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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Новый способ получения альтернативного топлива 16.07.2022 Ученые из Национальной лаборатории Министерства энергетики США в Беркли совместно с коллегами из Датского технического университета разработали новую методику получения альтернативного топлива. Это вещество похоже на биологический дизель, которое создается в результате метаболизма почвенных бактерий. Во время пережевывания пищи бактерии синтезируют молекулы, воспроизводящее большое количество энергии. В химии все, что требует энергии для производства, высвобождает энергию при разрушении. Это дает возможность высвобождать большое количество энергии, как при сжигании нефти. Правда, как и горячие виды топлива, молекулы имеют взрывоопасные свойства. Если научиться обогащать топливо при низких температурах, то на нем смогут летать ракеты и самолеты.

Другие интересные новости:

▪ PTZ-камера наблюдения Xiaomi CW500

▪ Телеобъектив для телефона

▪ Электрическая ложка подсолит еду

▪ Лук без слез

▪ Твердотельная батарея с плотностью Втч/кг

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Советы радиолюбителям. Подборка статей

▪ статья Ракета класса S6A. Советы моделисту

▪ статья В чем разница между ураганом и смерчем? Подробный ответ

▪ статья Наладчик холодноштамповочного оборудования и штампов на прессах. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Анализ прибора для измерения импеданса. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Три фонтана. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026