Сегодня на рынке электронных компонентов представлено большое количество разнообразных микроконтроллеров, отличающихся друг от друга по многим параметрам: частоте работы ядра, объему памяти (как программ, так и данных), набору периферийных устройств, цене, форме корпуса, количеству выводов и многим другим. Существуют как большие и мощные микроконтроллеры в многовыводных больших корпусах с немалым количеством памяти и внушительной тактовой частотой, так и маленькие устройства в компактных корпусах с малым числом выводов. Первые в основном применяются в ресурсоемких и ответственных приложениях с задачами обработки больших объемов данных, вторые же используются в достаточно простых приложениях для задач элементарного управления какими-либо несложными устройствами.
Зачастую недорогие и миниатюрные микроконтроллеры имеют небольшое по сравнению со своими старшими собратьями количество портов ввода/вывода. И, как правило, этих портов не всегда хватает. Например, для управления большим количеством миниатюрных коллекторных двигателей или для опроса клавиатур с большим числом кнопок. Тогда для решения задачи расширения возможностей используют различные аппаратные ухищрения, например, добавляют в свой проект различные микросхемы мультиплексирования сигналов, что, конечно же, приводит к некоторому удорожанию проекта.
Но можно, не применяя сложных схем мультиплексирования, из одного вывода сделать два. Это реализуется довольно просто благодаря использованию третьего высокоимпедансного состояния (Z-состояния).
В данном случае третье состояние применяется в качестве сигнала управления двумя операционными усилителями или компараторами. Оба ОУ должны питаться от одного источника напряжения (зачастую +5 В) и работать в полном диапазоне (rail-to-rail).
Номиналы резисторов, формирующих резистивные делители, в данной схеме 10 КОм. В высокоимпедансном состоянии порт микроконтроллера (вывод A) на выходе имеет 2.5 В. Диапазон неинвертирующего вход IC1A составляет две трети рабочего напряжения, а инвертирующего входа IC1B одну треть, так что в обоих случаях на выходах будет высокое логическое состояние. Если же на выводе A установится состояние низкого логического уровня, то выход IC1B также перейдет в низкое состояние, а выход IC1A в высокое. Если вывод A перейдет в высокое состояние, то состояния на выходах операционных усилителей проинвертируются.
© digitrode.ru