Labs的C8051F310微控制器的示例代码，用于演示如何实现上述概念。虽然代码是针对特定MCU的，但其核心逻辑可以应用于其他具有ADC功能的微控制器。
总的来说，使用电位计替代旋转开关是一种经济且实用的方法，它允许开发者利用MCU的ADC功能实现多状态控制，同时通过迟滞技术提高了系统的抗干扰能力。这种设计适用于各种工业控制和嵌入式应用，尤其是对成本和可用组件有限制的场合。
