怎樣將1個(gè)模擬輸入用于Arduino的6個(gè)按鈕

步驟1：電路

Arduino的模擬輸入可接受0V至5V輸入。此輸入具有10位分辨率，這意味著信號(hào)被分成2 ^ 10個(gè)段或1024個(gè)計(jì)數(shù)?；诖耍谠试S同時(shí)按下的同時(shí)，我們最多可能輸入到模擬輸入中的是10個(gè)按鈕到1個(gè)模擬輸入。但是，這不是一個(gè)完美的世界。導(dǎo)體中存在電阻，外部來(lái)源的噪聲以及功率不完善。因此，為了給自己帶來(lái)足夠的靈活性，我計(jì)劃設(shè)計(jì)6個(gè)按鈕。這在一定程度上受到TinkerCAD Circuits具有6開(kāi)關(guān)DIP開(kāi)關(guān)對(duì)象這一事實(shí)的影響，這將使測(cè)試變得容易。

設(shè)計(jì)的第一步是確保每個(gè)按鈕在按下時(shí)單獨(dú)按下，將提供獨(dú)特的電壓。這排除了所有電阻器的值相同。下一步是，并聯(lián)添加電阻值時(shí)，電阻值不能與任何單個(gè)電阻器值相同。當(dāng)電阻并聯(lián)時(shí)，可以通過(guò)Rx = 1/［（1/R1）+（1/R2）］來(lái)計(jì)算得到的電阻。因此，如果R1 = 2000和R2 = 1000，則Rx = 667。我推測(cè)通過(guò)將每個(gè)電阻器的尺寸加倍，對(duì)于任何組合我都不會(huì)看到相同的電阻。

因此，到目前為止，我的電路是有6個(gè)開(kāi)關(guān)，每個(gè)開(kāi)關(guān)都有自己的電阻。但是，完成該電路還需要一個(gè)電阻。

最后一個(gè)電阻有3個(gè)用途。首先，它充當(dāng)下拉電阻。如果沒(méi)有電阻，則當(dāng)沒(méi)有按鈕按下時(shí)電路將不完整。這將使Arduino模擬輸入上的電壓浮動(dòng)到任何電壓電位。下拉電阻器實(shí)質(zhì)上將電壓下拉至0V。第二個(gè)目的是限制該電路的電流。歐姆定律指出，V = IR或電壓=電流乘以電阻。在給定的電壓源下，電阻越大，電流就越小。因此，如果將5V信號(hào)施加到500ohm電阻，則我們可以看到的最大電流為0.01A或10mA。第三個(gè)目的是提供信號(hào)電壓。流過(guò)最后一個(gè)電阻的總電流為：i = 5V/Rtotal，其中Rtotal = Rlast + {1/［（1/R1）+（1/R2）+（1/R3）+（1/R4）+ （1/R 5）+（1/R 6）］}。但是，對(duì)于每個(gè)按下了相應(yīng)按鈕的電阻，僅包括1/Rx。從總電流中，提供給模擬輸入的電壓將為i * Rlast或i * 500。

步驟2：證明-Excel

證明該電路具有獨(dú)特的電阻和獨(dú)特的電壓的最快，最簡(jiǎn)單的方法是使用Excel的功能。

我設(shè)置了所有可能的組合切換輸入并按照二進(jìn)制模式順序組織這些。值“ 1”表示開(kāi)關(guān)打開(kāi)，空白表示開(kāi)關(guān)關(guān)閉。在電子表格的頂部，我輸入了每個(gè)開(kāi)關(guān)和下拉電阻的電阻值。然后，我計(jì)算了每種組合的等效電阻，但當(dāng)所有電阻都關(guān)閉時(shí)除外，因?yàn)檫@些電阻在沒(méi)有電源的情況下不會(huì)產(chǎn)生影響。為了使我的計(jì)算變得容易，以便我可以復(fù)制和粘貼到每個(gè)組合，我通過(guò)將每個(gè)開(kāi)關(guān)值（0或1）乘以其反向電阻值來(lái)將所有組合包括在計(jì)算中。如果開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，這樣做可以從計(jì)算中消除其電阻?？梢栽陔娮颖砀竦膱D像中看到生成的方程式，但是Req = Rx + 1/（Sw1/R1 + Sw2/R2 + Sw3/R3 + Sw4/R4 + Sw5/R5 + Sw6/R6）。使用Itotal = 5V/Req，我們確定通過(guò)電路的總電流。這與流過(guò)下拉電阻的電流相同，并向我們的模擬輸入提供電壓。計(jì)算公式為Vin = Itotal x Rx。查看Req數(shù)據(jù)和Vin數(shù)據(jù)，我們可以發(fā)現(xiàn)我們確實(shí)有唯一的值。

在這一點(diǎn)上，我們的電路似乎可以正常工作?，F(xiàn)在要弄清楚如何對(duì)Arduino進(jìn)行編程。

第3步：Arduino編程

當(dāng)我開(kāi)始考慮如何對(duì)Arduino進(jìn)行編程時(shí)，我最初計(jì)劃設(shè)置各個(gè)電壓范圍來(lái)確定開(kāi)關(guān)是打開(kāi)還是關(guān)閉。但是，有一天晚上躺在床上時(shí)，我想到應(yīng)該可以找到一個(gè)方程式來(lái)做到這一點(diǎn)。怎么樣？ EXCEL。 Excel能夠計(jì)算方程以最適合圖表中的數(shù)據(jù)。為此，我需要一個(gè)開(kāi)關(guān)（二進(jìn)制）的整數(shù)值與對(duì)應(yīng)于該值的電壓輸入之間的等式。在我的Excel工作簿中，將“整數(shù)值”放在電子表格的左側(cè)。現(xiàn)在確定我的方程式。

下面是有關(guān)如何在Excel中確定直線方程式的快速教程。

1）選擇一個(gè)不包含任何數(shù)據(jù)的單元格。如果選擇了一個(gè)具有數(shù)據(jù)的單元格，Excel將嘗試猜測(cè)要趨勢(shì)的單元格。因?yàn)镋xcel很少能正確預(yù)測(cè)，所以這使設(shè)置趨勢(shì)變得更加困難。

2）選擇“插入”選項(xiàng)卡，然后選擇“散點(diǎn)圖”。

3）右鍵單擊圖表框，然后單擊“選擇數(shù)據(jù)。..”。這將彈出“選擇數(shù)據(jù)源”窗口。選擇“添加”按鈕繼續(xù)選擇數(shù)據(jù)。

4）給它指定一個(gè)系列名稱（可選）。通過(guò)單擊向上箭頭，然后選擇電壓數(shù)據(jù)，選擇X軸的范圍。通過(guò)單擊向上箭頭，然后選擇整數(shù)數(shù)據(jù)（0-63），選擇Y軸的范圍。

5）右鍵單擊數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后選擇“添加趨勢(shì)線。..”。在“設(shè)置趨勢(shì)線格式”窗口中，選擇“多項(xiàng)式”按鈕。觀察趨勢(shì)，我們發(fā)現(xiàn)2的階數(shù)不太匹配。我選擇了3階，覺(jué)得這更準(zhǔn)確。選中“在圖表上顯示方程式”復(fù)選框?，F(xiàn)在，最終方程式顯示在圖表上。

6）完成。

確定?；氐紸rduino程序?，F(xiàn)在我們有了方程式，對(duì)Arduino進(jìn)行編程很容易。代表開(kāi)關(guān)位置的整數(shù)以1行代碼計(jì)算。通過(guò)使用“ bitread”功能，我們可以獲取每個(gè)單獨(dú)位的值，從而了解每個(gè)按鈕的狀態(tài)。 （請(qǐng)參閱照片）

第4步：TinkerCAD電路

如果您尚未簽出TinkerCAD電路，請(qǐng)立即執(zhí)行。等待?。。?！完成閱讀我的Instructionable，然后將其簽出。 TinkerCAD Circuits使測(cè)試Arduino電路非常容易。它包括幾個(gè)電子對(duì)象和Arduino，甚至允許您對(duì)Arduino進(jìn)行編程以進(jìn)行測(cè)試。

要測(cè)試我的電路，我使用DIP開(kāi)關(guān)組設(shè)置了6個(gè)開(kāi)關(guān)并將它們與電阻器捆綁在一起。為了證明我的Excel電子表格中的電壓值正確，我在Arduino的輸入處顯示了一個(gè)電壓表。一切都按預(yù)期工作。

為證明Arduino編程工作正常，我使用Arduino的數(shù)字輸出將開(kāi)關(guān)的狀態(tài)輸出到LED。

然后我將每個(gè)開(kāi)關(guān)切換為一切可能的組合，并為能說(shuō)“ IT WORKS”而感到自豪??！