Una tastiera LCD sulla stessa porta

E' noto che per utilizzare un LCD, tutti i pin connessi al modulo alfanumerico devono essere impostati come uscite, mentre per il pilotaggio di una tastiera solo i pin connessi alle colonne devono essere impostati come uscita e quelli connessi alle righe devono essere ingressi. Questi ultimi devono essere connessi anche ad un pull-up resistivo che può essere costituito da resistori esterni da 10K o dal pull-up interno del microcontrollore (se disponibile). L’accorgimento per gestire entrambi i dispositivi è piuttosto elementare: durante la gestione della tastiera si mantiene a livello basso il pin Enable del modulo LCD in modo da disattivare il display. Lo schema è riportato in figura 1, mentre il listato 1 riporta il sorgente scritto in mikroC.

La connessione delle porte del microcontrollore con la tastiera e il display

Figura 1: Le connessioni delle porte del microcontrollore con la tastiera e il display

#include “lcd_keypad.h”
void init_ports(void) {
  ADCON1 = 0x06; //tutte uscite digitali
  PORTB = 0;
  TRISB = 0; //PORTB come uscite
  }

void main() {
  unsigned short key ; //tasto premuto
  unsigned short c=0 ; // Show something on LCD.
  char op[4] ; // Scratch area.
  init_ports();
  LCD_access();
  Lcd_Config(&PORTB,0,2,1,7,6,5,4);
    // PORT,RS,EN,WR,D7,D6,D5,D4
  Lcd_Cmd(Lcd_CLEAR);// Clear display
  Lcd_Cmd(Lcd_CURSOR_OFF); // Turn cursor off
  Lcd_Out(1, 1, “BEST-MICRO-PJCTS”);
  // Print text to LCD, 2nd row, 1st column
  for(;;) {
      // lettura KEYPAD
  key = read_KEYPAD();
  //decodifica del tasto premuto e conversione in carattere
  switch (key) {
    case KEY_0 : key=’0’;break;
    case KEY_1 : key=’1’;break;
    case KEY_2 : key=’2’;break;
    case KEY_3 : key=’3’;break;
    case KEY_4 : key=’4’;break;
    case KEY_5 : key=’5’;break;
    case KEY_6 : key=’6’;break;
    case KEY_7 : key=’7’;break;
    case KEY_8 : key=’8’;break;
    case KEY_9 : key=’9’;break;
    case KEY_STAR : key=’*‘;break;
    case KEY_HASH : key=’#‘;break;
  }
  LCD_access(); // Uso del display
  if (key) LCD_Chr(2,15,key); //Visualizza il tasto premuto:
     ByteToStr(c++,op);
     Lcd_Out(2, 1, op);
   }
}

Listato 1

Il programma mette a livello basso alternativamente tutte le colonne della tastiera a matrice. Quando viene premuto un tasto, lo zero presente sulla colonna viene trasmesso sulla riga su cui è connesso il tasto. Se nessun tasto è premuto, tutte le righe saranno a livello alto. La routine di lettura della tastiera ritorna un intero secondo quanto definito nel file lcd_key.h (riportato nel listato 2).

#define LCD_ALL (LCD_D4 | LCD_D5 | LCD_D6 | LCD_D7 | LCD_RS | LCD_R_W | LCD_E)

// Keypad PINS
#define KEY_ROW1 (1<<4)
#define KEY_ROW2 (1<<5)
#define KEY_ROW3 (1<<7)
#define KEY_ROW4 (1<<6)

#define KEY_COL1 (1<<0)
#define KEY_COL2 (1<<1)
#define KEY_COL3 (1<<3)

// Keypad groups
#define KEY_ROWS (KEY_ROW1 | KEY_ROW2 | KEY_ROW3 | KEY_ROW4)
#define KEY_COLS (KEY_COL1 | KEY_COL2 | KEY_COL3)
#define KEY_ALL (KEY_ROWS | KEY_COLS)

/////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Output key values.
//
// These are only valid for the correct hardware connections
// RB4=Row1(top), RB5=Row2, RB6=Row3, RB7=Row4
// RB0=COL1(left),RB1=COL2, RB3=COL3
//
#define KEY_1 225
#define KEY_2 226
#define KEY_3 232
#define KEY_4 209
#define KEY_5 210
#define KEY_6 216
#define KEY_7 177
#define KEY_8 178
#define KEY_9 184
#define KEY_STAR 113
#define KEY_0 114
#define KEY_HASH 120

// Prototypes

void LCD_access(void);

Listato 2

Premendo due tasti connessi a differenti righe e colonne, vengono cortocircuitate due colonne che si trovano a livelli differenti. Poiché il pilotaggio delle colonne viene attraverso tre resistenze in serie (R1, R2 e R3), questo fenomeno non recherà alcun danno al circuito e consente, allo stesso tempo, di gestire correttamente il display anche se qualche tasto risulta premuto. Il listato 3 mostra le routnines LCD_access per abilitare il display, KEYPAD_access per abilitare la tastiera, e READ_keypad che legge il tasto premuto e lo converte nell’opportuno carattere.

unsigned short read_KEYPAD(void);
void LCD_access(void) {
        LCD_PORT = 0;
        LCD_TRIS = ~LCD_ALL;
}

static void KEYPAD_access(void) {
        KEY_PORT = 0x00;
        KEY_TRIS = ~KEY_COLS &~(LCD_E);
}
unsigned short read_KEYPAD(void) {
        unsigned short mask = KEY_COL1;
        unsigned short val;
        unsigned short i;
        char op[9];
        KEY_PORT = 0x00;
        KEY_TRIS = ~KEY_COLS &~(LCD_E);
        OPTION_REG &= 0x7f; // enable portb pullups.
        for (i=0;i<3;i++) {
               if (mask==LCD_E) mask <<=1;
               KEY_PORT = ~mask & ~(LCD_E);
               delay_us(500);
               val = (KEY_PORT & KEY_ROWS);
               if ( (val & KEY_ROWS) != KEY_ROWS) {
                       return (val & KEY_ROWS) | mask;
               }
               mask = mask << 1;
       }
       return 0; // no keys return zero
}

Listato 3