Подключение большого числа кнопок к одному входу микроконтроллера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

Комментарии к статье

Идея предлагаемого решения была изложена в [1]. Суть его - в подключении максимального числа контактных датчиков (герконов, кнопок) к микроконтроллеру с использованием минимального числа его выводов. Реализована эта идея с помощью универсального таймера КР1441ВИ1. Время-задающая RC-цепь таймера составлена из конденсатора и набора резисторов, соединенных последовательно с каждой кнопкой. Определенной замкнутой кнопке соответствует своя частота следования генерируемых таймером импульсов, которую и измеряет микроконтроллер [2].

Оригинальный вариант имеет два существенных недостатка. Один из них - использование двух входов микроконтроллера. На один из них поданы генерируемые импульсы. Второй служит для определения факта замыкания кнопки, хотя это легко может быть сделано программно, за счет чего этот вход микроконтроллера можно использовать для других целей. Другой недостаток - измерение частоты, а не периода повторения импульсов. Вследствие этого для получения линейной зависимости частоты от номера кнопки использовано большое число времязадающих резисторов разных номиналов.

Рис. 1. Схема конструкции

Предлагаемое техническое решение, схема которого показана на рис. 1, свободно от этих недостатков. Таймер КР1441ВИ1 структуры КМОП (аналог LMC555) работает в автоколебательном режиме со скважностью импульсов 2 [3]. В этом режиме период повторения импульсов равен

T = 2·ln2·C·R,

где C и R - соответственно емкость и сопротивление элементов времязадающей цепи. При C = C1 и R = R1·N, состоящем из N (по числу кнопок) одинаковых резисторов сопротивлением R1, соединенных последовательно, период T равен:

T≈1,39·C1·R1·N

Он получается пропорциональным числу резисторов между конденсатором C1 и первой замкнутой кнопкой SB1 - SB32 и легко может быть измерен микроконтроллером. Как и в первоисточнике, при одновременном замыкании нескольких кнопок та, что имеет меньший номер, обладает приоритетом.

Резистор R38 необходим для поддержания генерации импульсов, когда все кнопки разомкнуты. Подстроечным резистором R35 устанавливают нужное для правильного определения номера нажатой кнопки соотношение периода колебаний таймера и длительности измерительного интервала, формируемого микроконтроллером.

Демонстрационная программа микроконтроллера по прерыванию IRQ0 измеряет длительность периода T, переводит его в номер кнопки и выводит на ЖКИ MT-16S2S [4]. Связь микроконтроллера с ЖКИ организована по трехпроводному последовательному интерфейсу. Вводом и выводом информации заняты всего четыре вывода микроконтроллера, остальные могут быть применены для других целей.

Для измерения периода использован восьмиразрядный таймер-счетчик 0 микроконтроллера. По нарастающему перепаду уровня на входе запроса прерывания IRQ0 программа считывает длительность измеренного периода и обнуляет счетный регистр. Для повышения точности измерения обнуляется и предделитель счетчика. Поскольку предделитель всех таймеров-счетчиков в микроконтроллерах серии ATtiny общий, это может влиять на длительность временных интервалов, формируемых таймером-счетчиком 1 в случае его использования с предделителем, отличным от единицы. При разомкнутых контактах всех кнопок происходит переполнение счетчика, измеряющего период. По соответствующему прерыванию и определяется разомкнутое состояние.

Максимальное число распознаваемых кнопок зависит от нестабильности интервалов времени, формируемых таймером и микроконтроллером. При тактировании микроконтроллера от внутреннего RC-генератора и применении во времязадающей RC-цепи таймера пленочного конденсатора с малым ТКЕ, резисторов с малым ТКС и отклонением от номинала не более 1 % число кнопок может достигать 12-16. При более точной подборке резисторов удалось распознавать 32 кнопки. Еще больше увеличить их число может позволить стабилизация частоты тактового генератора микроконтроллера кварцевым резонатором.

В макете устройства применены импортный пленочный конденсатор C1 (аналог К73-17) и резисторы R1 - R32 для поверхностного монтажа CR1206-FX-5621ELF сопротивлением 5,62 кОм ±1 %. Из 50 резисторов с одной ленты отобраны 32 штуки с разницей максимального и минимального сопротивления не более 20 Ом. Для уменьшения влияния на период колебаний зависимости выходного напряжения таймера DA1 от числа подключенных резисторов R1-R32 резисторы с меньшим сопротивлением имеют меньшие позиционные номера, а выходы таймера 3 и 7 соединены вместе.

Подстроечный резистор R35 должен быть многооборотным, например, СП5-3 или подобным. Подстройку выполняют следующим образом. Замыкают кнопку с позиционным номером на единицу меньше максимального (в данном случае SB31) и находят два положения движка подстроечного резистора R35, соответствующих изменению показаний ЖКИ с 31 на 32 и с 31 на 30. Устанавливают движок в среднее между найденными положение.

Рис. 2. Проверка устройства и отладка программы микроконтроллера

Проверка устройства и отладка программы микроконтроллера выполнена на макете, изображенном на рис. 2. Байты конфигурации микроконтроллера были запрограммированы следующим образом: младший - 0xBF, старший - 0xD4, дополнительный - 0xFF. Поскольку нужного числа кнопок для макета не нашлось, пришлось вместо них использовать переключатель ПП7-4ЛВ. Резисторы для поверхностного монтажа напаяны непосредственно на платы переключателя. При подобранных резисторах в комнатных условиях номера замкнутых контактов переключателя определялись правильно, хотя микроконтроллер работал от внутреннего RC-генератора.

Программу микроконтроллера можно скачать с ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/11/key-tx.zip.

Литература

1. 2-Wire Keypad Interface Using a 555 Timer. - URL: radiolocman.com/shem/schematics.html?di=88598.
2. Евстифеев А. В. Микроконтроллеры AVR семейства Tiny - М.: "ДОДЭКА-XXl", 2007.
3. LMC555 CMOS Timer. - URL: pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/ view/9100/NSC/LMC555CN.html.
4. MT-16S2S. Жидкокристаллический индикатор буквенно-цифровой 2 строки по 16 символов. - URL: melt.com.ru/ docs/MT-16S2S.pdf.

Автор: С. Иванов

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбителю-конструктору.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Солнечные панели на фосфиде индия 06.02.2013 Исследователи из Университета Лунда в Швеции нашли способ создавать эффективные и дешевые солнечные панели из нанопроводов на основе фосфида индия. Ученые подчеркивают, что им впервые удалось использовать нанопровода для производства полностью функциональных солнечных ячеек. На самом деле исследования солнечных ячеек из нанопроводов проводятся во всем мире. Однако именно шведские ученые смогли создать солнечные ячейки с эффективностью 13,8%. Шведские нанопровода изготовлены из полупроводникового материала фосфида индия. Они работают как антенны, поглощающие солнечный свет и вырабатывающие электроэнергию. Нанопровода собираются на подложке в один квадратный миллиметр - по 4 млн на каждой. При этом на единицу площади солнечные ячейки из нанопроводов производят в несколько раз больше энергии, чем современные кремниевые ячейки. Благодаря высокой эффективности солнечные панели из нанопроводов могут обеспечить производство экологически чистой энергии при низких затратах на установку и обслуживание. Расчеты показывают, что нанопроводная солнечная панель в виде тонкой пленки производит столько же энергии, что и кремниевая панель, но при этом занимает на 90% меньше площади. В настоящее время шведские ученые работают над повышением КПД солнечных ячеек на основе нанопроводов из фосфида индия. Также идет работа по объедению различных типов полупроводниковых материалов для эффективного использования максимально широкой части солнечного спектра.

Другие интересные новости:

▪ Выявлены самые первые биологические признаки аутизма

▪ Почва под солнечными батареями недополучает солнечного тепла

▪ Смартфон Micromax A115 Canvas 3D c дисплеем Naked eye 3D

▪ Создан прибор для имитации запахов в компьютерных играх

▪ Full-HD-смартфон Highscreen Alpha R с неделей автономной работы

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электропитание. Подборка статей

▪ статья Фильтры не по правилам. Искусство аудио

▪ статья Какова высота самой высокой вершины Земли? Подробный ответ

▪ статья Боровая дичь. Советы туристу

▪ статья Ремонт зарядного устройства мобильного телефона. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Двуполярный регулируемый блок питания, 220/5...15 вольт 1 ампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025