2.1.2. Принципы считывания данных с матричной клавиатуры с помощью микроконтроллера avr атmega128 в режиме программного опроса.

При использовании большого количества кнопок управления целесообразно применить матричную схему подключения клавиатуры, сходную с приведенной на рисунке 2.2. В данной схеме 16-ти клавишная клавиатура 44 соединяется выводами с портом ввода/вывода Е. Причем, линии 4 – 7 порта Е настроены как выходные и обозначаются соответственно PORTE.4 – PORTE.7, а линии 0 – 3 – как входные (PINE.0 – PINE.3). Горизонтальные линии матрицы через токоограничительные резисторы подключены к положительному полюсу источника питания (+5 В).

Рисунок 2.2 – Принципиальная схема подключения матричной

клавиатуры к микроконтроллеру

Нажатие одной из клавиш замыкает в соответствующей позиции горизонтальную и вертикальную сигнальную линии. Если на вертикальную линию был подан уровень напряжения, соответствующий “логическому нулю”, то при нажатии клавиши на горизонтальной линии также установится низкий уровень напряжения. Алгоритм опроса нажатия клавиши сводится к поочередной установке низких уровней напряжения на вертикальных линиях (PORTE.4 – PORTE.7) матрицы (см. временные диаграммы управляющих сигналов на рисунке 2.3) и считывании информации об уровне сигнала на горизонтальных линиях (PINE.0 – PINE.3).

Рисунок 2.3 – Временные диаграммы сигналов на выходных линиях (PORTE.4 – PORTE.7) порта Е при опросе матричной клавиатуры 4*4

Рассмотрим пример проверки нажатия одной из клавиш первого и второго (крайних справа) столбцов матричной клавиатуры, схема подключения которой приведена на рисунке 2.2 (адреса портов указаны в таблице 1.1):

. . .

ldi R19,0b11110000 Загрузить константу F0h в R19;

ldi R20,0b11100000 Загрузить константу Е0h в R20;

ldi R21,0b11010000 загрузить константу D0h в R21;

ldi R22,0b00001111 загрузить константу 0Fh для маскирования в R16;

out 02,R19 настройка линий E_0-3 на ввод, а E_4-7 – на вывод;

lbl1: метка перехода для повторения опроса;

out 03,R20 установить в 0 уровень напряжения на линии PORTE.7, соответствующей первому столбцу клавиатуры;

nop установить задержку в один такт;

in R17,01 считать данные из регистра PINE в R18;

out 03,R21 установить в 0 уровень напряжения на линии PORTE.6, соответствующей второму столбцу клавиатуры;

nop установить задержку в один такт;

in R18,01 считать данные из регистра PINE в R18;

and R17,R22 обнулить неинформативную старшую тетраду в R17;

and R18,R22 обнулить неинформативную старшую тетраду в R18;

cp R17,R22 сравнить значение в регистре R17 со значением 0Fh;

brne lbl2 выполнить переход на метку lbl2, если R18 ≠ 0Fh (одна или несколько клавиш первого столбца клавиатуры нажаты);

cp R18,R22 сравнить значение в регистре R18 со значением 0Fh.

brne lbl2 выполнить переход на метку lbl2, если R18 ≠ 0Fh (одна или несколько клавиш второго столбца клавиатуры нажаты);

rjmp lbl1 переход на метку lbl1 для повторения процедуры опроса;

lbl2: метка выхода из процедуры опроса.

. . .

Если в результате процедуры опроса в битах младших тетрад регистров R17 и/или R18 будут находиться 0, то это будет свидетельствовать о нажатии клавиш, позиции которых можно определить исходя из схемы, изображенной на рисунке 2.1, и номеров обнуленных разрядов в тетрадах.

Процедуру опроса матричной клавиатуры 34 необходимо выполнять только с использованием ассемблерных команд, которые (в отличие от их эквивалентов на языке С) не преобразуют значения битов в старших тетрадах порта Е.