wiczenie 4 Klawiatura i wywietlacz ciekokrystaliczny Warszawa,

Transkrypt

1 wiczenie 4 Klawiatura i wywietlacz ciekokrystaliczny Warszawa,

2 IMiO PW, LPTM, wiczenie 4, Klawiatura i wywietlacz ciek okrystaliczny Cel wiczenia Celem $wiczenia jest zapoznanie si' z programow) obs ug) elektromechanicznej klawiatury w uk adzie matrycy M kolumn x N rz'dów, wspó prac) procedur obs ugi klawiatury i wywietlacza LCD, a tak1e sposobem realizacji wprowadzania do programu wielkoci numerycznych przy pomocy klawiatury i wywietlacza LCD. 2. Opis klawiatury Klawiatura systemu uruchomieniowego zawiera 24 przyciski i zrealizowana jest w uk adzie matrycowym - 6 kolumn x 4 rz'dy. Schemat klawiatury przedstawiony jest na Rys. 1, natomiast schemat ca ego modu u zawieraj)cego klawiatur' i wywietlacz LCD na Rys. 5. Rys. 1. Schemat ideowy klawiatury. Stan klawiatury przeczyta$ mo1na w procesie skanowania. Kolumny (Q1 Q6) s) wejciami, natomiast rz'dy (kbdin1 kbdin3) s) wyjciami. Jednorazowo mo1liwe jest przeczytanie stanu jednej kolumny (4 klawiszy). Dla przeczytania stanu kolumny nale1y na jej wejciu (Qx) wymusi$ stan 0 logiczne i przeczyta$ stan sygna ów wyjciowych kbdin1 kbdin3. Je1eli 1aden z klawiszy danej kolumny nie jest wcini'ty, to wszystkie sygna y wyjciowe b'd) mia u stan 1. W przypadku, gdy który z klawiszy skanowanej kolumny b'dzie wcini'ty, to odpowiadaj)cy mu sygna wyjciowy (kbdin1 kbdin3) b'dzie mia stan 0 logiczne. Przyk adowo, je1eli skanowana jest kolumna Q1 (sygna Q1 ma stan 0) i wcini'ty jest klawisz K7, to sygna kbdin1 b'dzie mia stan 0, natomiast pozosta e sygna y b'd) mia y stan 1. Sygna y Q1-Q6 s) sygna ami wyjciowymi rejestru U5 (Rys. 4). W celu przeczytania stanu danej kolumny nale1y do rejestru U5 wpisa$ s owo z 0 na pozycji danej kolumny, pozosta e bity musz) mie$ stan 1. Sposób okrelania adresu rejestru U5 zosta podany w instrukcji do wiczenia 3 Tabela 9 i 10. Odczyt stanu skanowanej kolumny realizowany jest przez bufor U4. Sposób okrelania adresu bufora U4 zosta podany w instrukcji do wiczenia 3 Tabela 9 i 10. Wyboru skanowanej kolumny klawiatury dokonuje si' przez zapisanie odpowiedniej wartoci do rejestru klawiatury U5 (w postaci binarnej liczba ta ma tylko jedno zero i 7 jedynek) np.:

3 IMiO PW, LPTM, wiczenie 4, Klawiatura i wywietlacz ciek okrystaliczny -3- mov A, # B ;Q4 = 0 mov DPTR, #adres_klaw ;adres_klaw = adres klawiatury A Odczytu stanu kolumny dokonujemy w sposób nast'puj)cy: mov movx DPTR, #adres_klaw ; adres_klaw = adres klawiatury Klawisze wykorzystywane w klawiaturze s) elementami elektromechanicznymi, a wi'c charakteryzuje je pewna spr'1ysto$. Zmianie stanu przejcia ze stanu zwarcia do rozwarcia i na odwrót towarzyszy$ b'dzie zawsze stan nieustalony dr1enie styku Rys. 2. Rys.2. Ilustracja dzia ania klawisza. W procedurze obs ugi klawiatury nale1y uwzgl'dni$ wyst'powanie stanów nieustalonych poprzez implementacj' odpowiedniej procedury antyodbiciowej. Zdetekowan) zmian' stanu klawisza nale1y potwierdzi$ po up ywie dostatecznie d ugiego czasu dla zakwalifikowania jej jako stabilnej. Czas trwania stanu nieustalonego t DB (Rys. 2) zale1y od sposobu realizacji styków i ich stanu i mo1e by$ do$ d ugi, nawet kilkadziesi)t milisekund. Skanowanie klawiatury z procedur) antyodbiciow) najwygodniej b'dzie zrealizowa$ wykorzystuj)c przerwanie czasowe licznika T0. Licznik T0 nale1y zaprogramowa$ tak, aby zg asza przerwania co kilka-kilkanacie ms, np. co 10 ms. W kolejnych wykonywaniach procedury obs ugi przerwania T0 nale1y skanowa$ kolejne kolumny klawiatury. W takim przypadku ka1da z kolumn skanowana b'dzie co 60 ms (5ms x 6 kolumn). Czas ten jest dostateczny dla osi)gni'cia stanu ustalonego zestyku ( > t DB ) po zmianie stanu. Porównanie stanu bie1)cego klawiszy skanowanej kolumny ze stanem w poprzednim skanie umo1liwi wykrywanie stabilnej zmiany stanu klawiszy. 3. Algorytm obsugi klawiszy Program obs ugi klawiatury musi wykrywa$ cztery stany: a) Klawisz nie by wcini'ty w poprzednim skanie a aktualnie jest wcini'ty t' zmian' stanu trzeba potwierdzi$ w nast'pnym skanie. b) Klawisz by wcini'ty w poprzednim skanie i aktualnie jest wcini'ty stan stabilny wcini'cia. Trzeba sprawdzi$, czy kod klawisza zosta ju1 wys any na wywietlacz (struktura danych musi umo1liwia$ zapis takiej informacji). Je1eli nie, to nale1y

4 IMiO PW, LPTM, wiczenie 4, Klawiatura i wywietlacz ciek okrystaliczny -4- wys a$ kod wcini'tego klawisza i zapisa$ informacj' o wys aniu kodu. Je1eli kod zosta wys any poprzednio, to nie robi$ nic. c) Klawisz by wcini'ty w poprzednim skanie a aktualnie nie jest wcini'ty t' zmian' stanu trzeba potwierdzi$ w nast'pnym skanie. d) Klawisz nie by wcini'ty w poprzednim skanie i aktualnie nie jest wcini'ty stan stabilny puszczenia klawisza. Nale1y skasowa$ informacj' o wys aniu kodu na wywietlacz, gdy1 w przeciwnym przypadku klawisz b'dzie "nieczynny" w przypadku ponownego wcini'cia. Zgodno$ stanu w kolejnych skanach (stany b) oraz d)) powoduje okrelone dzia anie, niezgodno$ (stany a) oraz c)) powoduje wy )cznie zapisanie nowego stanu klawiszy w strukturze danych klawiatury. 4. Struktura danych Do zapami'tania stanu jednej kolumny klawiatury wystarczy jeden bajt. M odsza jego cz'$ przechowuje aktualny stan klawiszy (wcini'ty - 0, wycini'ty - 1), odczytany w ostatnim skanie, a starsza informacj' o wys aniu kodu klawisza na wywietlacz. Na Rys. 3. przedstawiony jest przyk adowy bajt pami'taj)cy stan danej kolumny klawiatury. Rys. 3. Bajt jednej kolumny w strukturze danych klawiatury Zawarto$ bajtu na Rys. 3. wskazuje, 1e wcini'ty jest tylko jeden klawisz (ten, któremu odpowiada bit równy 0 w m odszej cz'ci bajtu), oraz 1e kod tego klawisza zosta ju1 wys any na wywietlacz. Przyj'to tu konwencj', 1e 1 w starszej cz'ci bajtu oznacza, 1e kod klawisza zosta ju1 wys any na wywietlacz, a 0, 1e klawisz nie by jeszcze obs u1ony. Ponadto za o1ono, 1e je1eli stan danego klawisza zapisany jest np. w najstarszym bicie m odszej cz'ci bajtu (bit nr 3), to informacja o wys aniu kodu tego klawisza na wywietlacz jest umieszczona w najstarszym bicie starszej cz'ci bajtu (bit nr 7), itd. Wykrycie czterech sytuacji opisanych w poprzednim punkcie nast'puje przez porównanie aktualnego stanu kolumny klawiatury ze stanem zapisanym w ostatnim skanie tej kolumny. Potrzeba zatem szeciu bajtów na zapisanie informacji o ca ej klawiaturze (6 kolumn). Struktura danych klawiatury musi zosta$ odpowiednio zainicjowana przed rozpocz'ciem

5 IMiO PW, LPTM, wiczenie 4, Klawiatura i wywietlacz ciek okrystaliczny -5- przegl)dania klawiatury: 1aden klawisz nie jest wcini'ty, a na wywietlacz nie wys ano 1adnego kodu, zatem bajt odpowiadaj)cy ka1dej z kolumn to: B. 5. Komunikacja klawiatura-wywietlacz Komunikacj' z wywietlaczem dobrze jest zorganizowa$ w postaci "skrzynki pocztowej - mailbox" (jeden bajtu pami'ci) oraz wskapnika zaj'toci skrzynki (1 bit). W skrzynce tej procedura obs ugi klawiatury przekazywa a b'dzie kod wcini'tego klawisza do procedury obs ugi wywietlacza. Kod klawisza sk ada si' z numeru kolumny (starsza cz'$ bajtu) i numeru klawisza w kolumnie (m odsza cz'$ bajtu). Ze skrzynk) stowarzyszony jest wskapnik zaj'toci (1 bit) wskazuj)cy, czy skrzynka jest pusta (0 - mailbox_empty), czy pe na (1 - mailbox_full). WskaPnik ten ustawia procedura obs ugi klawiatury po wpisaniu kodu znaku do skrzynki, natomiast kasuje procedura obs ugi wywietlacza po pobraniu kodu ze skrzynki. W przypadku z o1onych programów mo1e si' zdarzy$, 1e procedura odbieraj)ca znaki (tu jest to procedura obs ugi wywietlacza) nie zd)1y odebra$ wys anego znaku przed wprowadzeniem z klawiatury nast'pnego znaku. Przed wys aniem znaku procedura obs ugi klawiatury powinna wi'c sprawdza$, czy wys any ostatnio znak zosta ju1 odebrany. Je1eli nie to trzeba by zorganizowa$ przejciowe przechowywanie generowanych znaków tak, aby procedura odbieraj)ca mog a je w stosownym czasie odebra$. Profesjonalne rozwi)zanie problemu komunikacji pomi'dzy procesami to zorganizowanie bufora porednicz)cego w postaci struktury danych zwanej FIFO (First-In-First-Out). Wykracza to jednak poza zakres merytoryczny Laboratorium. W programie pisanym w ramach tego wiczenia zak ada si', 1e procedura odbieraj)ca zawsze zd)1y odebra$ wys any znak przed wprowadzeniem nast'pnego. 6. Zadania do wykonania a) na ocen- dostateczn.: Napisa$ program obs ugi klawiatury z wykorzystaniem przerwania czasowego licznika T0 z implementacj) procedury przeciwodbiciowej. Program g ówny ma wysy a$ kody wcini'tych klawiszy wed ug Rys. 4. (0-9, A-F, pozosta e klawisze generuj) spacj') na wywietlacz LCD (kierunek przesuwania "kursora" w prawo) w tym celu nale1y wykorzysta$ program uruchomiony w ramach wiczenia 3 (wywietlacz LCD). Po zape nieniu pierwszej linii przej$ do drugiej linii wywietlacza. Po zape nieniu drugiej linii wyczyci$ ekran i zacz)$ od pocz)tku. UWAGA! Nale1y pami'ta$, 1e do wywietlacza LCD nale1y przesy a$ kody ASCII znaków, które maj) by$ wywietlone w programie g ównym nale1y wi'c przekodowa$ otrzymane kody klawiszy na znaki ASCII odpowiadaj)cym im znaków. b) na ocen- dobr.: jak w zadaniu a) z tym, 1e wprowadzanie na wywietlacz rozpoczyna si' w lewym górnym rogu a po zapisaniu górnej linii nast'pne znaki wprowadzane s) na ostatni) pozycj' linii (prawy górny róg) z jednoczesnym przesuni'ciem tekstu linii o jedn) pozycj' w lewo. Wprowadzenie znaku Enter prze )cza lini' wywietlania wprowadzanych znaków z pierwszej na drug), a z drugiej na pierwsz), z jednoczesnym czyszczeniem linii i rozpoczyna wprowadzanie znaków od lewej strony.

6 IMiO PW, LPTM, wiczenie 4, Klawiatura i wywietlacz ciek okrystaliczny -6- c) na ocen- bardzo dobr.: napisa$ program wprowadzania 4 sta ych numerycznych (S1 S4) w formacie SX= +/-x,xxx, np. S1=-2,345 z mo1liwoci) edycji wprowadzanej wartoci (klawisz BS). d) na ocen- bardzo dobr. (alternatywnie): napisa$ program konwersji liczb 16-bitowych z kodu heksadecymalnego kod dziesi'tny. Wcini'cie klawisza S1 rozpoczyna wprowadzanie liczby pojawia si' komunikat S1=. Wprowadzona liczba zakovczona znakiem H jest liczb) w kodzie heksadecymalnym sprawdzenie poprawnoci, zamiana na kod dziesi'tny i wywietlenie wyniku. Liczba bez znaku H na kovcu jest liczb) w kodzie dziesi'tnym sprawdzenie poprawnoci, konwersja na kod heksadecymalny i wywietlenie wyniku. UWAGA: Prosz' pami'ta$, programowanie to algorytm + struktury danych. Reszta to kodowanie programu. Prosz' wi'c rozpocz)$ od dok adnego przemylenia zadania i opracowania sensownego algorytmu realizacji zadania oraz odpowiedniej dla niego struktury danych. Rys.4. Uk ad klawiatury

7 IMiO PW, LPTM, wiczenie 4, Klawiatura i wywietlacz ciek okrystaliczny -7- Rys. 5. Schemat ideowy pakietu DBLCD