5개의 누름버튼을 하나의 아날로그 입력으로 읽는 방법

아두이노 응용 DIY에서 다섯 개의 누름버튼 스위치 조작을 입력하는 가장 간단한 방법은 버튼 하나에 대해서 디지털 입력 하나를 할당하는 것이다. 노이즈에도 강할 것이고, 동시 누름도 인식할 수 있다. 그러나 '귀한' 디지털 핀을 이렇게 소비하는 것은 너무 아깝다. 버튼 수만큼 디지털 핀이 필요함은 당연하다.

아날로그 입력 핀 하나를 이용하여 여러 개의 버튼 입력을 소화할 수 있는 방법이 있다. 사실 Fluid Ardule의 개발 전에는 전혀 몰랐던 기법이었다. 이는 전기 또는 전자공학 전공이라면 누구나 알 만한 기초적인 지식일 것이다. 알리익스프레스에서는 이미 이러한 용도의 5-button keypad module을 판매하고 있다. 

실제로 사용해 보면 약간 까다로운 면이 없지는 않다. 아날로그 입력값이 가끔 흔들리므로 보정을 해 주어야 하기 때문이다. 이 보정 기능을 구현하느라 아두이노 펌웨어의 상당히 깊은 부분까지 손을 대게 되었다. 단순히 기준값을 측정하여 펌웨어에 상수로 하드코딩하는 것이 아니라, 실행 중에 측정한 값을 EEPROM에 저장해 두고 다음 부팅 시 다시 읽어 오도록 만들었다.

CAD로 설계하며 만든 전면 패널은 매우 만족스러웠으나, 키패드 모듈의 측정을 제대로 하지 못해서 도저히 고정을 하는 것이 불가능하였다. 그래서 다음과 같이 패널 고정용 버튼 스위치 5개를 달아서 대신하고자 한다.

이를 쓰려면 아두이노 우노의 아날로그 입력 단자로 신호를 보낼 저항 회로를 별도로 만들어야 한다. ChatGPT는 위 사진의 빨간색 기성품 키패드에서 흔히 쓰이는 방식과는 약간 다른 회로를 제안하였다. 두 회로의 차이를 설명하기 위해 하나의 그림으로 정리해 보았다. 자동 생성한 자료이므로 세부 배선이나 수치는 100% 정확하다고 단정할 수는 없지만, 두 방식의 개념을 비교하는 데에는 도움이 된다.

5버튼 입력을 위한 두 가지 저항 인코딩 회로(수정판-1번 방식의 회로 오류를 바로잡음). 나는 2번 방식, 즉 풀업 저항과 버튼별 저항을 조합하는 방식을 쓰려고 한다.