Collegamento di un numero elevato di pulsanti a un ingresso del microcontrollore. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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L'idea della soluzione proposta è stata presentata in [1]. La sua essenza è collegare il numero massimo di sensori di contatto (interruttori reed, pulsanti) al microcontrollore utilizzando il numero minimo delle sue uscite. Questa idea è stata implementata utilizzando il timer universale KR1441VI1. Il circuito RC di impostazione dell'ora del timer è costituito da un condensatore e da un insieme di resistenze collegate in serie a ciascun pulsante. Un certo pulsante chiuso corrisponde alla propria frequenza di impulsi generati dal timer, che viene misurata dal microcontrollore [2].

La versione originale presenta due inconvenienti significativi. Uno di questi è l'uso di due ingressi del microcontrollore. Gli impulsi generati vengono applicati a uno di essi. Il secondo serve per determinare se il pulsante è chiuso, anche se questo può essere facilmente fatto nel software, grazie al quale questo ingresso del microcontrollore può essere utilizzato per altri scopi. Un altro svantaggio è la misurazione della frequenza e non il periodo di ripetizione dell'impulso. Di conseguenza, per ottenere una dipendenza lineare della frequenza dal numero del pulsante, è stato utilizzato un gran numero di resistori di impostazione del tempo con valori nominali diversi.

Riso. 1. Schema di costruzione

La soluzione tecnica proposta, il cui schema è mostrato in Fig. 1 è esente da queste carenze. Il timer KR1441VI1 della struttura CMOS (analogo all'LMC555) opera in modalità auto-oscillante con un duty cycle di 2 [3]. In questa modalità, il periodo di ripetizione dell'impulso è pari a

T = 2 ln2 C R,

dove C e R sono, rispettivamente, la capacità e la resistenza degli elementi del circuito di temporizzazione. Con C = C1 e R = R1 N, costituito da N (secondo il numero di pulsanti) resistori identici con resistenza R1 collegata in serie, il periodo T è pari a:

T≈1,39 C1 R1 N

Si ottiene proporzionale al numero di resistenze tra il condensatore C1 e il primo pulsante chiuso SB1 - SB32 ed è facilmente misurabile dal microcontrollore. Come nella sorgente originale, quando più pulsanti vengono chiusi contemporaneamente, ha priorità quello che ha il numero più basso.

Il resistore R38 è necessario per mantenere la generazione di impulsi quando tutti i pulsanti sono aperti. Il resistore di regolazione R35 imposta il rapporto tra il periodo di oscillazione del timer e la durata dell'intervallo di misurazione formato dal microcontrollore, necessario per determinare correttamente il numero del pulsante premuto.

Il programma demo del microcontrollore tramite interrupt IRQ0 misura la durata del periodo T, lo traduce in un numero di pulsante e lo visualizza sul display LCD MT-16S2S [4]. La comunicazione tra il microcontrollore e il display LCD è organizzata tramite un'interfaccia seriale a tre fili. Solo quattro uscite del microcontrollore sono occupate dall'ingresso e dall'uscita delle informazioni, il resto può essere utilizzato per altri scopi.

Per misurare il periodo è stato utilizzato un timer contatore 0 a otto bit del microcontrollore. In base alla differenza di livello crescente all'ingresso della richiesta di interrupt IRQ0, il programma legge la durata del periodo misurato e azzera il registro di conteggio. Per migliorare la precisione della misurazione, viene ripristinato anche il prescaler del contatore. Poiché il prescaler di tutti i timer/counter nei microcontrollori ATtiny è comune, ciò può influire sulla durata degli intervalli di tempo generati dal timer/counter 1 quando utilizzato con un prescaler diverso da uno. Quando i contatti di tutti i pulsanti sono aperti, il contatore che misura il periodo va in overflow. In base all'interruzione corrispondente, viene determinato lo stato aperto.

Il numero massimo di pulsanti riconosciuti dipende dall'instabilità degli intervalli di tempo formati dal timer e dal microcontrollore. Quando si esegue il clock del microcontrollore da un generatore RC interno e si utilizza un condensatore a film con un piccolo TKE, resistori con un piccolo TCR e una deviazione dal valore nominale non superiore all'1%, il numero di pulsanti può raggiungere 12-16 nella temporizzazione Circuito RC. Con una selezione più accurata dei resistori, sono stati riconosciuti 32 pulsanti. La stabilizzazione della frequenza del generatore di clock del microcontrollore mediante un risonatore al quarzo può consentire di aumentarne ulteriormente il numero.

Il layout del dispositivo utilizza un condensatore a film importato C1 (analogico K73-17) e resistori R1 - R32 per il montaggio superficiale CR1206-FX-5621ELF con una resistenza di 5,62 kOhm ± 1%. Dei 50 resistori di un nastro, sono stati selezionati 32 pezzi con una differenza tra la resistenza massima e minima non superiore a 20 ohm. Per ridurre l'influenza sul periodo di oscillazione della dipendenza della tensione di uscita del timer DA1 dal numero di resistori R1-R32 collegati, i resistori con resistenza inferiore hanno numeri di posizione inferiori e le uscite del timer 3 e 7 sono collegate insieme.

La resistenza del trimmer R35 deve essere multigiro, ad esempio SP5-3 o simile. La regolazione viene eseguita come segue. Chiudere il pulsante con una posizione numero uno inferiore al massimo (in questo caso, SB31) e trovare due posizioni del motore del resistore di sintonia R35, corrispondenti a un cambiamento nelle letture LCD da 31 a 32 e da 31 a 30. Impostare il motore al centro tra le posizioni trovate.

Riso. 2. Controllo del dispositivo e debug del programma del microcontrollore

Il controllo del dispositivo e il debug del programma del microcontrollore sono stati eseguiti sul layout mostrato in fig. 2. I byte di configurazione del microcontrollore sono stati programmati come segue: basso - 0xBF, alto - 0xD4, aggiuntivo - 0xFF. Poiché non è stato trovato il numero richiesto di pulsanti per il layout, abbiamo dovuto utilizzare invece lo switch PP7-4LV. I resistori a montaggio superficiale sono saldati direttamente sui quadri elettrici. Con resistori selezionati in condizioni ambientali, il numero di contatti di commutazione chiusi è stato determinato correttamente, sebbene il microcontrollore funzionasse da un generatore RC interno.

Il programma del microcontrollore può essere scaricato da ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/11/key-tx.zip.

Letteratura

1. Interfaccia tastiera a 2 fili tramite timer 555. - URL: radiolocman.com/shem/schematics.html?di=88598.
2. Microcontrollori Evstifeev A. V. AVR della famiglia Tiny - M.: "DODEKA-XXl", 2007.
3. Temporizzatore CMOS LMC555. - URL: pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/9100/NSC/LMC555CN.html.
4. MT-16S2S. Indicatore LCD alfanumerico 2 righe da 16 caratteri. - URL: melt.com.ru/docs/MT-16S2S.pdf.

Autore: S. Ivanov

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