如何使用LED或AVR微控制器讀取二進(jìn)制手輪或指輪開(kāi)關(guān)上的數(shù)字

步驟1：零件列表

為了便于指導(dǎo)，我正在使用以下零件：

您可能需要這些

二進(jìn)制手輪或指輪開(kāi)關(guān)。這些可以在在線(xiàn)的主要電子商店購(gòu)買(mǎi)，或者如果您在科羅拉多州，請(qǐng)查看Boulder的J.B. Saunders。他們便宜地買(mǎi)了它們！

無(wú)焊面包板

烙鐵，焊料，連接線(xiàn)（我使用24規(guī)格絞線(xiàn)是因?yàn)樗浅Ｒ讖澢?/p>

AVR微控制器

我正在使用ATmega328p，它位于Modern Device裸露的主板上

我正在使用USB BUB對(duì)AVR進(jìn)行編程

可選

四個(gè)LED（用于說(shuō)明編碼）

四個(gè)電阻（用于LED。我使用了我已經(jīng)在板凳上擺了200歐姆（我很懶惰 2 ））

現(xiàn)代設(shè)備］

如果您要使用四個(gè)二極管關(guān)于將反向極性插入MCU引腳的偏執(zhí)狂

一些用于編寫(xiě)或編譯固件的東西

我使用AVR Studio 4.16 SP1，但是您也可以使用：

Windows

WinAVR進(jìn)行Windows AVR開(kāi)發(fā)

FreeBSD/Linux（其他* NIX變體）

pkg_add -r avr-gcc -or- cd /usr/ports/devel/avr-gcc/ && make install clean pkg_add -r avr-libc pkg_add -r avr-gdb

對(duì)于Linux，您將安裝相同的東西，但使用特定的粒子包管理實(shí)用程序。

Mac

我在這里沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)，所以我建議Ladyada的教程為此。

您可能還希望使用其他實(shí)用程序，例如Eclipse，但這應(yīng)該是一個(gè)好的開(kāi)始。

現(xiàn)在您已經(jīng)知道需要什么，我們將其組合在一起，但是要做到這一點(diǎn)，您需要知道二進(jìn)制開(kāi)關(guān)的工作方式。..。.所以讓我們繼續(xù)下一步吧！

第2步：二進(jìn)制開(kāi)關(guān)和真實(shí)表

正如我在簡(jiǎn)介中簡(jiǎn)要提到的，二進(jìn)制開(kāi)關(guān)是對(duì)其進(jìn)行編碼的開(kāi)關(guān)狀態(tài)為二進(jìn)制。二進(jìn)制是一種使用兩個(gè)離散狀態(tài)（一個(gè)和零）來(lái)表示其他符號(hào)的編碼方法。每個(gè)一個(gè)或零稱(chēng)為一個(gè)“位”，這些位通常串在一起分成八組，稱(chēng)為一個(gè)“字節(jié)”。并非字節(jié)中的所有位都必須用于編碼，但是ASCII字符集是僅使用7位的顯著示例（存在擴(kuò)展版本）。此指令中的按鈕開(kāi)關(guān)的范圍是0到15，并使用四位對(duì)表盤(pán)上的數(shù)字進(jìn)行編碼。

簡(jiǎn)短的二進(jìn)制算術(shù)

以了解四位如何表示16種不同的數(shù)字?jǐn)?shù)字，我們必須稍微了解一下二進(jìn)制編碼對(duì)該開(kāi)關(guān)的作用（以及一般情況）。

從第一張圖片中，您應(yīng)該能夠看到實(shí)際上從鍵盤(pán)背面有五個(gè)打擊墊開(kāi)關(guān)。這些分別標(biāo)記為1、2、4、8和C。C被視為公用端子。也就是說(shuō)，它是開(kāi)關(guān)電路的一部分，始終與開(kāi)關(guān)中打開(kāi)的任何開(kāi)關(guān)相連。在我的設(shè)置中，我將“ C”墊接地，并且任何電流都將從斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)流出，并從C端子流出并向下流至地面。因此，“ C”盤(pán)不會(huì)對(duì)表盤(pán)正面的數(shù)字進(jìn)行編碼時(shí)所用的位。這是指輪開(kāi)關(guān)內(nèi)部開(kāi)關(guān)電路的電流吸收器。

1、2、4和8填充對(duì)數(shù)字的位進(jìn)行編碼。以二進(jìn)制形式，字節(jié)中1和0的位置和數(shù)字用于確定字符集中單個(gè)單元的身份，或者出于我們的目的，確定在表盤(pán)上選擇的數(shù)字。因?yàn)槲覀兊募现杏兴膫€(gè)位，所以一和零的唯一組合的最大數(shù)量為2 4 =16。記住這一點(diǎn)的最佳方法是增加可能性的數(shù)量（這里有兩個(gè)可能性：1或0）乘以位數(shù)（此處我們有4位：填充1、2、4和8）。如果我們要在四個(gè)位置寫(xiě)出1和0的所有唯一組合，則看起來(lái)像這樣：

No 1&aposs One 1 Two 1&aposs Three 1&aposs Four 1&aposs ------ ----- ------- --------- -------- 0000 0001 0011 0111 1111 0010 0101 1011 0100 1001 1101 1000 0110 1110 1010 1100

所以我們有16種獨(dú)特的可能性來(lái)安排0和1，并且方便地，此開(kāi)關(guān)的計(jì)數(shù)器從0到15。當(dāng)一個(gè)計(jì)劃組合在一起時(shí)，這很好。但是您可能想知道，是否存在一種模式來(lái)說(shuō)明這四個(gè)位的排列方式（順便稱(chēng)為Nibble）如何代表數(shù)字。我很高興你問(wèn)。

還記得墊的1、2、4和8嗎？那不是營(yíng)銷(xiāo)人員反復(fù)無(wú)常的標(biāo)簽。讓我們?cè)俅慰纯次覀兊臄?shù)字模式。每個(gè)位位置都有一個(gè)“位置”，可以將其視為“ 2的冪”位置讀取，其中最低有效位在第0位開(kāi)始。也就是說(shuō)，我們使用從0開(kāi)始的索引，并從零開(kāi)始計(jì)數(shù)到一，再到二，以此類(lèi)推，而不是在以1開(kāi)頭的白話(huà)中計(jì)數(shù)。因此，2 0 = 1，2 1 = 2，2 2 = 4，依此類(lèi)推。從右到左排列此字符，它的四位模式0101看起來(lái)像這樣：

Place --》 8 4 2 1 0 1 0 1

要確定“ 0101”代表的數(shù)字，我們要做的就是找到每個(gè)里面有1的地方，加上兩個(gè)數(shù)字的冪。在我們的示例中，第1和第4位有一個(gè)。加1 + 4，得到5，因此，二進(jìn)制數(shù)字0101代表十進(jìn)制數(shù)字5。這不令人興奮嗎？讓我們嘗試另一個(gè)，即使我們的交換機(jī)只有四個(gè)位，這個(gè)也要完整的8位。這是一個(gè)好習(xí)慣，下次您會(huì)印象深刻。

01101110代表的十進(jìn)制數(shù)字是多少？在這里是它們的位置：

128 64 32 16 8 4 2 1 0 1 1 0 1 1 1 0查找具有1的位置，并將這些位置號(hào)加在一起。那將是64 + 32 + 8 + 4 + 2 =110。非常容易，是吧？現(xiàn)在知道了這一點(diǎn)，我們就可以采用我們的4位開(kāi)關(guān)，并形成一個(gè)相對(duì)于小數(shù)點(diǎn)為1的引腳號(hào)矩陣（數(shù)字邏輯1的電壓高于邏輯零的電壓，在我們的情況下分別為5V和0V）。他們代表的數(shù)字。參見(jiàn)下面的第二張圖片，我制作了一個(gè)表格來(lái)表示開(kāi)關(guān)上的打擊墊，根據(jù)撥盤(pán)前面選擇的數(shù)字，該打擊墊將為邏輯1?，F(xiàn)在我們可以開(kāi)始構(gòu)建東西了。請(qǐng)跟隨我進(jìn)入下一步！

步驟3：焊接開(kāi)關(guān)和測(cè)試二進(jìn)制邏輯

是時(shí)候?qū)⒑噶戏诺胶副P(pán)上了，開(kāi)始制造東西了。

拿起連接線(xiàn)，剝?nèi)啥思s半厘米。只要使用不會(huì)混淆電線(xiàn)的顏色，無(wú)論使用哪種顏色或根本不使用其他顏色都沒(méi)有關(guān)系。當(dāng)您發(fā)現(xiàn)填充板“ 2”代替填充板“ 4”時(shí)，您將嘗試調(diào)試二進(jìn)制邏輯錯(cuò)誤。

現(xiàn)在是驗(yàn)證或說(shuō)服自己二進(jìn)制邏輯正確的好時(shí)機(jī)。為此，我?guī)Я怂膫€(gè)LED和四個(gè)220歐姆電阻，并將它們放在面包板上。您可以根據(jù)您的LED顏色和正向電壓要求使用180歐姆甚至1k電阻。對(duì)于您的電源，您可以使用5V穩(wěn)壓電源（在其中一張照片中，這是我的面包板上懸掛的小電路），也可以通過(guò)Arduino，BBB等為該板供電。選擇是您自己選擇。

將C線(xiàn)連接到5V（請(qǐng)注意這一點(diǎn)，因?yàn)樵谶B接到微控制器時(shí)會(huì)做相反的事情）。

連接線(xiàn)1、2、4 8個(gè)至自己的電阻，其后接LED的正極。如果您不確定，那是長(zhǎng)腿。然后將LED的另一側(cè)接地。

該電路應(yīng)類(lèi)似于我下面的電路。如果您真的不確定，請(qǐng)?jiān)趫D片中包含原理圖以顯示LED測(cè)試電路。還請(qǐng)注意，我在圖片中從左到右顯示了二進(jìn)制文件。只要電線(xiàn)連接到正確的LED，就可以將電線(xiàn)從左到右或從右到左連接到測(cè)試電路中，并且可以將它們與真值表進(jìn)行比較以確認(rèn)邏輯，這無(wú)關(guān)緊要。

一旦您確信該Universe可以按照您可以連接微控制器的方式正常運(yùn)行。

第4步：連接微控制器并加載代碼

選擇MCU上空閑的四個(gè)端口并將其配置為輸入。我在設(shè)置中選擇了PD ［2..5］，但是選擇哪一個(gè)都沒(méi)關(guān)系，如果您打算使用U（S）ART通信，請(qǐng)謹(jǐn)慎使用PD ［0..1］，因?yàn)檫@些引腳是通常為此保留。我很確定Arduino和其他克隆也將針腳0和1映射到其USB FTDI端口。作為一種可選措施，您可以選擇安裝二極管（在右側(cè)條紋下方的圖片中）。有些主板具有保護(hù)功能，但是如果您在主板上玩裸AVR芯片，那可能不是個(gè)壞習(xí)慣。在聞到足夠多的晶體管燒毀之后，您便可以執(zhí)行這些操作。

建立與輸入引腳的連接后，只需簡(jiǎn)單地讀取引腳并處理數(shù)據(jù)即可。您可以讀取引腳和發(fā)光二極管的指示燈，用于處理串行通信的設(shè)置中斷，或者如果將多個(gè)開(kāi)關(guān)串在一起，則可以將它們用作電子鎖，在授予訪問(wèn)權(quán)限之前測(cè)試引腳以查看是否輸入了正確的組合

第5步：［可選］ AVR代碼示例

好的，好的，我不會(huì)讓您掛斷電話(huà)。我認(rèn)為您可能都具備讀取I/O引腳的能力，因此這并不意味著侮辱您的智慧。這只是我寫(xiě)的一小段代碼，用于讀取引腳并通過(guò)ATmega328p中的USART將數(shù)據(jù)發(fā)送到FreeBSD盒上的串行端口。

我不使用Arduino庫(kù)，僅使用純C語(yǔ)言，因此您可能必須相應(yīng)地調(diào)整您的。也許有一種更優(yōu)雅的方法，但這是我想出的。

#include #include #include “uart.h”#define SWITCH_M 0b00111100int main（）{ USART_init（BAUD_9600）; DDRD = 0x00; // inputs for switches PORTD = 0xFF; // pullup on PD［2..5］ （we have negative logic on switch now） uint8_t bcode = 0x00; for （;;） { bcode = （PIND & SWITCH_M）; // bcode = 00xxxx00 bcode = （bcode 》》 2）; // bcode = 0000xxxx bcode |= 0xF0; // bcode = 1111xxxx USART_tx（~bcode）; // bcode = 0000xxxx bcode = 0x00; _delay_ms（2000）; } }

從我的車(chē)輪開(kāi)關(guān)從0開(kāi)始并循環(huán)向上，我得到以下輸出：

0x01 0x02 0x03 0x04 0x05 0x06 0x07 0x08 0x09 0x0A 0x0B 0x0C 0x0D 0x0E 0x0F