如何使用LED或AVR微控制器读取二进制手轮或指轮开关上的数字

步骤1：零件列表

为了便于指导，我正在使用以下零件：

您可能需要这些

二进制手轮或指轮开关。这些可以在在线的主要电子商店购买，或者如果您在科罗拉多州，请查看Boulder的J.B. Saunders。他们便宜地买了它们！

无焊面包板

烙铁，焊料，连接线（我使用24规格绞线是因为它非常易弯曲）

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对AVR进行编程

可选

四个LED（用于说明编码）

四个电阻（用于LED。我使用了我已经在板凳上摆了200欧姆（我很懒惰 2 ））

现代设备］

如果您要使用四个二极管关于将反向极性插入MCU引脚的偏执狂

一些用于编写或编译固件的东西

我使用AVR Studio 4.16 SP1，但是您也可以使用：

Windows

WinAVR进行Windows AVR开发

FreeBSD/Linux（其他* NIX变体）

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

对于Linux，您将安装相同的东西，但使用特定的粒子包管理实用程序。

Mac

我在这里没有经验，所以我建议Ladyada的教程为此。

您可能还希望使用其他实用程序，例如Eclipse，但这应该是一个好的开始。

现在您已经知道需要什么，我们将其组合在一起，但是要做到这一点，您需要知道二进制开关的工作方式。..。.所以让我们继续下一步吧！

第2步：二进制开关和真实表

正如我在简介中简要提到的，二进制开关是对其进行编码的开关状态为二进制。二进制是一种使用两个离散状态（一个和零）来表示其他符号的编码方法。每个一个或零称为一个“位”，这些位通常串在一起分成八组，称为一个“字节”。并非字节中的所有位都必须用于编码，但是ASCII字符集是仅使用7位的显着示例（存在扩展版本）。此指令中的按钮开关的范围是0到15，并使用四位对表盘上的数字进行编码。

简短的二进制算术

以了解四位如何表示16种不同的数字数字，我们必须稍微了解一下二进制编码对该开关的作用（以及一般情况）。

从第一张图片中，您应该能够看到实际上从键盘背面有五个打击垫开关。这些分别标记为1、2、4、8和C。C被视为公用端子。也就是说，它是开关电路的一部分，始终与开关中打开的任何开关相连。在我的设置中，我将“ C”垫接地，并且任何电流都将从断开的开关流出，并从C端子流出并向下流至地面。因此，“ C”盘不会对表盘正面的数字进行编码时所用的位。这是指轮开关内部开关电路的电流吸收器。

1、2、4和8填充对数字的位进行编码。以二进制形式，字节中1和0的位置和数字用于确定字符集中单个单元的身份，或者出于我们的目的，确定在表盘上选择的数字。因为我们的集合中有四个位，所以一和零的唯一组合的最大数量为2 4 =16。记住这一点的最佳方法是增加可能性的数量（这里有两个可能性：1或0）乘以位数（此处我们有4位：填充1、2、4和8）。如果我们要在四个位置写出1和0的所有唯一组合，则看起来像这样：

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

所以我们有16种独特的可能性来安排0和1，并且方便地，此开关的计数器从0到15。当一个计划组合在一起时，这很好。但是您可能想知道，是否存在一种模式来说明这四个位的排列方式（顺便称为Nibble）如何代表数字。我很高兴你问。

还记得垫的1、2、4和8吗？那不是营销人员反复无常的标签。让我们再次看看我们的数字模式。每个位位置都有一个“位置”，可以将其视为“ 2的幂”位置读取，其中最低有效位在第0位开始。也就是说，我们使用从0开始的索引，并从零开始计数到一，再到二，以此类推，而不是在以1开头的白话中计数。因此，2 0 = 1，2 1 = 2，2 2 = 4，依此类推。从右到左排列此字符，它的四位模式0101看起来像这样：

Place --》 8 4 2 1 0 1 0 1

要确定“ 0101”代表的数字，我们要做的就是找到每个里面有1的地方，加上两个数字的幂。在我们的示例中，第1和第4位有一个。加1 + 4，得到5，因此，二进制数字0101代表十进制数字5。这不令人兴奋吗？让我们尝试另一个，即使我们的交换机只有四个位，这个也要完整的8位。这是一个好习惯，下次您会印象深刻。

01101110代表的十进制数字是多少？在这里是它们的位置：

128 64 32 16 8 4 2 1 0 1 1 0 1 1 1 0查找具有1的位置，并将这些位置号加在一起。那将是64 + 32 + 8 + 4 + 2 =110。非常容易，是吧？现在知道了这一点，我们就可以采用我们的4位开关，并形成一个相对于小数点为1的引脚号矩阵（数字逻辑1的电压高于逻辑零的电压，在我们的情况下分别为5V和0V）。他们代表的数字。参见下面的第二张图片，我制作了一个表格来表示开关上的打击垫，根据拨盘前面选择的数字，该打击垫将为逻辑1。现在我们可以开始构建东西了。请跟随我进入下一步！

步骤3：焊接开关和测试二进制逻辑

是时候将焊料放到焊盘上了，开始制造东西了。

拿起连接线，剥去两端约半厘米。只要使用不会混淆电线的颜色，无论使用哪种颜色或根本不使用其他颜色都没有关系。当您发现填充板“ 2”代替填充板“ 4”时，您将尝试调试二进制逻辑错误。

现在是验证或说服自己二进制逻辑正确的好时机。为此，我带了四个LED和四个220欧姆电阻，并将它们放在面包板上。您可以根据您的LED颜色和正向电压要求使用180欧姆甚至1k电阻。对于您的电源，您可以使用5V稳压电源（在其中一张照片中，这是我的面包板上悬挂的小电路），也可以通过Arduino，BBB等为该板供电。选择是您自己选择。

将C线连接到5V（请注意这一点，因为在连接到微控制器时会做相反的事情）。

连接线1、2、4 8个至自己的电阻，其后接LED的正极。如果您不确定，那是长腿。然后将LED的另一侧接地。

该电路应类似于我下面的电路。如果您真的不确定，请在图片中包含原理图以显示LED测试电路。还请注意，我在图片中从左到右显示了二进制文件。只要电线连接到正确的LED，就可以将电线从左到右或从右到左连接到测试电路中，并且可以将它们与真值表进行比较以确认逻辑，这无关紧要。

一旦您确信该Universe可以按照您可以连接微控制器的方式正常运行。

第4步：连接微控制器并加载代码

选择MCU上空闲的四个端口并将其配置为输入。我在设置中选择了PD ［2..5］，但是选择哪一个都没关系，如果您打算使用U（S）ART通信，请谨慎使用PD ［0..1］，因为这些引脚是通常为此保留。我很确定Arduino和其他克隆也将针脚0和1映射到其USB FTDI端口。作为一种可选措施，您可以选择安装二极管（在右侧条纹下方的图片中）。有些主板具有保护功能，但是如果您在主板上玩裸AVR芯片，那可能不是个坏习惯。在闻到足够多的晶体管烧毁之后，您便可以执行这些操作。

建立与输入引脚的连接后，只需简单地读取引脚并处理数据即可。您可以读取引脚和发光二极管的指示灯，用于处理串行通信的设置中断，或者如果将多个开关串在一起，则可以将它们用作电子锁，在授予访问权限之前测试引脚以查看是否输入了正确的组合

第5步：［可选］ AVR代码示例

好的，好的，我不会让您挂断电话。我认为您可能都具备读取I/O引脚的能力，因此这并不意味着侮辱您的智慧。这只是我写的一小段代码，用于读取引脚并通过ATmega328p中的USART将数据发送到FreeBSD盒上的串行端口。

我不使用Arduino库，仅使用纯C语言，因此您可能必须相应地调整您的。也许有一种更优雅的方法，但这是我想出的。

#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）; } }

从我的车轮开关从0开始并循环向上，我得到以下输出：

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