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风筝

发表于: 2022-7-27 09:48:48 | 显示全部楼层

楼主

我们在手机、计算器、微波炉、门锁等上经常看到的那种键盘属于矩阵键盘，它们几乎无处不在。

然而，在DIY电子产品中，它们是让用户与您的项目交互的好方法，并且通常需要导航菜单、输入密码和控制机器人。

硬件概述 – 薄膜键盘

薄膜键盘（Membrane Keypad）由薄而柔韧的薄膜材料制成。它们的尺寸可能有4×3、4×4、4×1等。不管它们的尺寸如何，它们都以相同的方式工作。

它们的一大优点是它们带有背胶，因此您几乎可以将其连接到任何东西上。你只需要撕掉背面的纸。

我们以4×4键盘为例。它共有16个键。每个按键下方是一个特殊的薄膜开关。所有这些薄膜开关通过焊盘下方的导电线相互连接，形成4×4网格矩阵。

Internal-Conductive-Traces-of-4x3-Membrane-Keypad-On-Back-Side.jpg

如果您使用了16个单独的按键，则需要17个输入引脚（每个按键一个，一个接地引脚）才能使它们工作。然而，使用矩阵排列，您只需要8个微控制器引脚（4列和4行）即可完成扫描按键。

4×3和4×4薄膜键盘的引脚排列

4×3和4×4薄膜键盘的引脚排列如下所示。

键盘如何工作以及如何扫描它们？

工作原理非常简单。按下按键可将其中一条行线与其中一条列线短路，从而允许电流在它们之间流动。例如，当按下键“4”时，第1列和第2行被短接。

微控制器可以扫描这些线路以查找按钮按下状态。为此，它遵循以下程序。

1. 微控制器将所有列和行线设置为输入。

2. 然后，它选择一行设置为输出，并将其设置为高电平。

3. 之后，它依次检查每一列线。

4. 如果列连接保持低电平，则未按下该列线上的按钮。

5. 如果它变为高电平，则微控制器知道哪一行设置为高电平，以及在检查时检测到哪一列为高电平。

6. 最后，它知道按下了对应于检测到的行和列的按钮。

使用Arduino连接4×3和4×4薄膜键盘

现在我们了解了有关薄膜键盘的所有信息，可以开始将它与Arduino连接起来。

连接非常简单。首先将键盘的引脚1连接到Arduino上的数字引脚9。现在继续向左连接引脚，如2与8、3与7等。

安装Keypad库

为了确定按下了哪个键，我们需要连续扫描行和列。幸运的是，Keypad.h可以隐藏这种不必要的复杂性，以便我们可以发出简单的命令来知道按下了哪个键。

要安装库，请导航到 Sketch > Include Library > Manage Libraries...等待库管理器下载库索引并更新已安装库的列表。

通过键入“keypad”过滤您的搜索。应该有几个条目。查找由Mark Stanley, Alexander Brevig制作的Keypad库。单击该条目，然后选择安装。

Arduino代码

以下草图将让您全面了解如何使用4×3和4×4薄膜键盘检测按键，并可以作为更多实际实验和项目的基础。

4×3键盘代码

#include <Keypad.h>
const byte ROWS = 4; //four rows
const byte COLS = 3; //three columns
char keys[ROWS][COLS] = {
{'1','2','3'},
{'4','5','6'},
{'7','8','9'},
{'*','0','#'}
};
byte rowPins[ROWS] = {9, 8, 7, 6}; //connect to the row pinouts of the keypad
byte colPins[COLS] = {5, 4, 3}; //connect to the column pinouts of the keypad
//Create an object of keypad
Keypad keypad = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS );
void setup(){
Serial.begin(9600);
}
void loop(){
char key = keypad.getKey();// Read the key
// Print if key pressed
if (key){
Serial.print("Key Pressed : ");
Serial.println(key);
}
}

复制代码

4×4键盘代码

#include <Keypad.h>
const byte ROWS = 4; //four rows
const byte COLS = 4; //four columns
char keys[ROWS][COLS] = {
{'1','2','3','A'},
{'4','5','6','B'},
{'7','8','9','C'},
{'*','0','#','D'}
};
byte rowPins[ROWS] = {9, 8, 7, 6}; //connect to the row pinouts of the keypad
byte colPins[COLS] = {5, 4, 3, 2}; //connect to the column pinouts of the keypad
//Create an object of keypad
Keypad keypad = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS );
void setup(){
Serial.begin(9600);
}
void loop(){
char key = keypad.getKey();// Read the key
// Print if key pressed
if (key){
Serial.print("Key Pressed : ");
Serial.println(key);
}
}

复制代码

这是串口监视器中输出的样子。

4x3-4x4-Keypad-Arduino-interfacing-Output-On-Serial-Monitor.jpg

代码说明

该草图首先包含Keypad.h库并定义行数和列数。

接下来，我们定义一个二维键盘数组keys[ROWS][COLS]，它保存在键盘上按下特定按钮时要打印的字符。

在我们的草图中，字符的布局与它们出现在键盘上的一样。但实际上你可以将这些定义为你想要的任何东西。例如，如果您打算创建一个计算器项目，您只需将数组定义更改为：

char keys[ROWS][COLS] = {
{'1','2','3','4'},
{'5','6','7','8'},
{'9','0','+','-'},
{'.','*','/','='}
};

复制代码

接下来，我们创建一个keypad对象。构造函数Keypad(makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS ) 接受五个参数。

● makeKeymap(keys) 将内部键盘映射初始化为等于用户定义的键盘映射。

● rowPins 和 colPins 是与键盘的行和列连接的arduino引脚号。

● ROWS 和 COLS 是键盘的行数和列数。

一旦创建了keypad对象，我们可以发出一个简单的命令 getKey() 来检查按下了哪个按键。

键盘库中的其他有用函数

您可以将一些有用的函数与Keypad对象一起使用。下面列出了其中的几个：

● char waitForKey() 永远等待，直到有人按下一个键。它会阻止所有其他代码，直到按下某个键。这意味着没有闪烁的LED，没有LCD屏幕更新，除了中断程序之外什么都没有。

● KeyState getState() 返回任何键的当前状态。四种状态是IDLE、PRESSED、RELEASED和HOLD。

● boolean keyStateChanged() 让您知道按键何时从一种状态更改为另一种状态。例如，您可以测试何时按下某个键，而不仅仅是测试一个有效的键。

● setHoldTime(unsigned int time) 设置用户必须按住按钮直到触发HOLD状态的毫秒数。

● setDebounceTime(unsigned int time) 设置键盘在接受新的按键/按键事件之前将等待的毫秒数。

● addEventListener(keypadEvent) 如果使用键盘，则触发事件。

电梯直达

使用Arduino开发板连接4×3和4×4薄膜键盘的方法 [复制链接]

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