用一个微控制器输入端读取多个开关与一只电位计的设置

本例中的电路给出了一种方法，用一个输入端，将混合的模拟与数字输入传送给一个微控制器。电路输出被连接到一个微控制器的ADC输入端。电路包括一个可变电阻和几个SpST（单刀单掷）开关（图1）。用户可以用按键来选择模式、状态或选项，而模拟输入提供了一种传送可调节参数的方法。这个实现要求分析一个并行电阻电路和一个分压器。如果仔细选择了电阻值，则电路就能提供一个可识别的模拟输入，以及一系列分立的按键输入状态。

图1，本电路可用一只微控制器管脚，读出多个开关和一只电位器的值。

电阻值的选择是一个多步的过程，用一个电子表可帮助完成这个计算。例如，假设你想要用5kΩ的电位器RADJ，为微控制器产生一个0至100%的值。通常会将0至255的采样值映像为0至100的值，用于表示某个百分数。不过，通过选择偏置电阻RBIAS的值，可以将模拟输入直接定位于ADC的0至255范围内，如78至178。

要计算相应的高侧和低侧偏置电阻值，可用下式，将电路作为一个简单分压器作计算：

代入并算出RBIAS，当最大电压值为255时，最大低电压值为78，最大高电压值为178，而RADJ的值为5kΩ时，则得下式：

计算得到RBIAS的值为3875Ω。电位器选用标准值3.3kΩ，则输入范围从73至182。这个范围的动态范围大于你的需求，但电位器值与按键值之间有了一个保护区。当按下开关时，RADJ的位置影响着电路看到的总电阻，因此微控制器必须为每个开关解析一系列值。为S1或S2确定开关电阻RSW时，可在电位器两个端点位置上使用一个并联电阻网络。

当按下S1，而RADJ在最大位置时，分压器下端的有效电阻为RADJ与RBIAS串联后再与RSW并联。在最小位置时，有效电阻为RSW与RBIAS并联：

按下S1时，求出RBIAS与RRFFMAX构成的分压器值，就确定了值：

注意，当RADJ在最大值并按下S1时，产生的值必须小于RADJ自身提供的最小值，这样才能唯一地确定按下了哪个开关。因此最大有效电阻REFFMAX必须产生一个小于最大低电压的值，如下式所示：

将开关电阻代入并解算式，得到：

用电子表格算出开关电阻，得1558Ω，可以选择标称为1.5kΩ的电阻。这样，当按下开关S1时，根据电位器的位置可得到28至71的区间。同样，为S2选择相同的值可得到184至227的区间。这些区间可以用于确定所需按下开关的一系列值，而与电位器的位置无关。虽然没有必要选择相同的电阻，但这样可以减少计算量，简化设计。此外，选择较小的串联开关电阻可扩展它们与电位器之间的保护区，如果获得的值之间过于靠近，这可能是可取的方法。微控制器使用一个小例程来确定开关的位置以及电位器的设置。

这种方法也有局限，那就是在任何时间时，不能按下一个以上的按键。而且，只有当你未按任何其它按键时，微控制器才能读出电位器的位置。本例给出了如何用两个按键，但按键的数量可以修改。输入范围可以多达10个按键和一只电位器，所有这些均可共享相同的输入端（图2）。尽管计算范围并不重叠且是唯一的，但你的ADC能否在所有情况下都可靠地区分出这些区段，则是有问题的。选择较小的电阻值可以使这些频段相隔较远，创建一个较大的保护区。

图2，电路最多可以有10个按键和一只电位器。

用这一技巧加上四只按键与一只电位器，为最佳组合。用电子表作试验，有助于快速地确定每个开关的正确串联电阻值，以及其输出范围。