Теоретические основы лабораторной работы

Для осуществления функций управления цифровыми утсройствами используются кнопочные или DIP переключатели и иные датчики, которые подключаются по следующей схеме на Рис. 6.20.

Рис. 6.20. Схема подключения переключателя

Резистор "подтягивает" порт ввода к единице. Это делается для того, чтобы избежать т.н. третьего состояния (состояние "Z" или просто "обрыв") на входе. При Z на входах возникают помехи - очень короткие импульсы тока, которые могут свести систему с ума. Помехи возникают от статического электричества, от прикосновения пальцами к проводникам, от работающих поблизости приборов. Подтяжка работает так: в ненажатом состоянии сопротивление между нулем и входом очень велико, и через резистор на входе создается потенциал, воспринимаемый МК как «1». При нажатии картина меняется - теперь резистор - относительно бесконечное сопротивление, а на пине - потенциал нуля.

Если устройство требует ввода информации с большого количества кнопок, то для уменьшения количества линий ввода/вывода используется схема подключения в виде клавиатурной матрицы

Рис. 6.21. Схема подключения матрицы клавиатуры.

Если может быть нажата только одна кнопка, то выбирается быстрый способ сканирования, при котором одновременно выбираются (устанавливается низкое значение) все строки, и считывается состояние столбцов. После этого выбираются все столбцы, и считывается состояния строк. Возвращенные значения столбца и строки объединяются в код, идентифицирующий нажатую кнопку. Этот метод и используется в данном примере применения.

Если необходимо обслуживать клавиатуру, допускающую одновременное нажатие кнопок, то описанный выше метод не может быть использован. В этом случае строки должны быть отсканированы отдельно. Строки должны быть выбраны (устанавливается низкое значение) последовательно, при этом снимается состояние всех столбцов. При этом определяются все нажатые кнопки. Однако в этом случае появляются межсоединения.

Явление дребезга характерно для большинства электромеханических ключей, его можно представить временными диаграммами (Рис. 6.22).

Рис. 6.22. Временная диаграмма переходных процессов при «дребезге» контактов

На диаграмме замкнутое состояние ключа представлено сигналом низкого уровня, а разомкнутое – сигналом высокого уровня. Явление дребезга заключается в том, что при коммутации ключ не сразу переходит в коммутируемое состояние, а спустя некоторое время дребезга. В течение которого ключ может несколько раз замкнуться и разомкнуться. На диаграмме «а» показано ложное срабатывание ключа, при сильных механических воздействиях на клавиатуру, на диаграмме «б» - срабатывание ключа при воздействии оператора.

Игнорирование явления дребезга контактов может привести к тому, что будет зафиксировано ложное нажатие (отпускание) клавиши и система начнет «несанкционированную» реакцию на это нажатие.

С дребезгом контактов можно бороться следующим способом: считывать состояние с кнопки через заданные интервалы времени (периодом тактового сигнала), а затем сравнить полученные отсчеты. Если значения отсчетов одинаковы, то нажатие клавиши считать действительным, а если значения отсчетов различны, то имел место дребезг контактов, который должен быть проигнорирован.

Для наглядности рассмотрим следующую схему, на которой порядок загорания светодиодов определяется нажатием кнопок.

Рис. 6.23. Логическая схема управления светодиодными индикаторами с помощью кнопок

В данном примере антидребезг реализован на сдвиговом регистре, тактируемый сигналом clk и элементе И, который осуществляет сравнение разрядов регистра.

На лабораторном стенде кнопка подключается к ножке ПЛИС по следующей схеме (Рис. 6.24)

Рис. 6.24. Схема подключения кнопки к ПЛИС

Номера контактов ПЛИС, к которым подсоединены кнопки, показаны в таблице 6.2.

Таблица 6.2.

Соответствие выводов схемы пинам ПЛИС

Дата добавления: 2015-10-26