Главная » Микроконтроллеры
Призовой фонд
на май 2017 г.
1. Тестер компонентов MG328
Паяльник
2. Осциллограф DSO138
Паяльник
3. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
4. 100 руб.
От пользователей

Матричная клавиатура

Зачастую свободных выводов микроконтроллера не хватает для подключения необходимого количества кнопок. При непосредственном соединении для n кнопок надо выделить столько же линий ввода-вывода, что не всегда возможно. Для более рационального использования линий портов можно воспользоваться матричной схемой подключения на рис.1. В данном случае матрица, подключённая к порту D, имеет размер 4*4=16 кнопок (4 строки r0…r3 и 4 столбца с0…с3). Линии PD0…PD3, являющиеся строками r0…r3, всегда настроены на ввод, и подтянуты к шине питания резисторами R (типичный номинал 4,7…10 кОм). С них и производится считывание состояния кнопок SB1-SB16. На линиях PD4…PD7 (столбцы с0…с3) поочерёдно формируется сигнал логического нуля. Первоначально низкий уровень устанавливается на столбце с0, а на всех остальных столбцах при этом Z-состояние. Теперь только при нажатии кнопок этого столбца (SB1…SB4) на линиях строк r0…r3 может возникнуть низкий логический уровень. Далее логический 0 выставляется на столбце с1 и сканируются группа кнопок SB5…SB8 и т.д. Точно такой же алгоритм опроса кнопок применяется и для любой другой матричной клавиатуры не зависимо от числа строк и столбцов. В общем случае количество кнопок n является произведением числа строк и столбцов. Так, например, матрица 2*2 (4 линии) будет содержать 4 кнопки. Но с другой стороны столько же линий ввода-вывода понадобится и для непосредственного подключения того же числа кнопок. Таким образом, экономия выводов начинает проявляться при числе кнопок, превышающем 4…6, и становится ещё более существенной с ростом их количества.

Матричная схема подключения кнопок
Рис.1 Матричная схема подключения кнопок

Элементы VD1…VD4, и R1…R4 не являются обязательными на схеме. Диоды служат для защиты от короткого замыкания между линиями строк и столбцов. Если, например, при нажатии на кнопку SB1 (в момент сканирования столбца c0) линия строки r0 вдруг окажется настроенной на вывод и на ней будет высокий логический уровень, то по цепи c0r0 начнет протекать недопустимо большой ток. Хотя логика программы не допускает такого режима работы, по разным причинам это все-таки может произойти. Поэтому, по крайней мере, при отладке программы диоды не будут лишними. Если емкость монтажа, приведенная к выводам PD3…PD0, не слишком велика, то сопротивления подтяжки к шине питания, вполне можно заменить внутренними “pull-up” резисторами. Для этого необходимо установить соответствующие разряды в регистре PORTD, когда линии настроены на ввод.

Пример подпрограммы сканирования матричной клавиатуры

.def button = R16 ;регистр с кодом нажатой кнопки
     .def temp   = R17 ;регистр для промежуточных операций
      
     ldi   temp,high(RAMEND) ;инициализация стека 
     out   SPH,temp
     ldi   temp,low(RAMEND)
     out   SPL,temp
    .
     clr   temp    ;настраиваем линии порта D на ввод
     out   DDRD,temp
     ldi   temp, (1 << PD0)|(1 << PD1)|(1 << PD2)|(1 << PD3)
     out   PORTD,temp
    .
     rcall btn_pol 
    .

;     Подпрограмма опроса матричной клавиатуры 
; R16 – номер нажатой кнопки на выходе из подпрограммы,
;  если ни одна кнопка не нажата, то R16=0; 
;  если нажаты две и более кнопок, то R16=0xFF
; R17 – регистр для определения номера строки
; R18 – регистр для задания номера столбца
; R19 – счётчик столбцов	
; R20 – регистр для промежуточных операций

btn_pol: 
clr   R16      ;обнуляем регистры с кодом нажатой 
clr   R19      ;кнопки и номером столбца
ldi   R18,0x0F ;очищаем регистр данных PORTD порта D
out   PORTD,R18       
ldi   R18,0x00010000 
bp1: out   DDRD,R18 ;настраиваем на вывод линию соответствующего                                   
nop            ;столбца через регистр DDRD порта D
in    R17,PIND ;считываем состояние строк из регистра PIND     
com   R17       
andi  R17,0x0F ;выделяем значение 4-х строк 
ldi   R20,0    ;если ни одна кнопка в столбце не нажата,
breq  bp5      ;перемещаемся на следующий столбец
cpi   R17,0x01 ;если нажата кнопка в строке c0,
ldi   R20,1    ;то вычисляем её номер
breq  bp2
cpi   R17,0x02 ;если нажата кнопка в строке c1,
ldi   R20,2    ;то вычисляем её номер
breq  bp2
cpi   R17,0x04 ;если нажата кнопка в строке c2,
ldi   R20,3    ;то вычисляем её номер
breq  bp2
cpi   R17,0x08 ;если нажата кнопка в строке c3,
ldi   R20,4    ;то вычисляем её номер
brne  bp3  ;если нажато более одной кнопки, завершаем опрос bp2: tst   R16      ;если в предыдущих столбцах были нажаты 
breq  bp4                                                      bp3: ldi   R16,0xFF ;кнопки, то завершаем опрос с кодом 0xFF
      ret
bp4:  push  R19      ;иначе вычисляем номер кнопки, как
      lsl   R19      ;N = 4*column + row + 1 = 4*R19 + R20 + 1
lsl   R19
add   R20,R19
mov   R16,R20
pop   R19
bp5:  inc   R19
lsl   R18
cpi   R19,4    ;повторяем цикл опроса пока не будут
brne  bp1      ;опрошены все 4 столбца
ret

При всех преимуществах матричная схема подключения обладает и одним недостатком. С её помощью тяжело реализовать чтение комбинаций кнопок. В случае, когда на такой клавиатуре будут нажаты любые три кнопки, образующие между собой прямой угол (например, SB1,SB2,SB5), то программой опроса будет зафиксировано ложное нажатие кнопки, лежащей в свободном углу прямоугольника (в данном случае SB6). При определённом раскладе такой “фантомной” кнопкой может оказаться любая кнопка на клавиатуре.

Перейти к следующей части:

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
DD1 МК AVR 8-бит
ATmega8
1 Поиск в FivelВ блокнот
VD1-VD4 Диод4 Поиск в FivelВ блокнот
R, R, R, R Резистор4 Поиск в FivelВ блокнот
SB1-SB16 Тактовая кнопка16 Поиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Теги:

Котов Игорь Юрьевич Опубликована: 2012 г. 0 1
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (4) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Михаил #
А как организовать ввод алфавита как в мобильнике - несколько букв на кнопку ?
Ответить
0
ЮРИЙ #
В программе ошибки:
стр.31 должно быть ldi R18,0b00010000, после стр.36 должна быть cpi R17,0x00 - я так считаю. Разве можно между cpi и breq писать ldi?
Писал автору в личку ответов не получил.
Ответить
0
Alexander #
Разве можно между cpi и breq писать ldi?
Можно, ldi не меняет SREG
У автора есть неточности в листингах. Я многие алгоритмы из статей использую, некоторых пришлось корректировать, другие можно оптимизировать по скорости и размеру, но как правило в ущерб наглядности.
В целом цикл статей замечательный, автору спасибо.
Ответить
0
Юрий #
В данной программе не установлен вектор прерываний, обязательно ли его устанавливать или это просто кусок кода?
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическая мощность?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Программатор Pickit3
Программатор Pickit3
USB осциллограф DSO-2090 Набор 4WD Kit Bluetooth
вверх