1.4.1. Підключення перемикачів і придушення «дзвону» контактів.
При замиканні і розмиканні перемикачів в ланцюзі виникають імпульсні перешкоди, викликані дребезгом контактів. Ці перешкоди зазвичай називають «шумом» або «дзвоном». Таке явище часто виникає в системах на базах МК, де для введення даних використовується клавіатура, і «дзвін» може сприйматися як багаторазове натиснення клавіші (див. мал. 1.7). «Дзвін» виникає при установці і розрив контакту шляхом натискання на клавішу.
а) б)
Рис. 1.7. а) схема ключа; б) брязкіт контактів.
Щоб усунути цей ефект, використовуються спеціальні схеми або програмні методи для придушення «дзвону». Один з простих схемотехнічних способів усунення «дзвону» полягає в підключенні RC-ланцюга. У цій схемі час, необхідний для заряду розряду конденсатора до порогового напруги, маскує «дзвін» контактів при перемиканні. Можна також встановити тригер Шмітта між схеми і ключа МК, щоб посилити ефект придушення «дзвону». Недоліки цього методу - додаткові витрати на компоненти, які повинні бути встановлені на платі, і додатковий час, необхідний для заряду/розряду RC-ланцюга. Все це може ускладнити використання даної схеми, оскільки для деяких ключів з великим рівнем шумів додаткова затримка може скласти десяті долі секунди. Значно кращий спосіб позбутися від «дзвону» - зробити це програмно. Якщо рівень напруги на виході ключа не змінюється протягом 20мс, то можна вважати, що «дзвін» закінчився, і більше зміни станів не очікується.
1.4.2. Світлова індикація.
Дуже часто висновок даних реалізуються за допомогою світлодіодів LED (Light Emitting Diode), які досить дешеві і легко підключаються до МК. Зазвичай для світіння світлодіода струм не потрібно більше 16 мА, що для більшості МК знаходиться в діапазоні допустимих значень вихідних струмів. Слід пам'ятати, що світлодіод є діодом, пропускаючи струм тільки в одному напрямку.
Типова схема підключення світлодіода до висновку МК показана на мал. 1.8. В цією схемою світлодіоди будуть світитися коли МК видає сигнал «0» (низька напруга). Коли висновок працює як входу даних або на нього виводиться «1», то світлодіод буде вимкнено.
Резистор опором 220 Ом використовується для обмеження струму, тому що занадто великий струм може вивести з ладу МК і світлодіод. Деякі МК містять обмежувачі струму на вихідних лініях, що усуває потребу в що обмежує резистори. Але все ж доцільно, на всяк випадок, включити цей резистор, щоб гарантувати, що коротке замикання на землю «» або напруга живлення Vcc, не виведе з ладу МК.
Рис. 1.8. Підключення світлодіода до мікроконтролеру.
Семисегментний індикатор.
Ймовірно, самий простий висновок числових десяткових і шістнадцятиричних даних - це використання семисегментного індикатора (CIS). Такі індикатори були дуже популярні в 70х роках, але надалі їх місце зайняли рідкокристалічні індикатори (РКІ). Але світлодіодні індикатори досі є корисними приладами, які можуть бути включені в схему без великих зусиль для створення програмного забезпечення. Включаючи певні світлодіоди (запалюючи сегменти), можна виводити десяткові числа (див. мал. 1.9).
Кожен світлодіод в індикаторі має свій літерний ідентифікатор (A, B, C, D, E, F, G), і одна з ніжок світлодіода підключена до відповідного висновку зовнішнього. Другі ніжки всіх світлодіодів з'єднані разом і підключені до загального висновку. Цей загальний висновок визначає тип індикатора: з загальним катодом або із загальним анодом.
Підключення індикатора до МК здійснюється досить просто: зазвичай індикатор підключають як сім або вісім (якщо використовується десяткова точка) незалежних світлодіодів. Найбільш важливою частиною роботи при підключенні до МК декількох ЯЗКУ є призначення ліній введенні виводу для кожного світлодіода. Рішення цієї задачі спочатку виконання проекту спростить вам монтаж розведення і налагодження пристроїв надалі. Типовий спосіб підключення декількох індикаторів полягає в тому, щоб включити їх паралельно і потім управляти протіканням струму через загальні висновки окремих індикаторів. Так як величина цього струму зазвичай перевищує допустиме значення вихідного струму МК, то для управління струмом включається додаткові транзистори, які обирають, який з індикаторів буде перебувати в активному стані.
Рис. 1.9. Семисегментний індикатор.
На рис. 1.10 показано підключення до МК чотирьох ЯЗКУ. У цій схемі МК видає дані для індикації, послідовно переходячи від одного індикатора до іншого. Кожна цифра буде висвітлюватися протягом дуже короткого проміжку часу. Це зазвичай виконується за допомогою підпрограми обслуговування переривань таймера. Щоб уникнути мерехтіння зображення, підпрограма повинна виконуватися зі швидкістю, що забезпечує включення індикатора, принаймні 50 разів в секунду. Чим більше цифр, тим частіше повинні слідувати переривання від таймера. Наприклад, при використанні восьми ЯЗКУ цифри повинні виводитися зі швидкістю 400 разів в секунду.
Рис. 1.10. Підключення до МК чотирьох ЯЗКУ.
1.4.3. Введення з матричної клавіатури.
У багатьох додатках потрібно проводити введення даних з клавіатури. Це може бути реалізоване за допомогою окремих кнопок, але такий підхід дуже марнотратний з точки зору використання ліній вводу/виводу МК. Найкращим рішенням є використання матричної клавіатури, яка являє собою набір ключів, об'єднаних у рядки та стовпці (див. мал. 1.11).
Рис. 1.11. Підключення до МК матричної клавіатури.
Для читання стану певного ключа на стовпчик подається сигнал, а потім зчитується стан рядів. Зазвичай ряди підключаються до високого потенціалу, а опитуваний стовпчик з'єднується з землею. Якщо при скануванні зчитується низький рівень сигналу, то це означає, що ключ в даній позиції ряд-стовпчик замкнутий. На рис. 1.11 показані два МОП-транзистора, які використовуються для підключення колонок до землі. Але в деяких МК висновки можуть працювати в режимі з відкритим колектором, і отже імітувати роботу цих транзисторів, роблячи їх включення непотрібним.
Матрична клавіатура може бути розширена практично до будь-якого розміру, використовуючи при цьому невелике число висновків МК. Наприклад, 104-клавішна клавіатура ПК - це матриця, що містить 13х8 ключів.
