Борьба с дребезгом контактов

На самом деле RS-триггеры редко используются для хранения дво­ичных чисел. Для этого существуют другие, более сложные триггеры, о которых мы поговорим немного позже. Но все же RS-триггеры доста­точно широко применяются в цифровой и микропроцессорной технике. В качестве примера я хотел бы остановиться на одном из таких приме­нений. RS-триггер — идеальное устройство для борьбы с дребезгом кон­тактов. Возможно, вы не знаете, что такое дребезг контактов. Поэтому предлагаю остановиться на этом поподробнее.

В цифровой и микропроцессорной технике редко удается обойтись без различных кнопок или контактов. С их помощью на микропроцессорное устройство подаются различные команды, реализуются, например, раз­нообразные датчики. Применение механических контактов приносит дополнительную проблему. Как бы качественно ни был выполнен кон­такт, он никогда не замыкается и не размыкается мгновенно. В момент замыкания, когда два контакта еще только-только коснулись друг друга и еще не плотно прижаты, происходит досадное явление, называемое дре­безгом.

Дребезг представляет собой многократное замыкание и размыкание цепи. В результате на вход микропроцессорного устройства поступает не единичный перепад напряжения, а целая пачка
импульсов. Примерная форма сигнала на таких контактах в момент замыкания показана на рис. 1.13.

Цифровые микросхемы обладают настолько большим быстродей­ствием, что для них такая пачка импульсов выглядит как несколько нажа­тий клавиши. Если бы не применялись антидребезговые устройства, то мы никогда бы не смогли набрать текст на клавиатуре компьютера. При нажатии на каждую клавишу выскакивала бы не одна, а несколько оди­наковых букв. Существует множество схемных и программных решений, позволяющих избавиться от дребезга контактов. Одно из таких решений основано на применении RS-триггера.

На рис. 1.14 показана схема антидребезгового устройства на основе RS-триггера. Такая схема применяется в том случае, когда кнопка или дат­чик выполнены в виде группы переключающихся контактов. Как видно из схемы, на оба входа RS-триггера через токоограничивающие резисторы подано напряжение питания. Благодаря этому, на том входе RS-триггера, который не подключен в данный момент к подвиж­ному контакту, присутствует сигнал логи­ческой единицы (входное сопротивление логической микросхемы обычно столь велико, что оно не влияет на величину входного напряжения).

Если подвижный контакт замыкает вход на общий провод, то напряжение на нем падает до нуля. А это соответствует низкому логическому уровню. При нажа­тии и отпускании кнопки (срабатывании датчика) подвижный контакт соединяет с общим проводом то один, то другой вход RS-триггера. При этом триггер переключается из одного устойчивого положения в другое. Допустим, подвижный контакт пере­ходит в нижнее по схеме положение.

В момент замыкания контактов происходит их дребезг. Как только на вход триггера приходит первый отрицательный импульс из пачки импуль­сов, обусловленных дребезгом, триггер переключается, и на выходе устройства устанавливается логический ноль. Остальные импульсы уже не изменят состояния триггера.

Это состояние изменится на обратное только тогда, когда подвижный контакт сначала разомкнётся с нижним по схеме контактом, преодолеет расстояние от нижнего контакта до верхнего, а затем замкнется с верх­ним. Как только на верхний по схеме вход RS-триггера поступит первый отрицательный импульс, наш триггер переключится, и на выходе устрой­ства появится логическая единица. В единичном состоянии триггер будет находиться до тех пор, пока контакт опять не переключится в нижнее положение.