Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Urządzenia operatorskie. Urządzenia operatorskie 2/46 Wejścia informacji Wyjścia informacji.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Urządzenia operatorskie. Urządzenia operatorskie 2/46 Wejścia informacji Wyjścia informacji."— Zapis prezentacji:

1 Urządzenia operatorskie

2 Urządzenia operatorskie 2/46 Wejścia informacji Wyjścia informacji

3 Źródła informacji: klawiatury stykowe (klasyczne, słabej jakości); kontaktronowe (lepsze, wady łączenia); hallotronowe (dobre ale drogie); membranowe,foliowe (popularne, estetyczne, praktyczne); pojemnościowe zadajniki (stabilne) kołowe (kodowane lub nie); dip-switche; przełączniki, przyciski. Urządzenia operatorskie - wejścia 3/46

4 Urządzenia operatorskie - wejścia 4/46 Sposoby obsługi klawiatur i zadajników: a) programowy bezpośredni odczyt/przeglądanie; b) programowe przeglądanie matrycy klawiszy/zadajników; c) klawiatura autonomiczna z możliwością wykorzystania przerwań.

5 Urządzenia operatorskie - wejścia 5/46 Ad a) bezpośredni odczyt/przeglądanie Zaleta - duża prostota obsługi. Wada - przy większej liczbie styków zużywa się zbyt dużo buforów. Rozwiązanie stosowane tylko przy b. małej liczbie odczytywanych klawiszy.

6 Urządzenia operatorskie - wejścia 6/46 Przykładowy algorytm obsługi klawiatury: A IN[portwe] START T opóźnienie k ms A IN[portwe] T likwidacja skutków drgań styków N N oczekiwanie na klawisz A= b ? 1

7 Urządzenia operatorskie - wejścia 7/46 B:=0 RR A CY = 0 ? T B:=B+1 kod_klaw:=B opóźnienie k ms A IN[portwe] N KONIEC oczekiwanie na zwolnienie klawisza N T 1 dekodowanie klawisza A= b ?

8 Urządzenia operatorskie - wejścia 8/46 Drgania styków można także eliminować odpowiednim układem sprzętowym: Uk t Uwe t t

9 Urządzenia operatorskie - wejścia 9/46 Realizacja przykładowego algorytmu w asemblerze Z80: et1: ina,(portwe);pierwszy odczyt portu klawiszy cp255;czy sa zwarte styki jrz,et1;skok jesli nie - czekaj calldelay10ms;opoznienie ina,(portwe);ponowny odczyt cp255;czy sa nadal zwarte styki jrz,et1;skok jesli nie - czekaj ldb,0;rozpoczecie dekodowania dekod: rra;przesuw bitow do CY jrnc,kod;skok gdy CY=0 incb jrdekod;sprawdz nastepny bit kod: lda,b ld(kod_klaw),a;zapisz kod klawisza czekaj: calldelay10ms;opoznienie ina,(portwe);kontrolny odczyt portu klawiszy cp255;czy sa jeszcze zwarte styki jrnz,czekaj;skok jesli tak koniec:

10 Urządzenia operatorskie - wejścia 10/46 Możliwe modyfikacje tego algorytmu - programu: 1. po ponownym odczycie stan A porównuje się nie z 255 ( b), ale z wynikiem pierwszego odczytu, zapamiętanym w pomocniczym rejestrze: et1: ina,(portwe);pierwszy odczyt portu klawiszy cp255;czy sa zwarte styki jrz,et1;skok jesli nie - czekaj ldb,a;przechowanie stanu klawiszy w B calldelay10ms;opoznienie ina,(portwe);ponowny odczyt cpb;czy stan identyczny z poprzednim jrnz,et1;skok jesli nie - czekaj

11 Urządzenia operatorskie - wejścia 11/46 2. wyszukanie wszystkich wciśniętych klawiszy - tworzy się listę kodów klawiszy - wymagany jest 9-bajtowy bufor klawiszy, przechowujący listy aktualnie zwartych styków, lista kończy się bajtem 0FFh: ldb,8;B=ilosc bitow do przejrzenia ldc,0;C=kod/numer bitu ldhl,key_buf;HL->poczatek listy aktywnych kl. dekod: rra;przesuw bitow do CY jrc,niekod;skok gdy CY=1 ld(hl),c;dopisanie kodu z C do listy inchl niekod: incc djnzdekod;sprawdz nastepny bit ld(hl),255;wpisanie znacznika konca listy

12 Urządzenia operatorskie - wejścia 12/46 Wykorzystanie przerwań zegarowych do odczytu i eliminacji drgań styków klawiatury Założenia do przykładu: do 8 klawiszy wczytywanych poprzez ten sam port portwe, przerwania zegarowe o okresie rzędu kilku milisekund. Wymagane jest użycie przynajmniej 2 zmiennych: klaw - podającej aktualny stabilny stan klawiatury; tmpklaw - rejestrującej zmiany stanu klawiszy, odczytanego z portwe

13 Urządzenia operatorskie - wejścia 13/46 wewnątrz P.O.P. należy zrealizować następujące działania: A=tmpklaw ? A IN[portwe] START T N klaw Atmpklaw A RETURN N T ewentualne dekodowanie stanu klawiszy działania opcjonalne inne działania procedury obsługi przerwania zegarowego A= b ?

14 Urządzenia operatorskie - wejścia 14/46 Ad b) przeglądanie matrycy klawiszy/zadajników przykład matrycy klawiszy 8x8 (64 klawisze)

15 Urządzenia operatorskie - wejścia 15/46 Prosta matryca klawiatury ma następującą wadę: eliminacja błędnych odczytów:

16 Urządzenia operatorskie - wejścia 16/46 Przykładowy algorytm obsługi przez program główny (bez przerwań) matrycy 8x8 niestabilnych klawiszy (przycisków) : B OUT[portwy] A IN[portwe] START T opóźnienie k ms A IN[portwe] T RR B C:=C+8 szukanie wciśniętego klawisza likwidacja skutków drgań styków N N N B:= b C:=0 T przejście do następnej kolumny/wiersza matrycy A= b ? C = 64 ? AB

17 Urządzenia operatorskie - wejścia 17/46 opóźnienie k ms A IN[portwe] N KONIEC oczekiwanie na zwolnienie klawisza kod_klaw C T B:= b B OUT[portwy] wyłączenie pobudzeń matrycy RR A T C:=C+1 N dekodowanie klawisza CY = 0 ? A= b ? AB

18 Urządzenia operatorskie - wejścia 18/46 Korzystniejsze jest użycie przerwań zegarowych ponieważ: nie ma jałowego oczekiwania w pętli na klawisz lub jego zwolnienie; okres przerwań zegarowych sprzyja stabilizacji sygnałów na rozległych połączeniach matrycy klawiszy; łatwiej jest eliminować drgania styków na drodze programowej; użycie przerwań zegarowych wymaga zastosowania bufora stanu klawiatury w pamięci RAM, co ułatwia późniejszą interpretację jej stanu.

19 Urządzenia operatorskie - wejścia 19/46 Prosty algorytm obsługi matrycy klawiszy w przerwaniach zegarowych z podwójnym buforowaniem: A IN[portwekl] START T M[bsk+lk] AM[brk+lk] A N lk:=(lk+1)mod nk operacje startowe procedury obsługi przerwania zegarowego odczyt odpowiedzi matrycy na pobudzenie wysłane wcześniej porównanie nowego odczytu z buforem roboczym, aktualizacja wpisu w buforze roboczym albo stanu modyfikacja licznika kolumn matrycy/indeksu buforów A A=M[brk+lk]?

20 Urządzenia operatorskie - wejścia 20/46 lk=0 ? T RETURN N dekodowanie stanu klawiatury (wykonywane co nk przerwań) inne działania procedury obsługi przerwania zegarowego operacje końcowe procedury obsługi przerwania zegarowego lk OUT[portwykl] wysłanie nowego pobudzenia do matrycy, zał: sprzętowy dekoder NB 1zN A

21 Urządzenia operatorskie - wejścia 21/46 Ad c) Klawiatury autonomiczne Charakteryzują się one: - sprzętowym układem przeglądania klawiszy (tzw. sekwenter); - możliwością włączenia w system przerwań mikroprocesora; - różnymi funkcjami dodatkowymi zrealizowanymi sprzętowo (autorepeat, eliminacja drgań styków, programowanie funkcji); - odciążają oprogramowanie systemowe; - komunikacja z systemem mikroprocesorowym łączem równoległym lub szeregowym.

22 Urządzenia operatorskie - wejścia 22/46 Przykładowy schemat klawiatury 64 klawiszy zrealizowany w TTL:

23 Urządzenia operatorskie - wejścia 23/46 Klawiatura PC na mikrokontrolerze:

24 Urządzenia operatorskie - wyjścia 24/46 Rodzaje informacji wyjściowej: a) binarna (stany on/off różnych składników systemu, alarmy itp.); b) znakowa (cyfrowa lub tekstowa, np. o zmierzonych wielkościach analogowych).

25 Urządzenia operatorskie - wyjścia 25/46 Ad a) Informacja binarna Stosuje się różnego rodzaju sygnalizację: - diody świecące LED; - miniaturowe żarówki / LEDy mocy; - sygnały akustyczne;

26 Urządzenia operatorskie - wyjścia 26/46 Sterowanie diodami LED:

27 Urządzenia operatorskie - wyjścia 27/46 Sterowanie miniaturowymi żarówkami: Należy korzystać z tranzystorów ze względu na prąd uderzeniowy przy włączaniu "zimnej" żarówki (ok. 10 razy większy od nominalnego)

28 Urządzenia operatorskie - wyjścia 28/46 Sygnalizacja dźwiękowa: "niewielkiej mocy" - elementy piezoceramiczne sterowane bitami rejestru portu wyjściowego (wyjściowe przebiegi okresowe albo wbudowane generatory); "dużej mocy" - różnego rodzaju syrenki włączane przekaźnikami lub kluczami półprzewodnikowymi werbalna - układy pamiętające i odtwarzające sekwencje dźwiękowe.

29 Urządzenia operatorskie - wyjścia 29/46 Ad b) Informacja znakowa Stosowane rozwiązania: - wyświetlacze segmentowe LED: - sterowane statycznie - sterowane dynamicznie; - wyświetlacze mozaikowe LED; - wyświetlacze LCD segmentowe; - wyświetlacze LCD mozaikowe.

30 Urządzenia operatorskie - wyjścia 30/46 Wyświetlacze segmentowe LED - zespoły diód LED o wspólnej jednej elektrodzie: WA albo WK. Zalety wyświetlaczy LED: Wady wyświetlaczy LED: - długa żywotność; - duży pobór mocy; - duży zakres temperatur pracy; - kontrast zależny od oświetlenia zewn. - duża częstotliwość pracy; - brak refleksów świetlnych;

31 Urządzenia operatorskie - wyjścia 31/46 Sterowanie można realizować statycznie - w sposób analogiczny do sterowania pojedynczymi diodami LED (wygodniejsze są układy WA). Do uzyskania potrzebnych znaków na wyświetlaczu segmentowym stosuje się: - bezpośrednie sterowanie segmentami - cyfry, niektóre litery, symbole; - standardowe dekodery sprzętowe - tylko cyfry, czasem litery/symbole.

32 Urządzenia operatorskie - wyjścia 32/46 Przykład statycznego sterowania wyświetlaczami przy użyciu 7447: seria TTL: 46, 246, 247, 48, 248, 249; seria CMOS: 4055, 4547, 4558.

33 Urządzenia operatorskie - wyjścia 33/46 z zatrzaskiem na cyfrę BCD: 4056, 4511, 4543, 4544, 4513

34 Urządzenia operatorskie - wyjścia 34/46 Dynamiczne sterowanie wyświetlaczami LED Cechy: równolegle połączone linie segmentów wszystkich pozycji wyświetlacza; wspólne elektrody poszczególnych pozycji sterowane niezależnie; mniejsza liczba elementów sterujących - oszczędności; prostsza sieć połączeń - oszczędności; wymaga buforowania wyświetlanej informacji; trudniejsze sterowanie - rozbudowany program albo specjalny sterownik sprzętowy; stosowane także w przypadku grup pojedynczych LED.

35 Urządzenia operatorskie - wyjścia 35/46 W1W3W2W4W1W2 stan linii segmentowych W1 W2 W3 W4 WG TOTO TPTP zasada pracy: W1, W2, W3, W4 – sterowania wspólnych elektrod kolejnych pozycji wyświetlacza WG – okresy wygaszania międzysegmentowego T P – okres powtarzania T O – okres obsługi

36 Urządzenia operatorskie - wyjścia 36/46 Aby uzyskać podobną jak przy sterowaniu statycznym obserwowaną jasność świecenia segmentów LED należy stosować impulsowo prąd segmentu k-krotnie większy (tzw. forsowanie prądu). Częstotliwość powtarzania dla pojedynczego wyświetlacza powinna być większa od Hz (T P < 2,5ms), wynika to ze zdolności postrzegania oka ludzkiego. Przy N wyświetlaczach w zestawie, otrzymujemy częstotliwość obsługi: f O > Nf P

37 Urządzenia operatorskie - wyjścia 37/46 Przykład algorytmu obsługi zestawu 8 wyświetlaczy w przerwaniach zegar. założenia: - częstotliwość przerwań zegarowych f C 8 40Hz = 320Hz; - pozycje wyświetlacza są wybierane kodem poprzez port portselcyfr; - informację wyświetlaną wpisuje się do portu portwysw; - struktury danych: bufor wyświetlacza bufwy przechowuje informacje (W0..W7) wyświetlane na poszczególnych pozycjach wyświetlacza jako: kody segmentowe, kody specjalne, cyfry BCD (pojedyncze lub pary).

38 Urządzenia operatorskie - wyjścia 38/46 A OUT[portselcyfr] START lw:=(lw+1) mod 8 A M[bufwy+lw] RL sw RETURN inne działania procedury obsługi przerwania zegarowego operacje końcowe procedury obsługi przerwania zegarowego operacje startowe procedury obsługi przerwania zegarowego wyłączenie wszystkich pozycji wyświetlacza wysłanie do portwysw informacji o stanie kolejnej pozycji wyświetlacza, przygotowanie nowej wartości selektora sw aktualizacja portselcyfr - włączenie kolejnej pozycji wyświetlacza A:= b inne działania procedury obsługi przerwania zegarowego A OUT[portwysw] sw OUT[portselcyfr]

39 Urządzenia operatorskie - wyjścia 39/46 Przykładowa realizacja sprzętowa: - wyświetlacz typu WA

40 Urządzenia operatorskie - wyjścia 40/46 Przykładowa realizacja sprzętowa: - wyświetlacz typu WK

41 Urządzenia operatorskie - wyjścia 41/46

42 Urządzenia operatorskie - wyjścia 42/46 Wyświetlacze mozaikowe LED. Umożliwiają one przedstawianie różnych znaków i symboli w matrycy 5x7, 5x8 itp. pikseli. Sterowanie nimi może być zrealizowane jako: - sterowanie dynamiczne kolejnymi kolumnami pikseli (dostępne są scalone generatory znaków np.7304xx); - sterowanie statyczne lub dynamiczne całymi matrycami zintegrowanymi z lokalnymi sterownikami.

43 Urządzenia operatorskie - wyjścia 43/46 Wyświetlacze LCD segmentowe i mozaikowe. Zalety LCD: - "bezprądowe" sterowanie, mały pobór mocy; - stały kontrast niezależny od oświetlenia zewnętrznego; - możliwość uzyskania dowolnych kolorów przez filtry barwne; - tanie; - mogą być podświetlane od tyłu. Wady LCD: - duża bezwładność odpowiedzi (10-20ms czas włączenia, ms czas wyłączenia); - powierzchnia wyświetlacza dająca refleksy świetlne; - mały zakres temperatur pracy; - wymagają do pracy przebiegu prostokątnego ok. 32Hz.

44 Urządzenia operatorskie - wyjścia 44/46 zasada pracy wyświetlacza LCD

45 Urządzenia operatorskie - wyjścia 45/46 Do sterowania wyświetlaczy segmentowych można używać rejestrów zatrzaskowych i bramek XOR. Dostępne są także scalone sterowniki wyświetlaczy LCD zwykłe i z zatrzaskiem , 4543, Mozaikowe wyświetlacze LCD są dostępne w dwóch odmianach: - 1,2 lub 4 wierszowe np. po 16 (20) znaków w linii; - ekrany o rozdzielczościach jak w komputerach laptop, palmtop itp. Wyświetlacze takie są zintegrowane z odpowiednimi sterownikami, z którymi mikroprocesor komunikuje się normalnym łączem równoległym, umożliwiającym przesył danych i rozkazów programujących sterownik. Przykładowe sterowniki: ; - PCF8566, PCF8576, PCF8577, PCF8578 (wszystkie z I2C).

46 Urządzenia operatorskie - wyjścia 46/46 Wyświetlacze pseudoanalogowe. Do reprezentacji wielkości analogowych są niekiedy stosowane wskaźniki linijkowe typu LED lub LCD np.: - sterowane cyfrowo dekodery NB-->1zN: 7442 (10), (16), itd.; - sterowany analogowo UL skala z 16 diód LED; - sterowany cyfrowo 4754V - skala 18 elementów LCD. Tzw. linijka może też być jednym z dodatkowych elementów wyświetlacza segmentowego LCD.

47 Przyciski 47/27 Konstrukcje klawiszy klawisze stykowe: styki rozwiernerozpórka styków gniazdo żarówki podświetlenia zapadka bistabilna podstawa

48 Przyciski 48/27 Konstrukcje klawiszy klawisze z mikroprzełącznikami: mikroswitch podstawa ze stykami membrana silikonowa z elementem przewodzącym

49 Przyciski 49/27 Konstrukcje klawiszy klawisze kontaktronowe: kontaktron pierścień magnesu kontaktron magnes podstawa

50 Przyciski 50/27 Konstrukcje klawiszy klawisze hallotronowe: podstawa hallotron miniaturowy magnes

51 Przyciski 51/27 Konstrukcje klawiatur klawiatura membranowa (foliowa): - zewnętrzna folia dekoracyjna (A), zwykle pokryta sitodrukiem; - folia bazowa (C, E), poliestrowa z nadrukowanymi połączeniami i polami kontaktowymi, nad którymi umieszcza się membrany metalowe (M), czasem także z diodami LED SMT (G); - folie dystansowa (B) i montażowa (D) - obustronnie samoprzylepne folie konstrukcyjne; - wstążka przyłączeniowa w rastrze 2,54 1,25 lub 1,0mm. EP9/2006

52 Przyciski 52/27 Konstrukcje klawiatur klawiatura STK: - na bazie płytki PCB (H) z mikroprzełącznikami (I); - przykryta folią dekoracyjną (A) lub matą silikonową; - możliwości użycia różnych typów mikroprzełączników (o żywotności przełączeń, podświetlanych, itp.); - dopasowanie do grubości mikroprzełączników za pomocą folii dystansowej (B) oraz płytki dystansowej (F); - łatwość zintegrowania z wyświetlaczami i innymi elementami panelu operatorskiego. EP9/2006

53 Przyciski 53/27 Konstrukcje klawiatur klawiatura PCB: - na bazie płytki PCB (H) z metalowymi membranami (M); - przykryta folią dekoracyjną (A) lub matą silikonową; - pomiędzy płytką PCB a folią dekoracyjną umieszcza się folię dystansową (B); - niewielka grubość; - wyświetlacze itp. elementy umieszczane w oknach wyciętych w płytce PCB. EP9/2006

54 Przyciski 54/27 Konstrukcje klawiatur klawiatura silikonowa: - na bazie płytki PCB (H) z polami klawiszy; - klawisze w formie maty silikonowej (S) formowanej termicznie z kolorowego lub transparentnego silikonu (możliwość podświetlania klawiszy), z nadrukowanymi opisami; - przykryta folią dekoracyjną (A) z otworami na klawisze; - pomiędzy płytką PCB a folią dekoracyjną umieszcza się folię dystansową (B) oraz płytkę dystansową (F). EP9/2006

55 Przyciski 55/27 Klawiatury pojemnościowe: klawiatura TCT: - unikalna technologia firmy Tyco - detekcja sygnału generowanego przez klawiaturę przy dotknięciu pola klawisza; - na bazie płytki drukowanej (H) ze specjalizowanym kontrolerem, generatorem i detektorem sygnału; - płyta dotykowa (F), o gr. <20mm, z materiału izolacyjnego, przykrywająca klawiaturę; - przykryta folią dekoracyjną (A). EP9/2006 EP6/2008

56 Przyciski 56/27 Klawiatury pojemnościowe: - AtmelTouch (QTouch firmy Quantum); EP6/ STouch STMicroelectronics (DigiSensor firmy ATLab) - układy z I 2 C obsługujące kilka/kilkanaście klawiszy; - Capacitive Touch firmy Freescale; - iSensors firmy Omron; - CapSense firmy Cypress; układ jednokanałowyukład wielokanałowy

57 Przyciski 57/27 EP6/ CapTouchPad firmy ELAN Microelectronics - kontrolery pojedynczych przycisków, suwaków, nastawników obrotowych o polach, ekranów dotykowych, wyposażone w różne interfejsy: PS2, USB, UART, SPI, I 2 C. Klawiatury pojemnościowe: - TouchSense (mTouch) firmy Microchip - dostosowanie wejść portów mikrokontrolerów serii PIC do obsługi klawiszy pojemnościowych;


Pobierz ppt "Urządzenia operatorskie. Urządzenia operatorskie 2/46 Wejścia informacji Wyjścia informacji."

Podobne prezentacje


Reklamy Google