使用一個(gè)微控制器輸入引腳讀取多個(gè)開關(guān)和電位器設(shè)置

     本設(shè)計(jì)理念中的電路提供了一種使用一個(gè)輸入引腳將混合模擬和數(shù)字輸入傳送到微控制器的方法。電路的輸出連接到微控制器的 ADC 輸入引腳。該電路包括一個(gè)可變電阻器和多個(gè) SPST（單刀/單擲）開關(guān)（圖 1）。按鈕允許用戶選擇模式、狀態(tài)或選項(xiàng)，而模擬輸入提供了一種傳送可調(diào)參數(shù)的方法。該實(shí)施要求您分析并聯(lián)電阻電路和分壓器。如果仔細(xì)選擇電阻值，電路會提供可識別的模擬輸入以及許多離散的按鈕輸入狀態(tài)。

     要計(jì)算合適的高側(cè)和低側(cè)偏置電阻值，可使用以下等式 將此電路求解為一個(gè)簡單的分壓器：選擇電阻值是一個(gè)多步驟過程，電子表格有助于執(zhí)行計(jì)算。例如，您希望 5 kΩ 電位器 R ADJ 向微控制器產(chǎn)生 0 到 100% 的值。通常，您會將 0 到 255 的采樣值映射到 0 到 100 的值以表示百分比。然而，通過選擇偏置電阻 R BIAS的值，您可以得到一個(gè)以 ADC 的 0 到 255 范圍為中心的直接模擬輸入——例如，78 到 178。

     代入并求解 R BIAS 并假設(shè)電壓值為 255，低壓值為 78，的高壓值為 178，R ADJ 值為 5 kΩ ，得出以下等式:

   R BIAS的計(jì)算值為 3875Ω。使用 3.3 kΩ 的標(biāo)準(zhǔn)值，電位器的輸入范圍為 73 到 182。此范圍產(chǎn)生比您需要的更大的動態(tài)范圍，但允許電位器值和按鈕值之間的保護(hù)范圍。由于 R ADJ的位置 會影響電路在您按下任一開關(guān)時(shí)看到的總電阻，因此微控制器必須解釋每個(gè)開關(guān)的值范圍。要確定S 1 或 S 2的開關(guān)電阻 R SW，您可以在電位器位置的兩個(gè)極端使用并聯(lián)電阻網(wǎng)絡(luò)。

     當(dāng)您按下 S 1 且 R ADJ 處于位置時(shí)，分壓器底部支路的有效電阻為 R SW 并聯(lián)于 R ADJ 和 R BIAS的串聯(lián)組合。在位置，有效電阻為與 R BIAS 并聯(lián)的R SW：

    您可以通過評估 R BIAS 和 R RFFMAX形成 的分壓器來確定按下 S 1時(shí)的值 ：

      觀察一下，當(dāng)R ADJ 為值時(shí)，你按下S 1 ，它產(chǎn)生的值必須小于R ADJ 自身產(chǎn)生的值，才能確定你按下了開關(guān)。因此，有效電阻 R EFFMAX產(chǎn)生的值必須小于低電壓，如下式所示 ：

    代入并求解此等式以得到開關(guān)電阻：

     使用電子表格計(jì)算開關(guān)電阻為 1558Ω，您可以選擇標(biāo)稱 1.5kΩ 的電阻器。此選擇會導(dǎo)致 S 1 在您按下它時(shí)產(chǎn)生 28 到 71 的范圍，具體取決于電位計(jì)的位置。同樣，為 S 2選擇相同的值 產(chǎn)生 184 到 227 的范圍。這些范圍是值帶，無論電位計(jì)的位置如何，您都可以使用它們來確定您按下了哪個(gè)開關(guān)。盡管選擇對稱電阻值不是必需的，但它可以地減少您需要執(zhí)行的計(jì)算次數(shù)并簡化設(shè)計(jì)。此外，選擇較小的串聯(lián)開關(guān)電阻器會打開它們與電位計(jì)之間的保護(hù)范圍，如果結(jié)果值太接近，則可能需要這樣做。微控制器使用清單 1 中的一個(gè)小子程序來確定開關(guān)位置和電位計(jì)的設(shè)置。

     這種技術(shù)的局限性在于您不能在任何時(shí)候按下多個(gè)按鈕。此外，只有當(dāng)您沒有按下任何其他按鈕時(shí)，微控制器才能讀取電位器的位置。此示例顯示如何使用兩個(gè)按鈕，但按鈕的數(shù)量可以變化。輸入范圍可用于多達(dá) 10 個(gè)按鈕和一個(gè)電位器，所有這些都共享相同的輸入引腳（圖 2）。盡管計(jì)算的范圍不重疊并且是的，但您的 ADC 硬件能否在所有情況下可靠地區(qū)分這些波段值得懷疑。選擇較小的電阻值可使這些頻段相距較遠(yuǎn)，從而產(chǎn)生更大的保護(hù)范圍。

     將這種技術(shù)與四個(gè)按鈕和一個(gè)電位計(jì)一起使用是合理的。使用電子表格進(jìn)行試驗(yàn)有助于快速確定每個(gè)開關(guān)及其輸出范圍的正確串聯(lián)電阻值。