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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Наушники с шумоподавлением и измерением пульса 01.11.2023 Исследователи из Google Research представили новую технологию аудиоплетизмографии, которая позволяет измерять сердечный ритм человека с использованием внутриканальных наушников с активным шумоподавлением. Этот метод включает отправку ультразвукового сигнала низкой интенсивности через динамики наушников. Сигнал вызывает эхо, которое затем регистрируется встроенными микрофонами. "Мы заметили, что объем ушных каналов слегка меняется при деформации кровеносных сосудов, поэтому сердцебиение будет модулировать эти ультразвуковые эхо", - отметили ученые из Google Research. В ходе исследования, в котором участвовали 153 человека, было обнаружено, что средняя ошибка при измерении частоты сердечного ритма с использованием аудиоплетизма составляет 3,21%, а при измерении вариабельности сердечного ритма - 2,70%. Технология обладает высокой точностью независимо от цвета кожи, размера ушного канала и степени прилегания наушников. Измерение пульса возможно даже во время прослушивания музыки. Эта технология не требует специальных сенсоров и аппаратных изменений в наушниках, что позволяет ее теоретически внедрять на любых существующих моделях через обновление прошивки.

Другие интересные новости:

▪ Карманная видеокамера

▪ Велосипеды AMD

▪ Крыша вместо бензобака

▪ Ладан как лекарство

▪ Разработка технологии для улавливания парниковых газов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД). Подборка статей

▪ статья Жилищное право. Шпаргалка

▪ статья Когда появился первый ледокол? Подробный ответ

▪ статья Кровавый узел. Советы туристу

▪ статья Антенна для портативной Си-Би радиостанции. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Узел управления усилителем мощности. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026