Кнопки и датчики

Электромеханический контакт – кнопка, геркон, клавиатура – один из наиболее простых и распространенных устройств ввода информации в МП- систему. Особенность всех электромеханических контактов – генерация импульсных помех при переключении, вызванная дребезгом контактов ("звон").

"Дребезг" – многократное неконтролируемое замыкание и размыкание контактов в момент их переключения происходит из-за механического резонанса в течение времени до 100 мс. Подача сигналов управления на входы большинства цифровых устройств требует специальных мер по подавлению дребезга, без них возможно многократное срабатывание триггеров и счетчиков.

Рис. Импульсы с дребезгом на контактах

Схемотехнические способы борьбы с дребезгом контактов заключаются в использовании RC- цепей, одновибраторов, триггеров. Цепь на схеме формирует короткий импульс отрицательной полярности (порядка 0,7 мкс на уровне 0,5) в момент первого касания контактов кнопки, в результате чего конденсатор С1 быстро заряжается через резистор R2. Дальнейший дребезг контактов кнопки не влияет на выходное напряжение, так как разряд конденсатора С1 происходит через резистор R1 значительно большей величины.

Недостатки схемотехнических методов – дополнительные затраты на компоненты и дополнительное время требуемое на перезарядку RC- цепей.

В МП- системах основной метод избавления от "звона" контактов – программный. При этом опрашивается состояние вывода порта и если после первого импульса состояние ключа не изменилось в течение 20 мс, можно считать, что звон закончился. Ключ подключается непосредственно ко входу порта.

Резистор фиксирует потенциал на входе порта при разомкнутых контактах. Если используются линии порта с внутренними подтягивающими резисторами, то наличие внешнего резистора не обязательно. Такой простой способ подключения используется при небольшом числе кнопок или контактных датчиков.

При большом числе кнопок становится недостаточным число линий ввода/вывода МК и используется матричное включение клавиш.

Контроллер периодически устанавливает на одной из линий столбцов "0" и опрашивает линии строк матрицы. При использовании n - выводов порта можно организовать ввод с клавиатуры размерностью до k × m, где k+m £ n. При ограниченном числе линий порта ввода/вывода и при этом способе может оказаться недостаточным число линий ввода. В этом случае можно подключить линии строк и/или столбцов матрицы клавиатуры через дешифраторы/мультиплексоры. Теперь размерность матрицы k × m должна удовлетворять условию k×m £ 2ⁿ.