1.2 Тема 2
Виды кнопок
Кнопки бывают разные, но все они выполняют одну функцию – физически соединяют (или, наоборот, разрывают) между собой проводники для обеспечения электрического контакта. В простейшем случае – это соединение двух проводников, но есть кнопки, которые соединяют большее количество проводников.
Рисунок 1.4 – Виды кнопок, их внешний вид и обозначение
на электрической схеме
В настоящее время широкое применение имеют т.н. «тактовые кнопки».
Это кнопки, которые при нажатии замыкают электрическую цепь, а при отпускании – размыкают. Иначе говоря, это нефиксирующиеся кнопки.
Дребезг контактов
Кнопка – очень простое и полезное изобретение. При нажатии на кнопку и при её отпускании возникает «дребезг». Это многократное переключение состояния кнопки за короткий промежуток времени (порядка нескольких миллисекунд), прежде чем она примет установившееся состояние. Это нежелательное явление возникает в момент переключения кнопки из-за упругости материалов кнопки или ввиду возникающих при электрическом контакте микроискр.
Рисунок 1.5 – Дребезг контактов в момент нажатия и отпускания кнопки
Разберёмся сначала с терминологией. В этом занятии встретятся два понятия: стягивающий и подтягивающий резисторы. Это просто резисторы, которые подключаются между входом/выходом микросхемы и цифровой питанием/землей. Какой в этом смысл? Разбираемся.
Случается, что не все выводы микросхемы используются в схеме: иногда они либо вовсе не задействованы, либо включаются в работу в определенных ситуациях. Выводы цифровых микросхем обладают достаточно высоким сопротивлением и если свободные выводы никуда не подключить, то от посторонних электромагнитных полей на них могут образоваться достаточно большие потенциалы, которые будут восприниматься микросхемой как полезный сигнал, от чего произойдёт её ложное срабатывание. По этой причине инженеры придумали фиксировать потенциалы таких выводов с помощью хитрого, но простого трюка.
Фиксация производится с помощью обычного резистора, включенного между выводом (будь то вход или выход) микросхемы и питанием/землёй. Такой резистор как-бы "подтягивает" потенциал вывода до потенциала питания или земли. При этом, помимо фиксации потенциала, сохраняется возможность использовать вывод по назначению.
Чтобы гарантировать отсутствие напряжения при разомкнутой цепи, рядом с входом ставится стягивающий резистор:
Рисунок 1.6 – Cхема подключения со стягивающим резистором
Теперь нежелательный ток будет уходить через резистор в землю. Для стягивания используются резисторы больших сопротивлений (10 кОм и более). В моменты, когда цепь замкнута, большое сопротивление резистора не даёт большей части тока идти в землю: сигнал пойдёт к входному контакту.
Аналогично, подтягивающий резистор удерживает вход в состоянии логической единицы, пока внешняя цепь разомкнута:
Рисунок 1.7 – Схема подключения с подтягивающим резистором
То же самое: используются резисторы больших номиналов (10 кОм и более), чтобы минимизировать потери энергии при замкнутой цепи и предотвратить короткое замыкание при разомкнутой.
Подтягивающий резистор «подтягивает» неопределенный потенциал ко входу с напряжением 5 В, делая его определенным — HIGH. При нажатии кнопки на пине будет значение LOW.
Стягивающий резистор «стягивает» потенциал к земле, делая его определенным — LOW. Но если нажать на кнопку, то ток пойдет по пути наименьшего сопротивления, а значение на пине сменится на HIGH.