Prototyp av tangentbord med programmeringsgenvägar

Abstract

Detta examensarbete handlar om utvecklingen av en första prototyp av ett tangentbord med programmeringsgenvägar. Syftet med arbetet var att snabba upp programmering, speciellt när det är många funktioner som skall repeteras, samt att minimera skrivfel under programmering. Målet med arbetet var att ha en fungerande prototyp, vilket innebar att ha designat ett kretskort med en display som visade menyer, som i sin tur visade vad knapparna skriver ut, samt möjligheten att bläddra igenom menyer som också ändrade vad knapparna skriver ut.

Examensarbetet tar upp teori kring mikrokontroller, utvecklingsverktyg samt två kommunikationsprotokoll, USB och I²C. Teorin går kort igenom historia och djupare igenom funktionaliteten för kommunikationsprotokollen samt mikrokontroller.

Utvecklingen av prototypen började med att välja komponenter, samt hur komponenterna skulle kopplas ihop, såsom en knappmatris, som blev implementerad i den här prototypen. Under utvecklingen av prototypen planerades också logiken för programmet, som behövdes under programmeringen så att det fanns en struktur att följa.

Tillverkningen av prototypen började med att få alla delar att fungera separat, efter att allt fungerade separat så kombinerades de. Prototypen var först byggd på kopplingsdäck, men ett kretskort blev också designat samt tillverkat, enligt hur det var uppbyggt på kopplingsdäcket.

Resultatet uppnådde inte helt målet, men som en första prototyp så gav den vad den skulle, vilket var kunskap om vad som skall förbättras.

Tämä opinnäytetyö käsittelee ensimmäisen ohjelmointipikanäppäimistön prototyypin kehittämistä. Työn tarkoituksena oli nopeuttaa ohjelmointia, erityisesti kun toistettavia toimintoja on paljon, sekä minimoida kirjoitusvirheet ohjelmoinnin aikana. Työn tavoitteena oli saada toimiva prototyyppi, mikä tarkoitti piirilevyn suunnittelua näytöllä, joka näytti valikot, jotka puolestaan näyttivät, mitä näppäimet kirjoittavat, sekä mahdollisuuden selata valikoita, jotka myös muuttaisivat, mitä näppäimet kirjoittavat.

Opinnäytetyössä käsitellään mikrokontrollereihin, kehitystyökaluihin sekä kahteen viestintäprotokollaan, USB ja I²C, liittyvää teoriaa. Teoria käsittelee lyhyesti historiaa ja syvemmin viestintäprotokollien sekä mikrokontrollerien toiminnallisuutta.

Prototyypin kehittäminen alkoi komponenttien valinnalla ja sillä, miten komponentit liitettäisiin yhteen, kuten näppäinmatriisi, joka toteutettiin tässä prototyypissä. Prototyypin kehityksen aikana suunniteltiin myös ohjelman logiikka, jota tarvittiin ohjelmoinnin aikana, jotta olisi noudatettavissa oleva rakenne.

Prototyypin valmistus alkoi kaikkien osien erillisellä testaamisella. Kun kaikki toimivat erikseen, ne yhdistettiin. Prototyyppi rakennettiin ensin koekytkentälevylle, mutta myös piirilevy suunniteltiin ja valmistettiin koekytkentälevyn mukaisesti.

Tulokset eivät täysin saavuttaneet tavoitetta, mutta ensimmäisenä prototyyppinä se antoi tarvittavaa tietoa parannuskohteista.

This thesis is about the development of a first prototype of a keyboard with programming shortcuts. The purpose of the work was to speed up programming, especially when many functions need to be repeated, as well as to minimize typing errors during programming. The goal of the work was to have a functioning prototype, which involved designing a circuit board with a display that showed menus, which in turn showed what the buttons output, as well as the ability to scroll through menus that also changed what the buttons output.

The thesis covers the theory around microcontrollers, development tools, and two communication protocols, USB and I²C. The theory briefly goes through the history and delves deeper into the functionality of the communication protocols and microcontrollers.

The development of the prototype began with selecting components and determining how they would be connected, such as a button matrix, which was implemented in this prototype. During the development of the prototype, the logic for the program was also planned, which was needed during programming to provide a structure to follow.

The manufacturing of the prototype began with getting all the parts to work separately. After everything worked individually, they were combined. The prototype was initially built on a breadboard, but a circuit board was also designed and manufactured based on the setup on the breadboard.

The result did not fully achieve the goal, but as a first prototype, it provided what it was supposed to, knowledge of what needs to be improved.