9zip.ru Инструкции Клавиатура по одному проводу

Каким же образом можно построить клавиатуру используя один провод? Да Нам понадобится всего один сигнальный провод плюс питание и земля. Для реализации такой клавиатуры необходим один аналоговый вход микроконтроллера, один резистор на каждую клавишу и дополнительный резистор и конденсатор.

Принципиальная схема клавиатуры.
Схема представляет собой простейший цифроаналоговый преобразователь. Микроконтроллер считывает напряжение на выходе схемы и вычисляет какая клавиша была нажата. Рассмотрим как она работает. Если ни одна клавиша не нажата - на выходе схемы присутствует напряжение питания. При нажатии клавиши образуется делитель напряжение и напряжение на выходе падает. Конденсатор необходим чтобы подавить шумы, в том числе и дребезг контактов. Микроконтроллер проверяет напряжение каждые 10-50 мсек и выдает код клавиши когда напряжение становится ниже напряжения питания. Используя напряжение питания как опорное напряжение для этого цифроаналогового преобразователя убедитесь, что флуктуации напряжения питания а также точность стабилизатора не загубят работу всей схемы.

Чтобы определить номиналы резисторов, для начала выберем номинал подтягивающего резистора. В этом примере 10 кОм. Некоторые АЦП требуют меньшие значения входного сопротивления для обеспечения заявленной скорости преобразования. Но для уменьшения потребления можно увеличить сопротивление подтягивающего резистора и работать на более низкой частоте преобразования.

Далее, заметим, что набор резисторов должен поделить входной диапазон АЦП микроконтроллера на равные интервалы. Если В - величина интервала, N - число бит АЦП и К - число обрабатываемых клавиш, то

В = 2N/К

Для 10 битного АЦП сканирующего 8 клавиш В =1024/8 = 128 отсчетов на интервал. Границы интервала кратны этому числу отсчетов. Рабочее напряжение "нажатой клавиши" находится в середине интервала для каждой клавиши К (начиная с 0) получим

ХК =КВ+ В/2

Для того же 10 битного АЦП искомое значекние для первого диапазона - 64, для второго 64+128=192 и так далее.

Номинал резистора, необходимый для каждой клавиши определяется по формуле

R= (ХКR1).(2N - ХК)

Так, первый резистор получается 667 Ом, второй 2308Ом... Ближайшие 5% значения указаны на схеме.

Точность резисторов должна быть выбрана в соответствии с числом клавиш и диапазонов. Для восьми клавиш диапазон равен 1/8= 12.5% . Испольцзуя 5% резисторы можно удержать напряжение в пределах диапазона. Для 16 и более клавиш размер диапазона становится 6.25% и понадабятся уже 1% резисторы для удержания напряжения напряжения каждой клавиши внутри своего диапазона.

Эта схема действительно является низкопотребляющей, поскольку потербление равно нулю до тех пор пока не нажата клавиша. У многих микроконтроллеров аналоговый вход может быть сконфигурирован как вход, реагирующий на изменение напряжения и выводящий микроконтроллер из режима ожидания. В этом случае, микроконтроллер можно перевести в режим ожидания и схема будет потреблять еще меньше. И только после нажатия клавиши, микроконтроллер выйдет из режима ожидания, определит нажатую клавишу, выполнит необходимые действия. Данная схема будет полезна для портативных устройств, устройств с батарейным питанием да и для любых других, если есть свободный аналоговый вход. Выигрыш - как в количестве компонентов, так и в количестве проводников, подводимых к клавиатуре.

Успехов Вам в построении схем с низким энергопотреблением.

Понравилась статья? Боярский говорит: поделись с друзьями!