Схема подключения клавиатуры

По заданию требуется клавиатура на 8 клавиш (2x4 кнопок). Она организована в форме матрицы. Кнопки подключаются напрямую к микроконтроллеру исходя из того, что имеется достаточное количество выводов и не происходит дополнительного загромождения общей схемы. Организация клавиатуры в форме матрицы позволяет задействовать всего 11 выводов микроконтроллера.

 Электрическая принципиальная схема подключения клавиатурной матрицы к микроконтроллеру приведена на рисунке 5.2.4.1.

 

Рисунок 5.2.4.1 – Схема подключения клавиатуры

Разберем принцип, по которому осуществляется определение нажатой клавиши. Выводы X1 – X4, установленные на постоянное сканирование, подключаем к портам РG3–РG6 микроконтроллера, а выводы Y1-Y2, установленные на ввод информации, подключаем к РB0-РB6 портам МК. При замыкании оной из клавиш логический ноль приходит на один из вторых семи входов и сбрасывает его. Определить какая из клавиш была нажата можно по тому, на каком из сканирующих выводов находился логический ноль, и какой из выводов, установленных на ввод, был сброшен в данный момент времени.

Диоды VD1...VD4, уставленные в строках матрицы, позволяют защитить порт микроконтроллера от протекания сквозного тока, что может привести к его “выгоранию” при одновременном нажатии двух клавиш в столбце.

 Для уверенной единицы на входе, когда ни одна клавиша не нажата используются подтягивающие резисторы R3-R4 номиналом 4.7 кОм, подключенные к линиям считывания.

Подключения индикации

По заданию для индикации требуются семисегментные индикаторы на 3 знакоместа.

Схема реализована с помощью двух 4-разрядных индикаторов CC04 – 41EWA и драйвера MAX 7221.

MAX 7221 – драйвер семисегментных индикаторов с общим катодом на 8 знакомест. Связь с микроконтроллером осуществляется с помощью интерфейса SPI.

Микросхема выпускается в корпусе DIP-24 или SO-24.

Подключение к микроконтроллеру (рисунок 5.2.5.1): вывод CLK – к выводу PA8 (SCK); вывод DIN – к выводу PA7 (MOSI); вывод LOAD – к выводу PB15(CS).

Рисунок 5.2.5.1 – Схема подключения драйвера к микроконтроллеру

В таблице 5.2.5.1 представлено описание функций выводов данной микросхемы.

Таблица 5.2.5.1 - Функции выводов MAX7221

№ вывода	Название вывода	Описание
1	DIN	Последовательный ввод данных. Данные загружаются в 16-ти разрядный сдвиговый регистр по переднему фронту тактового сигнала
2, 3, 5-8, 10, 11	DIG0 – DIG7	Подключаются к катодам семисегментных индикаторов
4, 9	GND	«Земля»
12		Выбор микросхемы. Активный уровень - низкий
13	CLK	Вход тактового сигнала SCLK
14 – 17, 20 - 23	SEG A – SEG G, DP	Подключаются к анодам сегментов и десятичной точки
18	ISET	Подключается к питанию через резистор, задает максимальную яркость свечения сегментов
19	V+	Напряжение питания (5 В)
24	DOUT	Последовательный выход данных (данные поступают с задержкой 16 тактов CLK). Используется при каскадном соединении драйверов

 

Управляется MAX7219/MAX7221 через специальные регистры. Данные загружаются в микросхему по SPI, в виде 16-ти битных пакетов старшим битом вперёд. В пакетах содержится адрес регистра, к которому обращаются, и данные, которые в него нужно загрузить.

 

Формат пакета: