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5. Menüführung

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 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

/*=============================================================================
 
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)  ((PORT) |=  (1 << (BIT))) // Port-Bit Setzen
#define CLR_BIT(PORT, BIT)  ((PORT) &= ~(1 << (BIT))) // Port-Bit Loeschen
#define TGL_BIT(PORT, BIT)  ((PORT) ^=  (1 << (BIT))) // 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_slope = 0;             // Flankenspeicher fuer Taste 1
bool sw2_slope = 0;             // Flankenspeicher fuer Taste 2
bool sw3_slope = 0;             // Flankenspeicher fuer Taste 3
bool sw4_slope = 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 getChoiceInMainMenu(void);	// Hauptmenu bearbeiten
void showMainDisplay(void);		// Anzeige des Hauptmenus
 
void doBlinkingLed(void);		// Teilprogramm 1: Blinkende LED
void showBlinkingLedDisplay(void); // Anzeige zu Teilprogramm 1
 
void doSound(void);				// Teilprogramm 2: Soundgenerierung
void showSoundDisplay(void);	// Anzeige zu Teilprogramm 2
 
void doLogicFunctions(void);	// Teilprogramm 3: Logische Funktionen
void showLogicDisplay(void);	// Anzeige zu Teilprogramm 3
 
void doCounterProg(void);		// Teilprogramm 4: Zaehler
void showCounterDisplay(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
            getChoiceInMainMenu();
            break;
 
        case 1:                     // Modus 1: Blinkende LED
            doBlinkingLed();          // Programm laeuft bis zum Abbruch
            modus = 0;              // danach auf Hauptmenu zurueckschalten
            showMainDisplay();
            break;
 
        case 2:                     // Modus 2: Soundgenerierung
            doSound();                // Programm laeuft bis zum Abbruch
            modus = 0;              // danach auf Hauptmenu zurueckschalten
            showMainDisplay();
            break;
 
        case 3:                     // Modus 3: Logische Funktionen
            doLogicFunctions();       // Programm laeuft bis zum Abbruch
            modus = 0;              // danach auf Hauptmenu zurueckschalten
            showMainDisplay();
            break;
         
        case 4:                     // Modus 4: Up-Down-Counter
            doCounterProg();          // Programm laeuft bis zum Abbruch
            modus = 0;              // danach auf Hauptmenu zurueckschalten
            showMainDisplay();
            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
 
    showMainDisplay();
}
 
 
// Anzeige Hauptmenu ==========================================================
void showMainDisplay()
{
    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 doBlinkingLed()
{
 
    showBlinkingLedDisplay();      // 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 showBlinkingLedDisplay()      // 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 doSound()
{
    unsigned char temp = 0;     // lokale Variable
 
    showSoundDisplay();            // 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 showSoundDisplay()                // 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 doLogicFunctions()
{
    unsigned char temp = 0;     // lokale Variable
 
    showLogicDisplay();            // 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 showLogicDisplay()
{
    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 doCounterProg()
{
    int temp;                   // lokale Variable
     
    showCounterDisplay();          // 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 showCounterDisplay()
{
    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 getChoiceInMainMenu()
{
    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
    }
}

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

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 anfänglichen Variablen entsprechen denen der letzten Programme. Hierbei sind alle vier Schalter berücksichtigt.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
6. Wird die Taste S1 gedrückt, so wird sw1_neu gesetzt. sw1_alt entspricht dem vorherigen Wert. Gleiches gibt es für die anderen Taster.
   
   
   
7. Wird eine ansteigende Flanke der Taste S1 gedrückt, so wird sw1_slope gesetzt. Das heißt, wenn die Taste gerade von 'nicht gedrückt' auf 'gedrückt' gewechselt hat, so wird sw1_slope gesetzt. Gleiches gibt es für die anderen Taster.
   
   
   
   
   
   
8. Bei den Funktionsprototypen sind einige bekannte Unterprogramme initTaster
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 Ändern Sie das herauf-/herunterzählen in counterCounting so, dass eine Variable addiert bzw. subtrahiert wird. Überprüfen Sie am besten bereits diese Änderung ohne weitere Funktionalitäten.
   4. Tipp 2 Wie muss die neue Variable bei Tastendruck auf S4 geändert werden? Wann muss die neue Variable wieder zurückgesetzt werden?