Typischerweise werden Taster mit einem PullUp Widerstand an den Eingang eines µC angeschlossen. Dabei fällt besonders bei Anwendungen, die Tastendrücke zählen sollen auf, dass bei einem Tastendruck oft mehr als ein Impuls erzeugt wird. Die Ursache ist das Tastenprellen, Kontaktprellen. Beim Schließen des Kontaktes wird die Verbindung noch mehrmals unterbrochen durch das Nachfedern der Kontake.
Nebenstehend ein Timingdiagramm für das Prellen eines Drehwellen-Schnappschalters der Firma Marquardt der im Münzprüfer eines Kunstautomaten verbaut wurde. Bei diesem Schalter ist das Prellen nach 1,2 ms vorbei und ein konstanter Pegel erreicht. Es gibt mehrere Lösungsansätze dem Prellen zu begegnen.
Hier sollen softwarebasierte Lösungen mit Warteschleifen vorgestellt werden.
Zähler für Tastendrücke
Ein Zähler soll die Tastendrücke auf PD0 zählen und binär auf PORTB ausgeben.
Um die Impulse durch das Prellen nicht mit zu zählen wird nach dem ersten Impuls so lange wartet, bis das Prellen vorbei ist. Dazu muss die Wartezeit warte1 länger als die Prellzeit des Tasters sein. Sollte der Taster beim Loslassen auch prellen muss dafür eine Wartezeit warte2 eingebaut werden. Versuchsweise können die Unterprogrammaufrufe _delay_ms() auskommentiert werden um die Auswirkung des Prellens zu studieren.
Abfrage, Maskierung und Entprellen mehrerer Tasten
Ein Unterprogramm für eine recht störresistente entprellte Tastaturabfrage. Neu gedürchte Tasten werden in keyenter und losgelassene Tasten in keyexit erfasst. Das Invertieren der Eingänge, Maskieren und Zurechtschieben kann mit KEYREADER eingestellt werden.
Gedanken zur Größe des PullUp-Widerstandes
Sei der µC in einem Fahrradtacho eingesetzt und der Schalter sei der Reedkontakt an der Gabel, der durch einen Magneten an einer Speiche geschlossen wird. Die Batterie sei eine LR2032 3V mit 40mAh Kapazität:
Bei einem kleinen Widerstand z.B. R=100Ω fließt während der Schalter geschlossen ist ein nicht unbedeutender Querstrom: 3V/100Ω=30mA . Befindet sich der Magnet an der Speiche dauerhaft über dem Reedkontakt, ist mir schon beim Abstellen des Fahrrads schon passiert, wäre die Batterie in etwas über einer Stunde leer!
Bei einem großen Widerstand z.B. R=1MΩ können elektrische Einstreuungen (z.B. durch Dynamo) in die Sensorleitung bei offenem Reedkontakt bereits zu Fehlsignalen führen.
Typische Werte für PullUp Widerstände bei µC liegen in der Praxis zwischen 4,7kΩ-10kΩ.
Tyischer Einbau mit Header-Datei
[Include-Files (C)] Der C-konforme Ansatz mit Einbindung in das Projekt ist wesentlich komplizierter. In einer Header-Datei werden die im Hauptprogramm benötigten Variablen und Schnittstellen deklariert. In der .c-Datei wird der Quellcode definiert. Die Headerdatei wird ins Hauptprogramm und in die gleichnahmige Definitionsdatei eingebunden (mit #inlcude). Eine doppelte Deklaration (Fehlermeldung!) wird mit #ifndef vermieden.
Der Compiler kann auch C++. Zunächst wird die Klasse deklariert. In der .cpp-Datei wird der Quellcode definiert. Im Hauptprogramm wird die Header-Datei eingebunden und ein KeyChecker-Objekt erzeugt.