Ovládač maticovej klávesnice

Záverečný projekt predmetu MIPS / LS2023 - Hortenzia Wollentová

Zadanie

Maticová klávesnica 4x4 - treba napísať rutiny pre načítanie hodnoty z maticovej klávesnice, vrátane detekcie stlačenia dvoch kláves súčasne. Predvedenie funkcie si vymyslite. 

Pripojenie maticovej klávesnice 4x4 k arduinu uno, napísanie rutín pre načítanie hodnoty z maticovej klávesnice v prostredí avr-studio. Komunikácia s PC je cez uart protokol. Ak sa stlačia dve a viac tlačidiel naraz, tak výpis detekcie viac stlačených kláves a následne čaká na ďalší vstup.

Vývojová doska ARDUINO-UNO.

Literatúra:

• Dokumentácia k doske Arduino UNO
• Dokumentácia k ATmega328p

Analýza a opis riešenia

Zapojila som maticovú klávesnicu, tak, že riadky sú pripojené na PC0-PC3 a stĺpce na PB0-PB3. Program hneď na začiatku vypíše PRESS A KEY, potom sníma stlačenie tlačidla. Ak zaznamená, že tlačidlo je stlačené, tak zapíše jeho súradnicu riadka a potom deteguje súradnicu stĺpca, ktorá sa tiež zapíše. Na každej súradnici je definovaný znak, ktorý sa vypíše, podľa stlačenia tlačidla a jeho daných súradníc. Ak je zosnímaných viacero riadkov alebo stĺpcov, t.j., ak je stlačená viac ako jedna klávesa, tak program vypíše hlášku pressed two or more keys. Komunikácia je zabezpečená cez UART protokol, na ktorý som využila knižnicu, ktorá nám bola poskytnutá počas semestra.

Schéma maticovej klávesnice.

Schéma zapojenia maticovej klávesnice.

Algoritmus a program

Algoritmus programu je....

AVR C-codeuart.huart.c

#define BAUD 9600
#include <avr/io.h>
#define F_CPU 16000000UL      
#include <util/delay.h>
#include <stdio.h>
#include "uart.h"

FILE mystdout = FDEV_SETUP_STREAM(uart_putc, NULL, _FDEV_SETUP_WRITE);

int main(void)
{
	uart_init();			//inicializacia uart
	stdout = &mystdout;     // funkcnost funkcie printf      
	
	int coll = 0;	
	int row = 0;			
	printf("PRESS A KEY\n");
	
	DDRC=0xF0;		//nastavenie PORTC ako input, riadky
	_delay_ms(5);
	PORTC=0x0F;
	_delay_ms(5);
			
	DDRB=0x0F;		//nastavenie PORTB ako output, stlpce
    _delay_ms(5);
    PORTB=0xF0;
    _delay_ms(5);
	
    while(1) {
		
		if (PINC != 0x0F) {			//detekcia stlacenia tlacidla riadok
			
			_delay_ms(50);
			row = PINC;				//zapis hodnoty riadku
						
			DDRC=0x0F;			//nastavenie PORTC ako output
			_delay_ms(1);
			PORTC=0xF0;
			_delay_ms(1);
			
			DDRB=0xF0;			//nastavenie PORTB ako input, aby sa mohla hladat suradnica stlpca
			_delay_ms(1);
			PORTB=0x0F;
			_delay_ms(1);
					
			if (PINB != 0x0F) {		//detekcia stlacenia stlpca
				
				_delay_ms(50);
				coll = PINB;
				
				if ((row != 0x30) && (row != 0x0F) &&				//ak je stlacenych viac ako 1 riadok, vypis, je stlacenych viac tlacidiel
				(row != 0x0E) && (row != 0x0D) && 
				(row != 0x0B) && (row != 0x07)) {
				printf("\npressed two or more keys\n");
				}
								
				else if ((coll != 0x30) && (coll != 0x0F) &&				//ked je stlaceny viac ako 1 stlpec vypis stlacenych viac tlacidiel
					(coll != 0x0E) && (coll != 0x0D) && 
					(coll != 0x0B) && (coll != 0x07)) {
					printf("\npressed two or more keys\n");
				}
			
				DDRB=0x0F;				//nastavenie PORTB ako output
				_delay_ms(1);
				PORTB=0xF0;
				_delay_ms(1);
			
				DDRC=0xF0;				//nastavenie PORTC ako input
				_delay_ms(1);
				PORTC=0x0F;
				_delay_ms(1);
				
				//zakodovanie konkretnych znakov klavesnice
				
				if((row == 0x0E) && (coll == 0x0E)) {				
					printf("1");
				}
				else if((row == 0x0E) && (coll == 0x0D)) {
					printf("2");
				}
				else if((row == 0x0E) && (coll == 0x0B)) {
					printf("3");
				}
				else if((row == 0x0E) && (coll == 0x07)) {
					printf("A");
				}
				else if((row == 0x0D) && (coll == 0x0E)) {
					printf("4");
				}
				else if((row == 0x0D) && (coll == 0x0D)) {
					printf("5");
				}
				else if((row == 0x0D) && (coll == 0x0B)) {
					printf("6");
				}
				else if((row == 0x0D) && (coll == 0x07)) {
					printf("B");
				}
				else if((row == 0x0B) && (coll == 0x0E)) {
					printf("7");
				}
				else if((row == 0x0B) && (coll == 0x0D)) {
					printf("8");
				}
				else if((row == 0x0B) && (coll == 0x0B)) {
					printf("9");
				}
				else if((row == 0x0B) && (coll == 0x07)) {
					printf("C");
				}
				else if((row == 0x07) && (coll == 0x0E)) {
					printf("*");
				}
				else if((row == 0x07) && (coll == 0x0D)) {
					printf("0");
				}
				else if((row == 0x07) && (coll == 0x0B)) {
					printf("#");
				}
				else if ((row == 0x07) && (coll == 0x07)) {
					printf("D");
				}
			}
		}
	}
	
	return(0);
}

void uart_init( void );
     
void uart_putc( char c );
void uart_puts( const char *s );

char uart_getc( void );

#include <avr/io.h>
#include <util/setbaud.h>

void uart_init( void ) 
{
    UBRR0H = UBRRH_VALUE;
    UBRR0L = UBRRL_VALUE;

#if USE_2X
    UCSR0A |= _BV(U2X0);
#else
    UCSR0A &= ~(_BV(U2X0));
#endif

    UCSR0C = _BV(UCSZ01) | _BV(UCSZ00); /* 8-bit data */
    UCSR0B = _BV(RXEN0) | _BV(TXEN0);   /* Enable RX and TX */
}


void uart_putc(char c) 
{
   if (c == '\n') 
    {
       uart_putc('\r');
    }
   loop_until_bit_is_set(UCSR0A, UDRE0); /* Wait until data register empty. */
   UDR0 = c;
}


void uart_puts(const char *s)
{
  while(*s!='\0'){
		uart_putc(*s);
		s++;
	}
}

char uart_getc(void) {
    loop_until_bit_is_set(UCSR0A, RXC0); /* Wait until data exists. */
    return UDR0;
}

Kompletný projekt:

Zdrojový kód: maticova klavesnica.rar

Overenie

Na používanie našej aplikácie stačí maticová klávesnica a terminál, do ktorého bude vypisovať stlačené klávesy. Postup vykonania programu je opísaný v sekcii popis riešenia. Na konci uvádzam fotku záverečnej obrazovky po vypísaní všetkých 16 kláves a stlačení viacerých kláves naraz.

Zapojenie.

Výpis znakov v terminály.