Счетчик нажатия кнопки на ардуино

Счетчик нажатия кнопки на ардуино

Изначально собирался написать статью о фильтрации дребезга кнопки, подключенной к контроллеру Arduino при помощи конденсатора, в результате у меня самого дребезга так и не получилось, а получилось стопроцентное срабатывание кнопки, какой она должна быть в идеале. При этом не пришлось задействовать ни конденсаторов, ни программных фильтров — всё и так прекрасно работает.

В интернете блуждает множество схем подключения кнопок к дискретным входам Arduino. На них чаще всего предлагается кнопку соединить с нулём питания и дискретным входом, к которому ещё подвести резистор 10 кОм, соединенный с плюсом питания 5 В. Этот резистор позволяет контроллеру однозначно идентифицировать отсутствие нажатия на кнопку. Иначе без резистора на входе может появляться неоднозначный логический уровень, особенно при нестабильном источнике питания или длинных кабелях, соединяющих кнопку с контроллером. При возникновении таких негативных факторов, на входе вообще может возникать пульсирующее напряжение.

Но зачем же использовать лишние внешние резисторы, если можно использовать предусмотренные внутренние. Производители современных контроллеров предусматривают необходимость таких подтягивающих резисторов и внедряют их прямо в кристалл. Активировать их можно программым путем. В микроконтроллерах STM, например, доступны для активации два резистора по 10 кОм: подтягивающий на ноль питания и подтягивающий на плюс питания. А разработчики Arduino решили, что пользователям хватит и одного, подтягивающего к плюсу резистора (20 . 50 кОм у всех контроллеров по разному). При таком выборе из одного резистора нам доступна только обратная логика дискретного входа для кнопки (если нажали на кнопку то получаем логический ноль).

Привожу пример моей стабильно работающей программы, которая подсчитывает количество нажатий на кнопку и передает значение этого количества в монитор порта. Программа добавляет единицу к счетчику нажатий при отрицательном перепаде логического уровня на дискретном входе. В программе так же приведён пример подключения внутреннего подтягивающего резистора для входа.

При нажимании на кнопку в монитор порта добавляется новая строчка с увеличенной цифрой.

Связка кнопки с контроллером Arduino UNO при такой реализации показала завидную стабильность и безотказность. Как я ни пробовал сбить контроллер с толку, нажимая то слишком коротко, то слишком долго, дребезга так и не добился. И был просто удивлен точностью отработки. Не было ни разу так, чтобы при нажатии единица не добавилась или добавилось несколько единиц. И учитывая то, что передо мной совсем недавно возникали задачи сделать ручные счётчики для спортивных подсчетов (количество угловых, фолов. на минифутбольном матче), а я посоветовал заказчику купить механические счётчики, не доверяя стабильности отработки кнопок, сейчас я уже больше доверял бы электронным кнопкам с Arduino.

Читайте также:  Сколько весит поинт бланк

Изначально собирался написать статью о фильтрации дребезга кнопки, подключенной к контроллеру Arduino при помощи конденсатора, в результате у меня самого дребезга так и не получилось, а получилось стопроцентное срабатывание кнопки, какой она должна быть в идеале. При этом не пришлось задействовать ни конденсаторов, ни программных фильтров — всё и так прекрасно работает.

В интернете блуждает множество схем подключения кнопок к дискретным входам Arduino. На них чаще всего предлагается кнопку соединить с нулём питания и дискретным входом, к которому ещё подвести резистор 10 кОм, соединенный с плюсом питания 5 В. Этот резистор позволяет контроллеру однозначно идентифицировать отсутствие нажатия на кнопку. Иначе без резистора на входе может появляться неоднозначный логический уровень, особенно при нестабильном источнике питания или длинных кабелях, соединяющих кнопку с контроллером. При возникновении таких негативных факторов, на входе вообще может возникать пульсирующее напряжение.

Но зачем же использовать лишние внешние резисторы, если можно использовать предусмотренные внутренние. Производители современных контроллеров предусматривают необходимость таких подтягивающих резисторов и внедряют их прямо в кристалл. Активировать их можно программым путем. В микроконтроллерах STM, например, доступны для активации два резистора по 10 кОм: подтягивающий на ноль питания и подтягивающий на плюс питания. А разработчики Arduino решили, что пользователям хватит и одного, подтягивающего к плюсу резистора (20 . 50 кОм у всех контроллеров по разному). При таком выборе из одного резистора нам доступна только обратная логика дискретного входа для кнопки (если нажали на кнопку то получаем логический ноль).

Привожу пример моей стабильно работающей программы, которая подсчитывает количество нажатий на кнопку и передает значение этого количества в монитор порта. Программа добавляет единицу к счетчику нажатий при отрицательном перепаде логического уровня на дискретном входе. В программе так же приведён пример подключения внутреннего подтягивающего резистора для входа.

При нажимании на кнопку в монитор порта добавляется новая строчка с увеличенной цифрой.

Связка кнопки с контроллером Arduino UNO при такой реализации показала завидную стабильность и безотказность. Как я ни пробовал сбить контроллер с толку, нажимая то слишком коротко, то слишком долго, дребезга так и не добился. И был просто удивлен точностью отработки. Не было ни разу так, чтобы при нажатии единица не добавилась или добавилось несколько единиц. И учитывая то, что передо мной совсем недавно возникали задачи сделать ручные счётчики для спортивных подсчетов (количество угловых, фолов. на минифутбольном матче), а я посоветовал заказчику купить механические счётчики, не доверяя стабильности отработки кнопок, сейчас я уже больше доверял бы электронным кнопкам с Arduino.

Читайте также:  Портативные колонки для смартфона

Пару месяцев назад я купил не сильно новый мотоцикл KTM 250EXC, открутил ручку газа в горку, моту пульнул в небо, а сам сел на задницу и что-то там сломал в спине. В результате, на мотоцикл не сесть два месяца как минимум. К чему я это? Да. У немного подуставшего мопеда оказалась неисправная приборная панель и я собрался, пока лежу дома, сделать самодельную новую свою.

Быстро собрал макет, циферки бегают, часики ходят, одометры запоминаются в FRAM — красота, но… понадобились кнопочки для управления этой красотой.

Сегодня с расскажу про кнопочки, потом про датчик зажигания, а уже потом про саму приборку, Ладно?

Рисовать на китайском экране 16х2 через i2c просто, датчики скорости и оборотов мотора сели на внешние прерывания, температура читается с аналогового порта, инфа хранится в FRAM, ну и часики тоже китайские воткнуты. Всё это крутится асинхронно примерно как SmartDelay, про который писал недавно здесь.

Да, кнопочки!

Сделать одну кнопку для притормаживания мигания светодиода оказалось легко, как и прочие игрушки. Прилепить же огромную клавиатуру к приборной панели мотоцикла эндуро не получится, нет места. Пришлось поломать голову и ограничиться четырьмя кнопками:

  1. Режим
  2. Вверх
  3. Вниз
  4. ОК/Сброс

Чтобы вписать в это и меню и управление, надо распознавать тык, тыыык и тыыыык. То есть нажатия на кнопки разной длительности. Я написал большую портянку из switch и if, понял, что прочитать это через пару месяцев я не смогу и взялся снова за плюсы.

Задача оказалась похожа на библиотеку SmartDelay:

  • Максимально спрятать код в библиотеку.
  • Код обработки кнопок не должен мешать программировать «по делу».
  • Должно быть возможно использовать ещё где-то и в других последующих проектах.
  • Должно быть красиво, что ли.

Если вы знаете разное похожее, пожалуйста, сообщите в комментариях, чем вы пользуетесь.

Сначала я бумаге нарисовал конечный автомат. С налёту не получилось, без бумаги.

Потом я прогуглил, что можно вместо switch/if сделать табличкой. Я последний раз обращался к теме МКА где-то лет 30 назад, понадобилось освежить в памяти теорию.

В результате я родил абстрактный класс SmartButton. Данное творение прячет внутри себя МКА, слушает цифровые порты и дёргает пустые абстрактные методы на клик, удержание и долгое удержание. Для использования этого класса надо создать свой и переопределить нужные методы.

Читайте также:  Блок питания для xbox one

Видно, что кода чуть, всё более-менее понятно. Нет колбеков прямо вот так явно описанных. В loop() есть только один вызов run() для каждой кнопки, где-то определяется класс и сама кнопка. Можно творить, страшные лестницы МКА для обработки тыков кнопок с стиле C не мешают.

Давайте посмотрим в код. Весь проект лежит на гитхабе.

Не придумав ничего лучше, я сделал доступными настройки временных интервалов снаружи. Вот, соответственно, задержки для клика, удержания, долгого удержания и настолько долгого, что стоит проигнорировать такое нажатие вообще. В SmartButton.h определил эти константы осторожно так, чтобы их можно было переопределить до #include.

Состояния и воздействия я сделал как enum в частности и потому, что автоматом получил их количества StatesNumber и InputsNumber.

Слегка поломав голову, нарисовал вот такой тип. Это указатель на метод этого класса. Не смейтесь, плюсы как-то мимо меня прошли, я в них не мастер.

Вот здесь пришлось повозиться. Это таблица переходов. Возня была со ссылками на методы, как их написать так, чтобы и компилятор не ругался и ссылки были на методы конкретного экземпляра класса. Не на статический метод, не просто левую функцию, а именно на метод, чтобы он имел доступ к приватным переменным класса.

Все методы были объявлены как private, а в public остались лишь run() и пустые заглушки для переопределения в порождённых классах.

Я использую режим pinMode(pin,INPUT_PULLUP) так как схема собрана под это, но в ближайшее время собираюсь добавить возможность выбора режима.

Метод run() просто переводит временные интервалы во входные воздействия КА.

Приватный же метод DoAction(состояние, воздействие) просто вызывает функцию из таблицы, если там есть адрес.

Большинство действий выглядят достаточно просто. Там просто устанавливается состояние и вызывается абстрактный метод, который может переопределиться в порождённом классе. Это такой аналог колбека.

Самый жирный обработчик получился для состояния Idle потому, что в него приходят из разных других состояний, а сделать абстрактные методы для таких событий хотелось.

С таким инструментом я уже готов порождать классы для упомянутых в начале статьи кнопок выбора режима дисплея, навигации вверх и вниз, перегруженной кнопки выбора/сброса.

Понятно, что мне грозит ещё один КА, намного более сложный. Кнопок мало, а действий много. Если интересно, напишу в следующий раз в качестве примера реального практического применения вот только что описанной библиотеки.

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector