6.3 Принцип работы устройства
По функциональным возможностям современные клавиатуры существенно отличаются от первоначальных простейших устройств этого типа. Оснащение клавиатуры ОЗУ. ПЗУ, а также введение микрокоманд в ее набор функциональных средств значительно повышает интеллектуальный уровень клавиатуры. Новейшие разработки начали использовать однокристальные МП со встроенной памятью с целью интеграции всех электронных функций клавиатуры на одном кристалле, что обеспечивает гибкость модификаций клавиатур, увеличивает ее функциональные возможности, существенно уменьшает количество ЭРЭ, применяемых в клавиатуре, повышая тем самым надежность её работы.
Анализ зарубежных образцов, а также информации, которую необходимо вводить при работе автомат-кассира, позволяет остановиться на 20-клавишной клавиатуре. На ней расположены цифры и буквы, необходимые для ввода кода клиента, и функциональные клавиши, позволяющие вводить коды команд и операций.
Структурная схема клавиатуры клиента приведена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Структурная схема клавиатуры клиента
Клавиши клавиатуры организованы в матрицу клавиш (например, 4x5), которая последовательно опрашивается сигналами, приходящими с микро-ЭВМ с шины BUS. Четыре младших разряда поступают на опрос матрицы, три старших разряда - на адресные входы мультиплексора (при использовании в клавиатуре в качестве клавиш емкостных датчиков).
При использовании емкостных датчиков сигналы на входы данных мультиплексора поступаю! с формирователей аналоговых сигналов, которые предназначены для согласования сигналов, поступающих с клавишной матрицы, с входами мультиплексора.
При отсутствии нажатых переключателей во время шина BUS отключена от входов формирователей аналоговых сигналов.
При нажатом переключателе во время, соответствующее определенному коду сканирования, сигнал с входа шипы BUS через нажатый переключатель и формирователь сигналов поступает на вход мультиплексора и далее на микро-ЭВМ. Данная информация анализируется, а затем после соответствующей обработки, если линия свободна, передается в последовательном коде в процессор ЭВМ. При отпускании клавиши выдается код отпускания. Коды нажатия и отпускания клавиш сопровождаются синхросигналами.
Клавиатура постоянно проверяет линию ТАКТ. Если обнаружен запрос на передачу их системного блока, клавиатура принимает 11-битную кодовую последовательность. При этом после приема 10-го бита кода клавиатура устанавливает выход ДАННЫЕ в «О». Таким образом, сообщается о приеме кода из процессора.
Каждая передача системной команды или данных в клавиатуру требует от нее подтверждения прежде, чем будет возможна следующая передача.
Если при подтверждении обнаружена ошибка, процессор повторяет передачу.
6.4 Алгоритм работы клавиатуры
При включении электропитания и по команде «Сброс», поступающей из базового блока, происходит установка в исходное состояние элементов схемы.
Затем осуществляется тестирование ОЗУ и ПЗУ. и при верном результате тестирования в процессор выдастся код завершения «АА». При наличии ошибки в ОЗУ или ПЗУ в процессор выдается код завершения «FC», и клавиатура переходит в режим ожидания команды из процессора.
После выдачи кода «АА» микро-ЭВМ переходит к опросу клавиш. В начале каждого цикла опроса происходит проверка линии связи с процессором. При наличии на линиях ТАКТ и ДАННЫЕ уровня «лог.1» (линия свободна) и данных в буфере, которые необходимо передать в базовый блок, происходит посылка данных. Если в буфере нет данных, то продолжается опрос клавиш.
Если клавиша нажата, то осуществляются проверки:
Клавиша была нажата и не отпущена после нажатия следующей клавиши. Если «да», то переход к опросу следующей клавиши;
Нажата ли новая клавиша. Если «да», то переход к записи кода нажатия в буфер ОЗУ, сбросу признака «0,5 с», записи в соответствующую ячейку ОЗУ признака предыдущей не отпущенной клавиши, если такая есть, а затем - переход к программе опроса следующей клавиши;
Нажата та же клавиша, что и в предыдущем цикле опроса (не давая) -анализ признака «0,5 с» - не прошло ли столько времени после нажатия. Если да, то выполняется программа повторения выдачи кода последней нажатой клавиши с частотой 10 Гц. Если 0,5 с не прошло, id переход к опросу следующей клавиши.
Если клавиша не нажата, то осуществляются проверки:
Была ли клавиша нажата и не оглушена после нажатия следующей клавиши. Если «да», то код отпускания данной клавиши записывался в буфер, признак нажатой клавиши стирается в ОЗУ и программа переходит к опросу следующей клавиши;
Отпущена последняя нажатая клавиша. Если «да», то код отпускания клавиши записывался в буфер, сбрасывается признак «0,5 с», если он был установлен, и программа переходит к опросу следующей клавиши.
Если при проверке линий связи на линии «ДАННЫЕ» уровень логического нуля, то программа переходит к приему команды из базового блока. После приема команды происходит её выполнение согласно программе работы.
Так как современная клавиатура обычно имеет много механических узлов клавиш и всего лишь несколько микросхем, то надежность и ресурс её работы определяется, естественно, механикой. В международной практике ресурс клавиш определяется в циклах переключений, который для современных устройств оценивается 107 на один отказ. Диапазон этих параметров в рекламных характеристиках лежит в пределах 106-108 циклов переключения.