На тему «Разработка схемы клавиатуры и схемы звукового генератора »

На тему «Разработка схемы клавиатуры и схемы звукового генератора»

Пояснительная записка 18 с., 4 рис., 4 источник.

Цель работы – Разработать схему клавиатуры на 12 клавиш и схему генератора звуковой частоты, формирующий частоту колебаний по таблице соответствия частот и клавиш. Разработать программу драйверов для клавиатуры и генератора

В процессе работы разработана схема для клавиатуры из 12 клавиш, а также реализована программа по созданию генератора частот.

Введение……………………………………………………………………………………………4

Структурная схема и анализ задачи……………………………………………………………….6

Разработка принципиальной схемы………………………………………………………………6

Разработка Блок-схемы и алгоритма программы………………………………………………...9

Разработка текста исходной программы…………………………………………………………11

Заключение ………………………………………………………………………………………..17

Список использованной литературы…………………………………………………………….18

«Разработать схему клавиатуры на 12 клавиш и схему генератора звуковой частоты, формирующий частоту колебаний по таблице соответствия частот и клавиш. Разработать программу драйверов для клавиатуры и генератора».

В данной работе рассматривается процесс создания клавиатуры, и программного генератора частот. Передача данных (обмен данными, цифровая передача, цифровая связь) — физический перенос данных(цифрового битового потока) в виде сигналов от точки к точке или от точки к нескольким точкам средствами электросвязи по каналу связи, как правило, для последующей обработки средствами вычислительной техники.

Клавиатура - это одно из основных устройств ввода информации в ЭВМ, позволяющее вводить различные виды информации. Вид вводимой информации определяется программой, интерпретирующей нажатые или отпущенные клавиши. С помощью клавиатуры можно вводить любые символы - от букв и цифр до иероглифов и знаков музыкальной нотации. Клавиатура позволяет управлять курсором на экране дисплея -устанавливать его в нужную точку экрана, перемещать по экрану, “прокручивать” экран в режиме скроллинга, отправлять содержимое экрана на принтер, производить выбор при наличии альтернативных вариантов и т.д.В последнее время наблюдаются тенденции отказа от клавиатуры в пользу альтернативных устройств: мыши, речевого ввода, сканеров. Но полностью эти устройства клавиатуру не заменяют.

Стандартная клавиатура IBM PC имеет несколько групп клавиш:

1. Алфавитно-цифровые и знаковые клавиши (с латинскими и русскими буквами, цифрами, знаками пунктуации, математическими знаками).2. Специальные клавиши: <Esc>, <Tab>, <Enter>, <BackSpace>.3. Функциональные клавиши: <F1>...<F10...>.4. Служебные клавиши для управления перемещением курсора (стрелки: <Up>, <Down>, <Left>, <Right>, клавиши <Home>, <End>, <PgUp>, <PgDn> и клавиша, обозначенная значком “[ ]” - в центре дополнительной цифровой клавиатуры).5. Служебные клавиши для управления редактированием <Ins> <Del>.6. Служебные клавиши для смены регистров и модификации кодов других клавиш <Alt>, <Ctrl>, <Shift>.7. Служебные клавиши для фиксации регистров <CapsLock>, <Scroll-Lock>, <NumLock>.8. Разные вспомогательные клавиши <PrtSc>, <Break>, <Grey +>, <Grey ->.

Если клавиша первой, четвертой, а иногда и пятой группы оказывается нажатой дольше, чем 0,5 с, начинает генерироваться последовательность ее основных кодов с частотой 10 раз в секунду (в IBM PC XT), что имитирует серию очень быстрых нажатий этой клавиши.Общее число клавиш в основной модификации клавиатуры - 83, в расширенной клавиатуре - до 101. Количество различных сигналов от клавиатуры значительно превышает это число, так как:

1) при нажатии и освобождении клавиши в ЭВМ передаются разные кодовые комбинации: при нажатии - порядковый номер нажатой клавиши на клавиатуре (ее скан-код), а при освобождении - скан-код, увеличенный на 80h;

2) заглавные и строчные буквы первой группы клавиш (алфавитно-цифровых и знаковых) набираются на разных регистрах. Оперативное переключение регистров производится клавишей <Shift>. Если при нажатой (и удерживаемой в нажатом состоянии) клавише <Shift> “клюнуть” (от английского слова “dick”) любую алфавитную клавишу, то в ЭВМ будет отправлен код заглавной буквы, соответствующий нажатой клавише;

3) после однократного нажатия клавиши <CapsLock> (зажигается лампочка на клавиатуре рядом с клавишей) изменяется порядок работы клавиши <Shift>: без нажатия на нее будут набираться заглавные буквы, а при нажатии (совместном) - строчные. После повторного нажатия на <CapsLock> порядок работы клавиши <Shift> восстанавливается, а лампочка гаснет. Такой режим (переключательный) работы клавиши называется триггерным режимом, или flip-flop;

4) аналогично клавише <Shift> действуют <Alt> и <Ctrl> - при одновременном нажатии с ними любой другой клавиши, в ЭВМ передается не scancode, а расширенный код (2 байта). Иногда таким же образом используется клавиша <Esc>;

5) клавиша <NumLock> является триггерным переключателем дополнительной цифровой клавиатуры: при негорящей лампочке она работает как клавиатура для управления курсором; при зажженной - как цифровая;

6) для переключения регистров (или даже групп регистров) иногда используются другие комбинации клавиш: например, программы - русификаторы клавиатуры переключают РУС-ЛАТ с помощью правой клавиши <Shift> или при одновременном нажатии двух клавиш <Shift> (правой и левой) и т.д. Эти комбинации клавиш обладают триггерным эффектом.

Сигналы, поступающие от клавиатуры, проходят трехуровневую обработку: на физическом, на логическом и на функциональном уровнях.

Физический уровень имеет дело с сигналами, поступающими в вычислительную машину при нажатии и отпускании клавиш.

На логическом уровне, реализуемом BIOS через прерывание 9, скан-код транслируется в специальный 2-байтовый код. Младший байт для клавиш группы 1 содержит ASCII-код, соответствующий изображенному на клавише знаку. Этот байт называют главным. Старший байт(вспомогательный) содержит исходный скан-код нажатой клавиши.

На функциональном уровне отдельным клавишам программным путем приписываются определенные функции. Такое “программирование” клавиш осуществляется с помощью драйвера-программы, обслуживающей клавиатуру в операционной системе.

На IBM PC AT используется клавиатура с большим количеством клавиш. На этих машинах есть возможность управлять некоторыми функциями клавиатуры, например, изменять время ожидания автоповтора, частоту автоповтора, зажигать и гасить светодиоды на панели управления клавиатурой.

Устройство клавиатуры не является простым: в клавиатуре используется свой микропроцессор, работающий по прошитой в ПЗУ программе. Контроллер клавиатуры постоянно опрашивает клавиши, определяет, какие из них нажаты, проводит контроль на “дребезг” и выдает код нажатой или отпущен-_ ной клавиши в системный блок ЭВМ.

Выпускаемые разными производителями клавиатуры различаются также по расстоянию между клавишами, числу специальных клавиш, способу переключения на цифровой регистр для быстрого ввода числовых данных, углу наклона, форме и текстуре поверхности клавиш, усилию нажима и величине хода клавиш, расположению часто используемых клавиш и др.

Клавиатура выполнена, как правило, в виде отдельного устройства, подключаемого к компьютеру тонким кабелем. Малогабаритные компьютеры Lap-Top используют встроенную клавиатуру.

Что же находится внутри клавиатуры? Оказывается, там есть компьютер! Только этот компьютер состоит из одной микросхемы и выполняет специализированные функции. Он отслеживает нажатия на клавиши и посылает номер нажатой клавиши в центральный компьютер.

Если рассмотреть сильно упрощенную принципиальную схему клавиатуры, представленную на рисунке, можно заметить, что все клавиши находятся в узлах матрицы:

Все горизонтальные линии матрицы подключены через резисторы к источнику питания +5 В. Клавиатурный компьютер имеет два порта - выходной и входной. Входной порт подключен к горизонтальным линиям матрицы (X0-X4), а выходной - к вертикальным (Y0-Y5).

Устанавливая по очереди на каждой из вертикальных линий уровень напряжения, соответствующий логическому 0, клавиатурный компьютер опрашивает состояние горизонтальных линий. Если ни одна клавиша не нажата, уровень напряжения на всех горизонтальных линиях соответствует логической 1 (т.к. все эти линии подключены к источнику питания +5 В через резисторы).

Если оператор нажмет на какую-либо клавишу, то соответствующая вертикальная и горизонтальная линии окажутся замкнутыми. Когда на этой вертикальной линии процессор установит значение логического 0, то уровень напряжения на горизонтальной линии также будет соответствовать логическому 0.

Как только на одной из горизонтальных линий появится уровень логического 0, клавиатурный процессор фиксирует нажатие на клавишу. Он посылает в центральный компьютер запрос на прерывание и номер клавиши в матрице. Аналогичные действия выполняются и тогда, когда оператор отпускает нажатую ранее клавишу.

Номер клавиши, посылаемый клавиатурным процессором, однозначно связан с распайкой клавиатурной матрицы и не зависит напрямую от обозначений, нанесенных на поверхность клавиш. Этот номер называется скан-кодом (Scan Code).

Слово scan ("сканирование"), подчеркивает тот факт, что клавиатурный компьютер сканирует клавиатуру для поиска нажатой клавиши.

Но программе нужен не порядковый номер нажатой клавиши, а соответствующий обозначению на этой клавише ASCII-код. Этот код не зависит однозначно от скан-кода, т.к. одной и той же клавише могут соответствовать несколько значений ASCII-кода. Это зависит от состояния других клавиш. Например, клавиша с обозначением '1' используется еще и для ввода символа '!' (если она нажата вместе с клавишей SHIFT).

Поэтому все преобразования скан-кода в ASCII-код выполняются программным обеспечением. Как правило, эти преобразования выполняют модули BIOS. Для использования символов кириллицы эти модули расширяются клавиатурными драйверами.

Если нажать на клавишу и не отпускать ее, клавиатура перейдет в режим автоповтора. В этом режиме в центральный компьютер автоматически через некоторый период времени, называемый периодом автоповтора, посылается код нажатой клавиши. Режим автоповтора облегчает ввод с клавиатуры большого количества одинаковых символов.

Следует отметить, что клавиатура содержит внутренний 16-байтовый буфер, через который она осуществляет обмен данными с компьютером.

В настоящее время существует три различных типа клавиатуры. Это клавиатура для компьютеров IBM PC/XT, 84-клавишная клавиатура для IBM AT и 101-клавишная (расширенная) клавиатура для IBM AT. Некоторые клавиатуры имеют переключатель режима работы (XT/AT), расположенный на нижней крышке. Он должен быть установлен в правильное положение.

На рис. 3 изображена принципиальная схема контроллера матричной клавиатуры. Для обеспечения синхронизации работы микропроцессора к выводам CR1, CR2 подключен кварцевый резонатор.

Десять кнопок организованы в матрицу, и при нажатии любой кнопки замыкается строка и столбец. Определив замкнутые строку и столбец, можно определить код нажатой клавиши. Такое сканирование клавиатуры реализуется программно.

Три линии порта 1 Р1.0, Р1.1, Р1.2 образуют три линии кнопок, а к выводам Р2.0, Р2.1, Р2.2, Р2.3 подключены четыре столбца. Каждая клавиша в такой матрице имеет свой номер, соответствующий ее местоположению. На цифровые клавиши можно нанести обозначения, соответствующие их кодам (от 0 по F) Резисторы R1-R4 ограничивают ток через контакты а диоды обеспечивают защиту от замыкания между собой сканирующих линий в случае одновременного нажатия более чем одной клавиши.

Питание контроллера осуществляется от сети переменного тока с напряжением

220 В и частотой 50 Гц. Поскольку напряжение питание контроллера осуществляется постоянным током с напряжением +5 В, то ставится схема питания, которая состоит из понижающего трансформатора, выпрямителя, выполненного по схеме диодного моста и стабилизатора напряжения.

В ходе данной работы было разработана схема клавиатуры на 12 клавиш и схему генератора звуковой частоты, формирующего частоту колебаний по таблице соответствия частот и клавиш. Разработана программа драйверов для клавиатуры и генератора.В данной работе рассматривался процесс создания клавиатуры и программы генератора частот.

В результате работы были получены навыки работы с подключением к ЭВМ клавишного устройства ввода.

на тему «Разработка схемы клавиатуры и схемы звукового генератора»

Пояснительная записка 18 с., 4 рис., 4 источник.

Введение……………………………………………………………………………………………4

Структурная схема и анализ задачи……………………………………………………………….6

Разработка принципиальной схемы………………………………………………………………6

Разработка Блок-схемы и алгоритма программы………………………………………………...9

Разработка текста исходной программы…………………………………………………………11

Заключение ………………………………………………………………………………………..17

Список использованной литературы…………………………………………………………….18

Стандартная клавиатура IBM PC имеет несколько групп клавиш:

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: