Принцип роботи клавіатури

Задача клавіатури полягає в тому, щоб при натисканні деякої клавіші створити на виході клавіатури код, що відповідає символу на клавіші.

Схематичне зображення будови пристрою, яке дає змогу зрозуміти принцип роботи клавіатури, подано на рис. 11.1. Сама клавіатура зображена на ньому як матриця ключів, що замикають вертикальні та горизонтальні провідники (щоб не

затемнювати рисунок, на ньому зображено лише один ключ, який знаходиться в замкненому стані; усі інші вважаються розімкненими). Кожній клавіші відповідає свій ключ.

Від генератора тактових імпульсів ГТІ надходять періодичні імпульси, які подаються на лічильник 1:16. Лічильник рахує імпульси та створює на своєму виході чотирирозрядне двійкове число, котре після кожного імпульсу збільшується на одиницю. Два старші розряди цього числа подаються на адресні входи дешифратора "1 із 4", два молодших - на адресні входи мультиплексора, який має чотири інформаційні входи й один вихід. Нагадуємо, що в такому мультиплексорі за дворозрядною адресою активізується один із чотирьох інформаційних входів і якщо на цьому вході з'явиться одиниця, то вона буде передана на вихід мультиплексора. Адресні комбінації, що відповідають кожному з інформаційних входів, записані поруч із ними курсивом.

Дешифратор періодично сканує вертикальні провідники ключової матриці (тобто почергово подає на них сигнали високого рівня). А молодші біти почергово активізують інформаційні входи мультиплексора. При натисканні одного з клавішів вертикальний провідник замикається з оризонтальним і сигнал високого рівня може потрапити з одного з виходів дешифратора на вхід мультиплкесора й створити 1 на виході останнього.

Нехай, наприклад, було натиснуто клавішу, що відповідає перехрещенню вертикального провідника 10 і горизонтального 01. Високий рівень на рчході мультиплексора з'явиться тоді й тільки тоді, коли на вертикальному провіднику буде 1, а молодшими бітами буде активізований вхід мультиплексора, що відповідає адресному коду 01. Це відбудеться в момент, коли на виході лічильника утворюється число 1001=09Н.

Сигнал високого рівня з виходу мультиплексора відкриває на запис регістр кодів РК і число 09Н з'явиться на виході цього регістра. Нове число з'явиться на виході РК після нового натискання на якусь іншу клавішу. При достатньо високій

частоті тактових імпульсів весь цей процес відбувається дуже швидко - за лічені мікросекунди, тобто за значно коротший час, аніж користувач буде утримувати клавішу натиснутою.

У нашому прикладі ми задля простоти зобразили матрицю ключів 4x4, що відповідає 16 клавішам і 16 кодам. Але ніщо не заважає зробити таку матрицю 8x16, яка б відповідала 128 числам. Цього було б достатньо для генерування ASCII-кодів. Так, наприклад, на клавіші, яка має створювати код 10100010 = 52Н, можна було б написати літеру R, а на клавіші з кодом 24Н - значок $.

За практичної реалізації клавіатури виникає непередбачена проблема - так званий "дзвін" контактів. Справа в тому, що при натисканні або відпусканні клавіші не відбувається миттєвого

однозначного замикання або розривання контакту, а має місце безладна вібрація струму через контакт, яка триває декілька мілісе-кунд і має назву дзвону контакту (рис. 11.2.). Це може привести до того, що швидкодійна електронна апаратура сприйме це як багаторазове замикання або розмикання контакту, що призведе до збоїв в її роботі.

Усунути дзвін контактів можна апаратним або програмним методами. При апаратному методі кожна клавіша обладнується окремим RS-тригером, який спрацьовує від першого ж достатньо великого Імпульсу вібрації та далі підтримується в незмінному стані, аж поки не буде натиснуто іншу клавішу. При програмному методі від першого імпульсу вібрації запускається затримка часу в кілька десятків мілісекунд і

¹ Цей код є 7-розрядним. Для того, щоб вік став справжнім ASCI І-кодом (або КОИ-8) слід додати ще восьмий розряд із фіксовано записаним у ньому нулем.

ОЗП індикації - це область операційної пам'яті, в якій стільки комірок, скільки знаків може бути розміщено на екрані. Кожній комірці відповідає на екрані так зване знакомісце. Комірки ОЗП індикації безперервно по черзі опитуються. Прочитаний код записаних у них символів потрапляє в знакоформувач.

Знакоформувач є ПЗП, де передбачені всі різновиди знаків (цифри, латинські, російські й українські літц й, знаки), які треба відтворювати на дисплеї. При виведенні з ПЗП цей символ відтворюється на екрані на призначеному йому місці.

Вибір комірки ПЗП визначається кодом, який надходить до знакоформувача з виходу ОЗП індикації. Отже, при скануванні комірок ОЗП на екрані дисплея виводитимуться відповідні символи, сформовані знакоформувачем. Слід зауважити, що одночасно на дисплей виводиться та висвітлюється лише один символ. Але оскільки сканування ОЗП відбувається дуже швидко, користувачеві здається, що всі символи одночасно "стоять" на екрані.

Інформація до ОЗП індикації надходить від мікропроцесора й може змінюватися при потребі. Відповідно буде змінюватися текст на екрані.