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5. Menüführung

ACHTUNG

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Ziele

Nach dieser Lektion sollten Sie:

  1. wissen, wie man eine einfache Menüführung auf einem Display implementiert.

Übung

I. Vorarbeiten
  1. Laden Sie folgende Datei herunter:
    1. 5_program_menu.simu
    2. 5_program_menu.hex
    3. lcd_lib_de.h
II. Analyse des fertigen Programms
  1. Initialisieren des Programms
    1. Öffnen Sie SimulIDE und öffnen Sie dort mittels simulide_open.jpg die Datei 5_program_menu.simu
    2. Laden Sie 5_program_menu.hex als firmware auf den 328 Chip
    3. Zunächst wird eine Startanzeige mit dem Namen des Programms dargestellt.
    4. Als nächstes ist im Display ein Menu zu sehen, in dem verschiedene Programme P1 … P4 durch Tastendruck auswählbar ist. Dadurch sind die bisherigen Programme auswählbar. Im Unterprogramm ermöglicht der Schalter S1 das Zurückspringen ins Menu.
  2. Das Programm zu diesem Hexfile soll nun erstellt werden
III. Eingabe in Atmel Studio

<code c> /*

Experiment 5: Programm-Menu

Dateiname: Program_Menu.c

Autoren: Peter Blinzinger 

			Prof. G. Gruhler (Hochschule Heilbronn)
			D. Chilachava	 (Georgische Technische Universitaet)

Version: 1.2 vom 29.04.2020

Hardware: MEXLE2020 Ver. 1.0 oder höher 

			AVR-USB-PROGI Ver. 2.0

Software: Entwicklungsumgebung: AtmelStudio 7.0 

			C-Compiler: AVR/GNU C Compiler 5.4.0

Funktion: Unter einer gemeinsamen Programmoberflaeche werden vier Teil- 

			programme verwaltet. Dies sind:
			P1: Blinking LED
			P2: Creating Sound
			P3: Logic Functions
			P4: Up/Down-Counter
			Der Start der Teilprogramme erfolgt den zugeordneten Funktions-
			tasten. Nach dem Abbruch eines Teilprogramms (immer mit S1)
			wird wieder die Programmauswahl gestartet.

Displayanzeige: Start (fuer 2s): Betrieb (Hauptebene): 

			+----------------+		+----------------+
			|- Experiment 5 -|		|   Main Level   |
			|  Program Menu  |		| P1  P2  P3  P4 |
			+----------------+		+----------------+
			Anzeige fuer Teilprogramme siehe bei einzelnen Programmen

Tastenfunktion: Im Hauptprogramm rufen S1 .. S4 die 4 Teiprogramme auf. 

			Im Teilprogramm ist die Funktion unterschiedlich (siehe dort)

Jumperstellung: Auswirkung nur im Teilprogramm „Sound“: 

			Schalter muss fuer des Buzzer zwischen geschlossen sein

Fuses im uC: CKDIV8: Aus (keine generelle Vorteilung des Takts)

Header-Files: lcd_lib_de.h (Library zur Ansteuerung LCD-Display Ver. 1.3)

=============================================================================*/

Deklarationen

Festlegung der Quarzfrequenz #ifndef F_CPU optional definieren #define F_CPU 12288000UL MiniMEXLE mit 12,288 MHz Quarz #endif

Include von Header-Dateien #include <avr/io.h> I/O-Konfiguration (intern weitere Dateien) #include <stdbool.h> Bibliothek fuer Bit-Variable #include <avr/interrupt.h> Definition von Interrupts #include <util/delay.h> Definition von Delays (Wartezeiten) #include „lcd_lib_de.h“ Header-Datei fuer LCD-Anzeige

Makros #define SET_BIT(PORT, BIT) 1)) Port-Bit Setzen #define CLR_BIT(PORT, BIT) 2)) Port-Bit Loeschen #define TGL_BIT(PORT, BIT) 3)) Port-Bit Toggeln

Konstanten #define VORTEILER_WERT 60 Faktor Vorteiler = 60 #define HUNDERTSTEL_WERT 10 Faktor Hundertstel = 10 #define ZEHNTEL_WERT 10 Faktor Zehntel = 10

#define ON_TIME 100 „Ein-Zeit“ in Inkrementen zu 100 ms #define OFF_TIME 100 „Aus-Zeit“ in Inkrementen zu 100 ms

#define MIN_PER 59 minimale Periodendauer in „Timerticks“ #define MAX_PER 255 maximale Periodendauer in „Timerticks“ #define WAIT_TIME 2000 Wartezeit zwischen Flanken in ms #define NULL 0x30 ASCII-Zeichen '0' #define EINS 0x31 ASCII-Zeichen '1' Variable unsigned char vorteiler = VORTEILER_WERT; Zaehlvariable Vorteiler unsigned char hundertstel = HUNDERTSTEL_WERT; Zaehlvariable Hundertstel unsigned char modus = 0; Programmmodus int counter = 0000; Variable fuer Zaehler

bool timertick; Bit-Botschaft alle 0,111ms (Timer-Interrupt) bool takt10ms; Bit-Botschaft alle 10ms bool takt100ms; Bit-Botschaft alle 100ms bool sw1_neu = 1; Bitspeicher fuer Taste 1 bool sw2_neu = 1; Bitspeicher fuer Taste 2 bool sw3_neu = 1; Bitspeicher fuer Taste 3 bool sw4_neu = 1; Bitspeicher fuer Taste 4 bool sw1_alt = 1; alter Wert von Taste 1 bool sw2_alt = 1; alter Wert von Taste 2 bool sw3_alt = 1; alter Wert von Taste 3 bool sw4_alt = 1; alter Wert von Taste 4 bool sw1_slop = 0; Flankenspeicher fuer Taste 1 bool sw2_slop = 0; Flankenspeicher fuer Taste 2 bool sw3_slop = 0; Flankenspeicher fuer Taste 3 bool sw4_slop = 0; Flankenspeicher fuer Taste 4 Funktionsprototypen void initTaster(void); Taster initialisieren void initTimer0(void); Timer 0 initialisieren (Soundgenerierung) void initDisplay(void); Initialisierung des Displays void readButton(void); Tasten einlesen void mainMenu(void); Hauptmenu bearbeiten void mainDisplay(void); Anzeige des Hauptmenus

void blinkingLED(void); Teilprogramm 1: Blinkende LED void blinkingLED_Display(void); Anzeige zu Teilprogramm 1

void sound(void); Teilprogramm 2: Soundgenerierung void sound_Display(void); Anzeige zu Teilprogramm 2

void logicFunctions(void); Teilprogramm 3: Logische Funktionen void logic_Display(void); Anzeige zu Teilprogramm 3

void counterProg(void); Teilprogramm 4: Zaehler void counter_Display(void); Anzeige zu Teilprogramm 4

Hauptprogramm

int main() { initTaster(); Taster initialisieren 

initDisplay();					// Initialisierung LCD-Anzeige

TCCR2A = 0;						// Timer 2 auf "Normal Mode": Basistakt
TCCR2B |= (1<<CS01);			// mit Prescaler /8 betreiben
TIMSK2 |= (1<<TOIE2);			// Overflow-Interrupt aktivieren
sei();							// generell Interrupts einschalten
while(1)						// unendliche Schleife
{
	switch(modus)				// Programmverteiler: Variable "modus"
	{
	case 0: 					// Modus 0: Hauptmenu
		mainMenu();
		break;
	case 1:						// Modus 1: Blinkende LED
		blinkingLED();			// Programm laeuft bis zum Abbruch
		modus = 0;				// danach auf Hauptmenu zurueckschalten
		mainDisplay();
		break;
	case 2:						// Modus 2: Soundgenerierung
		sound();				// Programm laeuft bis zum Abbruch
		modus = 0;				// danach auf Hauptmenu zurueckschalten
		mainDisplay();
		break;
	case 3:						// Modus 3: Logische Funktionen
		logicFunctions();		// Programm laeuft bis zum Abbruch
		modus = 0;				// danach auf Hauptmenu zurueckschalten
		mainDisplay();
		break;
	
	case 4:						// Modus 4: Up-Down-Counter
		counterProg();			// Programm laeuft bis zum Abbruch
		modus = 0;				// danach auf Hauptmenu zurueckschalten
		mainDisplay();
		break;
	}
}
return 0;

}

Interrupt-Routine

ISR(TIMER2_OVF_vect) In der Interrupt-Routine sind die Softwareteiler realisiert, durch die Takt- botschaften (10ms, 100ms) erzeugt werden. Die Interrupts werden von Timer 2 ausgeloest.

{ 

timertick = 1;					// Botschaft 0,166ms senden
--vorteiler;					// Vorteiler dekrementieren
if (vorteiler==0)				// wenn 0 erreicht: 10ms abgelaufen
{
	vorteiler = VORTEILER_WERT;	//    Vorteiler auf Startwert
	takt10ms = 1;				//    Botschaft 10ms senden
	readButton();
	--hundertstel;				//    Hunderstelzaehler dekrementieren
	
if (hundertstel==0)					// wenn 0 erreicht: 100ms abgelaufen
	{
		hundertstel = HUNDERTSTEL_WERT; // Teiler auf Startwert
		takt100ms = 1;					//    Botschaft 100ms senden
	
	}	
}

}

Taster initialisieren

void initTaster(void) { DDRB = DDRB & 0xE1; Port B auf Eingabe schalten 

PORTB |= 0x1E;					// Pullup-Rs eingeschaltet
_delay_us(10);					// Wartezeit Umstellung Hardware-Signal

}

Funktion Tasten einlesen

void readButton(void) { Einlesen der 4 Tastensignale 

sw1_neu = (PINB & (1 << PB1));
sw2_neu = (PINB & (1 << PB2));
sw3_neu = (PINB & (1 << PB3));
sw4_neu = (PINB & (1 << PB4));
// Auswerten der Flanken beim Druecken
if ((sw1_neu==0)&(sw1_alt==1))	// wenn Taste 1 soeben gedrueckt wurde: 
	sw1_slope = 1;				// 	  Flankenbit Taste 1 setzen
if ((sw2_neu==0)&(sw2_alt==1))	// wenn Taste 2 eben gedrueckt wurde:
	sw2_slope = 1;				// 	  Flankenbit Taste 2 setzen
	
if ((sw3_neu==0)&(sw3_alt==1))	// wenn Taste 3 eben gedrueckt wurde:
	sw3_slope = 1;				// 	  Flankenbit Taste 3 setzen

if ((sw4_neu==0)&(sw4_alt==1))	// wenn Taste 4 eben gedrueckt wurde:
	sw4_slope = 1;				// 	  Flankenbit Taste 4 setzen
	// Zwischenspeichern aktuelle Tastenwerte
sw1_alt = sw1_neu;				// aktuelle Tastenwerte speichern
sw2_alt = sw2_neu;				//    in Variable fuer alte Werte
sw3_alt = sw3_neu;
sw4_alt = sw4_neu;

}

Initialisierung Display-Anzeige

void initDisplay() Start der Funktion { 

lcd_init();					// Initialisierungsroutine aus der lcd_lib
				
lcd_gotoxy(0,0);		       	// Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen
lcd_putstr("- Experiment 5 -"); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
lcd_gotoxy(1,0);		       	// Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
lcd_putstr("  Program Menu  ");	// Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
_delay_ms(2000);			// Wartezeit nach Initialisierung
mainDisplay();

}

Anzeige Hauptmenu

void mainDisplay() { lcd_gotoxy(0,0); Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen 

lcd_putstr("   Main Level   "); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
lcd_gotoxy(1,0);		       	// Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
lcd_putstr(" P1  P2  P3  P4 ");	// Ausgabe Festtext: 16 Zeichen

} Ende der Funktion /* Teilprogramm 1: Blinkende LED

Funktion: Die gelbe LED (LED 3) auf dem MiniMEXLE-Board blinkt mit einer Periodendauer von 2 Sekunden (1 s ein, 1 s aus). Auf dem LCD- Display wird rechts unten der Wert der LED („1“ oder „0“) als Zahl dargestellt. Abbruch mit Taste S1 nach voller Periode. Displayanzeige: +----------------+ |P1: Blinking LED| |Home 1| +----------------+ Tastenfunktion: S1 Flanke: zurueck zur Hauptprogrammebene ============================================================================ */ void blinkingLED() { blinkingLED_Display(); Initialisierung Display 

SET_BIT(DDRB, DDB0); 		// Port B, Pin 2 (LED3) auf Ausgang schalten

while(!sw1_slope) 			// unendliche Schleife
{
	SET_BIT(PORTB,PB0);		// Port B, Pin 2 auf LOW: LED einschalten
	lcd_gotoxy(1,15);
	lcd_putc(EINS);			// Anzeige LED-Wert "1" auf Display
	_delay_ms(1000);
	CLR_BIT(PORTB, PB0);	// Port B, Pin 2 auf HIGH: LED ausschalten
	lcd_gotoxy(1,15);
	lcd_putc(NULL);			// Anzeige LED-Wert "0" auf Display
	_delay_ms(1000);
}							// Ende der Warteschleife
sw1_slope = 0;				// Alle Flankenbits loeschen
sw2_slope = 0;
sw3_slope = 0;
sw4_slope = 0;

} zurück zur Hauptschleife Anzeige zu Teilprogramm 1 void blinkingLED_Display() Start der Funktion { lcd_init(); Initialisierungsroutine aus der lcd_lib 

				
lcd_gotoxy(0,0);		       	// Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen
lcd_putstr("P1: Blinking LED"); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
lcd_gotoxy(1,0);		       	// Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
lcd_putstr("Home            ");	// Ausgabe Festtext: 16 Zeichen

} Ende der Funktion /* Teilprogramm 2: Soundgenerierung

Funktion: Auf dem kleinen Lautsprecher des MiniMEXLE-Boards (Buzzer) wird ein sirenenartiger Sound ausgegeben. Zwischen den auf- und absteigenden Tönen bleibt die Frequenz kurz stabil. Die Frequenz wird mit dem Timer 0 (im CTC-Mode) erzeugt und direkt über den Output-Compare-Pin im Toggle-Mode ausgegeben. Die jeweilige Periodendauer wird dreistellig in Timerticks auf der Anzeige rechts unten dargestellt. Displayanzeige: +----------------+ |P2: Create Sound| |Home 123| +----------------+ Tastenfunktion: S1 Flanke: zurueck zur Hauptprogrammebene nach Ablauf des gesamten Sound-Zyklus ============================================================================ */ void sound() { unsigned char temp = 0; lokale Variable 

sound_Display();			// Anzeige zum Programm
	// Ports initialisieren
DDRB |= (1<<DDB0);			// Port B, Pin 0 (zur LED) auf Ausgang
DDRD |= (1<<DDD5);			// Port D, Pin 5 (zum Buzzer) auf Ausgang

initTimer0();				// Timer 0 fuer Soundgenerierung
while(!sw1_slope)			// Solange keine Flanke auf SW1: Warteschleife
{
	for (OCR0A=MAX_PER; OCR0A>=MIN_PER; OCR0A--) // Frequenz erhoehen
	{
		temp = OCR0A;		// Anzeige des aktuellen Periodenzaehlers
		lcd_gotoxy(1,13);
		lcd_putc(temp/100 + NULL);	// Hunderter als ASCII ausgeben
		temp = temp%100;			// Rest = Zehner, Einer
		lcd_putc(temp/10 + NULL);	// Zehner als ASCII ausgeben
		lcd_putc(temp%10 + NULL);	// Einer als ASCII ausgeben
		_delay_ms(100);		// in Schritten von 100 ms	
		
		if(sw1_slope)				// Schleifenabbruch, wenn Taster S1 gedrückt wird
		{
			TCCR0A = 0;					// Timer 0 stoppen: Sound ausschalten
			
			sw1_slope = 0;				// alle Flankenbits loeschen
			sw2_slope = 0;
			sw3_slope = 0;
			sw4_slope = 0;
			
			return;
		}	
	}
	_delay_ms(WAIT_TIME);	// Wartezeit hohe Frequenz
	for (OCR0A=MIN_PER; OCR0A<MAX_PER; OCR0A++)	// Frequenz absenken
	{
		temp = OCR0A;		// Anzeige des aktuellen Periodenzaehlers
		lcd_gotoxy(1,13);
		lcd_putc(temp/100 + NULL);	// Hunderter als ASCII ausgeben
		temp = temp%100;			// Rest = Zehner, Einer
		lcd_putc(temp/10 + NULL);	// Zehner als ASCII ausgeben
		lcd_putc(temp%10 + NULL);	// Einer als ASCII ausgeben
		_delay_ms(100);		// in Schritten von 100 ms
		
		if(sw1_slope)				// Schleifenabbruch, wenn Taster S1 gedrückt wird
		{
		TCCR0A = 0;					// Timer 0 stoppen: Sound ausschalten
		
			sw1_slope = 0;				// alle Flankenbits loeschen
			sw2_slope = 0;
			sw3_slope = 0;
			sw4_slope = 0;
			
			return;
		}
	}
	_delay_ms(WAIT_TIME);	// Wartezeit niedrige Frequenz
}							// Ende der unendlichen Schleife

// Nach Erkennen der Flanke von SW1

TCCR0A = 0;					// Timer 0 stoppen: Sound ausschalten
sw1_slope = 0;				// alle Flankenbits loeschen
sw2_slope = 0;
sw3_slope = 0;
sw4_slope = 0;

} zurück zur Hauptschleife Intialisierung des Timers 0 fuer Sounderzeugung void initTimer0() { 

TCCR0A = (1<<WGM01) |(1<<COM0B0); 	// CTC Mode waehlen
TCCR0B = (1<<CS01 | 1<<CS00);		// Timer-Vorteiler /64
OCR0A = MAX_PER;			// Start mit tiefstem Ton

}

Anzeige zu Teilprogramm 2 void sound_Display() Start der Funktion { 

lcd_gotoxy(0,0);		       	// Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen
lcd_putstr("P2: Create Sound"); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
lcd_gotoxy(1,0);		       	// Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
lcd_putstr("Home            ");	// Ausgabe Festtext: 16 Zeichen

} Ende der Funktion /* Teilprogramm 3: Logische Funktionen

Funktion: Auf dem Display des MiniMEXLE Boards werden Ergebnisse von logischen Verknuepfungen (UND, ODER, NOT, XOR) dargestellt. Die logischen Eingangssignale werden von den Tasten S3 und S4 eingelesen. Displayanzeige: Start Nach 2 s: +----------------+ +----------------+ |P3: Logic Funct.| |S3&S4=0 S3+S4=0| |Home | |/S3=0 S3xorS4=0| +----------------+ +----------------+ Tastenfunktion: S1 Flanke: zurueck zur Hauptprogrammebene S3: Logischer Eingang (ohne Entprellung) S4: Logischer Eingang (ohne Entprellung) ============================================================================ */ void logicFunctions() { unsigned char temp = 0; lokale Variable 

logic_Display();			// Anzeige initialisieren
while(!sw1_slope) 			// Solange keine Flanke auf SW1: Warteschleife
{
	if ((!sw3_alt)&&(!sw4_alt)) temp=EINS; // Ergebnis der UND-Verknuepfung
	else temp=NULL;
	lcd_gotoxy(0,6);
	lcd_putc(temp);			 // auf LCD als Zeichen 0 oder 1 ausgeben
	if ((!sw3_alt)||(!sw4_alt)) temp=EINS; // Ergebnis der ODER-Verknuepfung
	else temp=NULL;
	lcd_gotoxy(0,15);
	lcd_putc(temp);			 // auf LCD als Zeichen 0 oder 1 ausgeben
	if (sw3_alt) temp=EINS;	 // Ergebnis der Negation
	else temp=NULL;
	lcd_gotoxy(1,4);
	lcd_putc(temp);			 // auf LCD als Zeichen 0 oder 1 ausgeben
	if ((!sw3_alt)^(!sw4_alt)) temp=EINS;	 // Ergebnis der XOR-Verknuepfung
	else temp=NULL;
	lcd_gotoxy(1,15);
	lcd_putc(temp);			 // auf LCD als Zeichen 0 oder 1 ausgeben
	_delay_ms(100);			// Wartezeit 100 ms vor neuer Auswertung
}
sw1_slope = 0;				// alle Flankenbits loeschen
sw2_slope = 0;
sw3_slope = 0;
sw4_slope = 0;

} zurück zur Hauptschleife Anzeige zu Teilprogramm 3 void logic_Display() { 

lcd_gotoxy(0,0);		       	// Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen
lcd_putstr("P3: Logic Funct."); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
lcd_gotoxy(1,0);		       	// Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
lcd_putstr("Home            ");	// Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
_delay_ms(2000);				// Wartezeit 2 s
lcd_gotoxy(0,0);		       	// Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen
lcd_putstr("S3&S4=0  S3+S4=0"); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
lcd_gotoxy(1,0);		       	// Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
lcd_putstr("/S3=0  S3xorS4=0");	// Ausgabe Festtext: 16 Zeichen

}

/* Teilprogramm 4: Up-Down-Counter

Funktion: Es wird ein 4-stelliger Dezimal-Zaehler (0000..9999) mit 

			Anzeige und Ueber-/ Unterlauf realisiert. Das Aufwaerts- und 
			Abwaertszaehlen wird mit zwei Tasten (S3: +) (S4: -) gesteuert.
			Es werden die Flanken beim Druecken der Tasten ausgewertet. 
			Die Taste S2 dient zum Ruecksetzen des Zaehlers auf 0000.

Displayanzeige: +----------------+ 

			|P4: Counter 0000|
			|Home RES  +   - |
			+----------------+

Tastenfunktion: S1 Flanke: zurueck zur Hauptprogrammebene 

			S2 Reset Counter (ohne Entprellung) 
			S3 Flanke: Counter++ (mit Entprellung)
			S4 Flanke: Counter-- (mit Entprellung)

============================================================================ */ void counterProg() { 

int temp;					// lokale Variable

counter_Display();			// Anzeige initialisieren
	// Auswertung der Tasten
while(!sw1_slope)			// Solange keine Flanke auf SW1: Warteschleife
{
	if (sw2_alt==0)			// solange Taste 1 gedrueckt: 
		counter = 0000;		// 	  Counter auf 0000 setzen
	if (sw3_slope)			// wenn Taste 2 eben gedrueckt wurde:
	{
		sw3_slope = 0;		//    Flankenbit loeschen
		counter++;			//    Counter hochzaehlen, Überlauf bei 9999
		if (counter==10000)
			counter = 0000;	//		 auf 0000 setzen
	}

	if (sw4_slope)			// wenn Taste 3 eben gedrueckt wurde:
	{
		sw4_slope = 0;		//    Flankenbit loeschen
		counter--;			//    Counter herunterzaehlen, Unterlauf bei 0
		if (counter<0000)
			counter = 9999;	//    	 auf 9999 setzen
	}
	_delay_ms(100);			// Auswertung alle 100 ms
		
		// Anzeige der Werte
	lcd_gotoxy(0,12);		

	temp = counter;
	lcd_putc(temp/1000+NULL); // Tausender ausgeben
	temp = temp%1000;		 // Rest = Hunderter, Zehner, Einer
	lcd_putc(temp/100+NULL); // Hunderter ausgeben
	temp = temp%100;		// Rest = Zehner. Einer
	lcd_putc(temp/10+NULL);	// Zehner ausgeben
	lcd_putc(temp%10+NULL);	// Einer ausgeben
}
sw1_slope = 0;				// alle Flankenbits loeschen
sw2_slope = 0;
sw3_slope = 0;
sw4_slope = 0;

} zurück zur Hauptschleife Anzeige zu Teilprogramm 4 void counter_Display() { 

lcd_gotoxy(0,0);		       	// Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen
lcd_putstr("P4: Counter 0000"); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
lcd_gotoxy(1,0);		       	// Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
lcd_putstr("Home RES  +   - ");	// Ausgabe Festtext: 16 Zeichen

}

Hauptmenu

void mainMenu() { if (sw1_slope) Wenn Flanke auf Taste 1 

{
	sw1_slope=0;			//	  Flankenbit loeschen
	modus=1;				//    neuer Modus 1
}
			
if (sw2_slope)				// Wenn Flanke auf Taste 2
{
	sw2_slope=0;			// 	  Flankenbit loeschen
	modus=2;				// 	  neuer Modus 2
}
	
if (sw3_slope)				// Wenn Flanke auf Taste 3
{
	sw3_slope=0;			//    Flankenbit loeschen
	modus=3;				//    neuer Modus 3
}
				
if (sw4_slope)				// Wenn Flanke auf Taste 4
{
	sw4_slope=0;			//    Flankenbit loeschen
	modus=4;				//    neuer Modus 4
}

} </sxh>

/*=============================================================================

Ändern Sie auch hier wieder die Beschreibung am Anfang des C-Files, je nachdem was Sie entwickeln




































Deklarationen ===================================

  1. Hier wird wieder geprüft ob die Frequenz des Quarz bereits eingestellt wurde und - falls nicht - dessen Frequenz eingestellt.



  2. Die Header-Dateien entsprechen denen der letzten Programme.





  3. Auch die Makros entsprechen denen der letzten Programme.





  4. Die Konstanten entsprechen denen der letzten Programme.





  5. Auch die Variablen vorteiler und hundertstel sind für die Umrechnung des Interrupts auf längere Perioden wichtig.
  6. In counter wird die eigentliche, auf- bzw. absteigende Zahl gespeichert.

    Aufgabe

    Welchen Wertebereich hat int?

  7. timertick, takt10ms, takt100ms sind Bit-Botschaften (auch Flag genannt). Diese Boolewerte geben bescheid, ob die Interrupt Service Routine aufgerufen wurde (timertick), oder ob 10ms oder 100ms abgelaufen ist.

  8. Wird die Taste S1 gedrückt, so wird sw1_neu gesetzt. sw1_alt entspricht dem vorherigen Wert. Gleiches gibt es für die anderen Taster.


  9. Die Makros wurden bereits erklärt



  10. Die Funktionsprototypen zeigen wieder die kommenden Unterprogramme an

Hauptprogramm =========================

  1. Zunächst werden zwei Initialisierungsroutinen aufgerufen (siehe weiter unten)
  2. Dann werden die „Timer/Counter Control Register“ des Timers 0 TCCR0A und TCCR0B gesetzt. Im verwendeten „Normal Mode“ zählt der ein Timer (=Zählerbaustein) im Microprozessor hoch. Die entspricht etwa dem a=a+1 im C Code, nur, dass der Microprozessor dafür keinen Code ausführen muss. Das Register TCCR0B gibt mit dem Prescaler an, dass das Hochzählen um ein nur alle 8 Prozessortakte erfolgen soll. Der verwendete Timer 0 ist ein 8-Bit Timer. Er zählt also von 0 bis 255, läuft dann über und beginnt wieder bei 0.
  3. TIMSK0 ist die „Timer Interrupt MaSK“ des Timers 0. Damit kann angegeben werden, ob und wenn ja, welcher Interrupt ausgelöst werden soll. Timer kann damit so konfiguriert werden, dass er keinen Interrupt auslöst, oder einen Interrupt bei einem bestimmten Wert auslöst, oder einen Interrupt beim Überlauf auslöst.
    Mit dem Bit TOIE0 wird der Interrupt bei Überlauf aktiviert (vgl. ATmegaX8 Datenblatt (Kap. 15.9.6) oder ATmega328 Datasheet (Kap. 14.9.6)).
  4. erst mit dem Befehl sei() wird die Bearbeitung von Interrupts aktiv
  5. in der Endlosschleife sind zwei if-Befehle zu finden, welche über Flags prüfen, ob $10ms$ oder $100ms$ abgelaufen sind. Wenn ja, wird als erstes das Flag zurückgesetzt und dann die gewünschte Unterfunktion aufgerufen.
  6. Die Abfrage der Tasten soll entprellt geschehen. Das ist durch das Abtasten / Einlesen des Signals alle $10ms$ möglich.
  7. Für die Textanzeige ist eine keine ruckelfreie Darstellung notwendig. Damit kann für die Darstellung der Wert von $30 Hz$ unterschritten werden, über dem ein Bild als flüssig animiert war genommen wird. Eine Anzeige alle $100ms$ ist also ausreichend

Interrupt Routine =========================

  1. Mit dem Befehl ISR() wird eine Interrupt Service Routine angelegt. Das verwendete TIMER0_OVF_vect spezifiziert den gewünschten Interrupt, hier den OVerFlow Interrupt für TIMER0.
  2. Der Überlauf-Interrupt durch den Timer0 wird erst bei Überlauf des 8-Bit Wert ausgeführt. Das entspricht alle $t_{ISR}=\frac{256 \cdot Prescaler}{f_{Quarz}} = \frac{256 \cdot 8}{12'288'000 Hz} = 0,16\bar{6}ms$.
  3. Als erstes wird beim Ausführen die boole-Variable tick gesetzt. Diese gibt an: ISR wurde aufgerufen.
  4. Die Variable vorteiler ist auch ein Zähler, welcher mit jedem Aufruf von ISR heruntergezählt wird. Mit vorteiler = VORTEILER_WERT als Ausgangswert (Zeile 65) zählt vorteiler von 60 herunter. Da ISR alle $0,16\bar{6}ms$ aufgerufen wird, wird vorteiler alle $60\cdot0,16\bar{6}ms=10ms$ gleich 0.
  5. Wenn vorteiler 0 erreicht wird die Variable wieder auf den Startwert zurückgesetzt und der das Flag für das Erreichen der $10ms$ gesetzt. Um auch $10\cdot10ms$ abzählen zu können, muss nach $10ms$ hundertstel auch herunter gezählt werden.
  6. Erreicht hundertstel den Wert 0, so wird auch diese Variable auf 0 und ebenso das Flag für das erreichen von $100ms$ zurückgesetzt
  7. Mit dieser Methode erzeugt der Interrupt nur 3 Flags, die anderweitig ausgelesen werden können, z.B. in main(). Die ISR bleibt also sehr schlank. Wäre in der ISR() viel Code auszuführen, so würde der Prozessor zwischen zwei Interrupts kaum noch Zeit haben, um sich dem unterbrochenen Programm zu widmen.

Taster initialisieren ==============

  1. Das Einstellen des Data Direction Registers und der Pullups wurde bereits in vorherigen Programmen erklärt.

Zaehlfunktion ==============


  1. Zunächst werden die einzelnen Tastenstellungen mittels verUNDen einer Bitmaske für den jeweiligen Taster aus PINB in die Variable ausgelesen.


  2. Für die Reaktion auf einen Tastendruck gibt es nun zwei Varianten:
    a. immer wenn erkannt wird, dass die Taste gedrückt ist (der Schalter geschlossen ist), wird reagiert. \\b. nur beim Wechsel von 'Taster nicht gedrückt' zu 'Taster gedrückt' (Flanke von 0 auf 1) wird reagiert.
    Das Zurücksetzen auf 0 soll immer ausgelöst werden; entsprechend wird hier Variante a. gewählt. Der Zähler soll nur zu dem Zeitpunkt Herauf-/Herunterzählen, wenn der Schalter gerade geschlossen wurde; entsprechend wird hier Variante b. gewählt.

  3. Im Falle das Heraufzählens, ist ein Überlauf bei 10000 vorhanden. Im Falle des Herunterzählens, gibt es einen Unterlauf für werte kleiner als 0 - dann wird auf 9999 gesprungen.


  4. Zum Ende dieser Funktion müssen die Schalterstellungen in die Variablen sw1_alt bis sw3_alt gespeichert werden. Damit kann beim nächsten Aufruf die Flankendetektion stattfinden.



Anzeige Zaehler =========================

  1. Zur Ausgabe des Zählerwerts wird eine Hilfsvariable angelegt und auf eine Position unten rechts auf dem Display gesprungen
  2. Um den Wert 3456 auszugeben, wird dieser Schritt für Schritt im Display aufgebaut. Für die Tausenderstelle wird zunächst der Wert $3456/1000$ ohne Nachkommastellen ausgerechnet. Für die Anzeige muss dieser Wert in einen ASCII-Wert umgewandelt werden. Dazu muss 0x30 addiert werden.
  3. Für die Hunderterstelle von 3456 muss nun vom Tausender-Rest 456 wieder die höchste Stelle ausgegeben werden. Der Tausender-Rest kann über die Modulo-Funktion (im Code mittels %) ermittelt werden. Für Zehner- und Einerwert kann aus dem Hunderter-Rest direkt Division durch 10 ohne Rest und gerade dieser Rest verwendet werden

Initialisierung Display-Anzeige =========================

  1. Hier wird wieder die Startanzeige mit dem Namen des Programms generiert
IV. Ausführung in Simulide
  1. Geben Sie die oben dargestellten Codezeilen nacheinander ein und kompilieren Sie den Code.
  2. Öffnen Sie Ihre hex-Datei in SimulIDE und testen Sie, ob diese die gleiche Ausgabe erzeugt


Bitte arbeiten Sie folgende Aufgaben durch:

Aufgaben
  1. Erweiterung der des Zählers:
    1. Bauen Sie den Zähler so um, dass er jede Sekunde um 1 nach oben zählt.
    2. Ändern Sie die Funktionsweise der Tasten S2 und S3 so, dass diese die Zählrichtung angeben.
  2. Variation der Eingabe
    1. Fügen Sie einen weiteren Schalter S4 hinzu.
    2. Mit diesem Schalter soll nun die Stelle (Einer, Zehner, Hunderter, Tausender) ausgewählt werden, die geändert werden soll. Die Funktion soll der in folgender hex-Datei entsprechen: 4_up-down-counter_mit_stellenvorgabe.hex
    3. Tipp 1
    4. Tipp 2
1)
PORT) |= (1 « (BIT
2)
PORT) &= ~(1 « (BIT
3)
PORT) ^= (1 « (BIT