用一個微控制器輸入端讀取多個開關(guān)與一只電位計(jì)的設(shè)置

　　本例中的電路給出了一種方法，用一個輸入端，將混合的模擬與數(shù)字輸入傳送給一個微控制器。電路輸出被連接到一個微控制器的ADC輸入端。電路包括一個可變電阻和幾個SPST（單刀單擲）開關(guān)（圖1）。用戶可以用按鍵來選擇模式、狀態(tài)或選項(xiàng)，而模擬輸入提供了一種傳送可調(diào)節(jié)參數(shù)的方法。這個實(shí)現(xiàn)要求分析一個并行電阻電路和一個分壓器。如果仔細(xì)選擇了電阻值，則電路就能提供一個可識別的模擬輸入，以及一系列分立的按鍵輸入狀態(tài)。

　　圖1，本電路可用一只微控制器管腳，讀出多個開關(guān)和一只電位器的值。

　　電阻值的選擇是一個多步的過程，用一個電子表可幫助完成這個計(jì)算。例如，假設(shè)你想要用5 kΩ的電位器RADJ，為微控制器產(chǎn)生一個0至100%的值。通常會將0至255的采樣值映像為0至100的值，用于表示某個百分?jǐn)?shù)。不過，通過選擇偏置電阻RBIAS的值，可以將模擬輸入直接定位于ADC的0至255范圍內(nèi)，如78至178。

　　要計(jì)算相應(yīng)的高側(cè)和低側(cè)偏置電阻值，可用下式，將電路作為一個簡單分壓器作計(jì)算：

　　代入并算出RBIAS，當(dāng)最大電壓值為255時(shí)，最大低電壓值為78，最大高電壓值為178，而RADJ的值為5 kΩ時(shí)，則得下式：

　　計(jì)算得到RBIAS的值為3875Ω。電位器選用標(biāo)準(zhǔn)值3.3 kΩ，則輸入范圍從73至182。這個范圍的動態(tài)范圍大于你的需求，但電位器值與按鍵值之間有了一個保護(hù)區(qū)。當(dāng)按下開關(guān)時(shí)，RADJ的位置影響著電路看到的總電阻，因此微控制器必須為每個開關(guān)解析一系列值。為S1或S2確定開關(guān)電阻RSW時(shí)，可在電位器兩個端點(diǎn)位置上使用一個并聯(lián)電阻網(wǎng)絡(luò)。

　　當(dāng)按下S1，而RADJ在最大位置時(shí)，分壓器下端的有效電阻為RADJ與RBIAS串聯(lián)后再與RSW并聯(lián)。在最小位置時(shí)，有效電阻為RSW與RBIAS并聯(lián)：

　　按下S1時(shí)，求出RBIAS與RRFFMAX構(gòu)成的分壓器值，就確定了值：

　　注意，當(dāng)RADJ在最大值并按下S1時(shí)，產(chǎn)生的值必須小于RADJ自身提供的最小值，這樣才能唯一地確定按下了哪個開關(guān)。因此最大有效電阻REFFMAX必須產(chǎn)生一個小于最大低電壓的值，如下式所示：

　　將開關(guān)電阻代入并解算式，得到：

　　用電子表格算出開關(guān)電阻，得1558Ω，可以選擇標(biāo)稱為1.5 kΩ的電阻。這樣，當(dāng)按下開關(guān)S1時(shí)，根據(jù)電位器的位置可得到28至71的區(qū)間。同樣，為S2選擇相同的值可得到184至227的區(qū)間。這些區(qū)間可以用于確定所需按下開關(guān)的一系列值，而與電位器的位置無關(guān)。雖然沒有必要選擇相同的電阻，但這樣可以減少計(jì)算量，簡化設(shè)計(jì)。此外，選擇較小的串聯(lián)開關(guān)電阻可擴(kuò)展它們與電位器之間的保護(hù)區(qū)，如果獲得的值之間過于靠近，這可能是可取的方法。微控制器使用一個小例程來確定開關(guān)的位置以及電位器的設(shè)置。

　　這種方法也有局限，那就是在任何時(shí)間時(shí)，不能按下一個以上的按鍵。而且，只有當(dāng)你未按任何其它按鍵時(shí)，微控制器才能讀出電位器的位置。本例給出了如何用兩個按鍵，但按鍵的數(shù)量可以修改。輸入范圍可以多達(dá)10個按鍵和一只電位器，所有這些均可共享相同的輸入端（圖2）。盡管計(jì)算范圍并不重疊且是唯一的，但你的ADC能否在所有情況下都可靠地區(qū)分出這些區(qū)段，則是有問題的。選擇較小的電阻值可以使這些頻段相隔較遠(yuǎn)，創(chuàng)建一個較大的保護(hù)區(qū)。

　　圖2，電路最多可以有10個按鍵和一只電位器。

　　用這一技巧加上四只按鍵與一只電位器，為最佳組合。用電子表作試驗(yàn)，有助于快速地確定每個開關(guān)的正確串聯(lián)電阻值，以及其輸出范圍。