CC2430 Joystick硬件说明 放大器, 硬件

yuchengze

目标         学习了CC2430的AD，UART和Timer之后，感觉自己有点入门了，接着做一点人机交互的内容。在这里我介绍一下Joystick的硬件连接。
刚开始看Joystick的硬件部分的时候，还很的觉得有点麻烦的，后来把这个电路分解为反相放大器，同相放大器之后，问题就好解决多了。
2 分解Joystick的4个按钮
         刚开始拿到原理图的时候，4个按钮“纠结”在了一起，让人实在是看不懂是。后来我“分解”了这四个按键，在Proteus中重新绘制原理图。Proteus可以进行一定的仿真，我还模拟仿真了一下。建立的模型如下：

编号和原来图纸有所出入，但是原件参数还是一样的。每次按某个按键，U1:B就会输出不同的电压。这下我也放心了，至少原理就那么回事——通过检测不同的电压判断按键是否被按下。
3 反相放大器
         观察图左边的放大器，本质上就是一个反相放大器。通过按下不同的开关，获得了不同的放大倍数。另外，放大器的正输入端还有一个参考电压，使得反相放大时不至于出现都负电压的情况（但后来的计算发现还是出现了负电压，不过没有关系）。输出和输入的关系如下图所示：

该图来自《嵌入式系统中使用单电源运算放大器》一文，在microchip官网上找到。microchip提供的资料，简单且易于理解，不乏经典的中文资料，应用手册条理清楚，堪称典范。
Vout1（左边放大器的输出）存在这样的关系：
Vout1 = -(R2/R1)*Vin + (1+(R2/R1))*VBIAS；
其中，Vin为3.3V，R1为800K，400K，200K和100K其中的一个；R2为50K。VBIAS有两个电阻分压得到，100/(100+220)*3.3V。这样就可以很简单的计算出4个按钮按下时，反相放大器的输出结果。但是需要注意的是，当R1为100K时，计算出的结果为-0.1V，小于0。由于放大器没有使用双电源，所以只能输出大于0V的部分，理论计算小于0的部分，只能委屈一点当0了。
4 同相放大器
         同相放大器电路就简单一点了，计算公式如下图所示。同样来自《嵌入式系统中使用单电源运算放大器》一文。

         这个放大器的放大倍数为3。实际的Vout = 3*Vout1。

5 总结
看的懂的觉得很简单，但是“不说”。分析软件的人要比分析硬件的多。我觉得这很难，好不容易看懂了，我就分享一下。具体的结果如下
UP键按下                 2.67V
DOWN键按下         0V(-0.31V)
LEFT键按下下         1.39V
RIGHT键按下          2.24V