Arduino — es ist eine offene Hardware-Plattform, mit der Sie verschiedene Geräte und Projekte erstellen können. Eines der interessanten Elemente, die mit der Arduino-Plattform verwendet werden können, ist die 4x4-Matrix-Tastatur.
Die 4x4-Matrix-Tastatur ist eine Sammlung von Schaltflächen, die in einer Matrix aus 4 Zeilen und 4 Spalten angeordnet sind. Mit dieser Tastatur können Sie Geräte wie LEDs, Displays, Relais usw. steuern. Die Tastatur wird über Kabel mit dem Arduino verbunden.
Bevor Sie mit der Arduino-Programmierung mit der 4x4-Matrix-Tastatur beginnen, müssen Sie die Tastatur an die Platine anschließen. Um dies zu tun, müssen Sie die Drähte an die entsprechenden Arduino-Pins anschließen und einen Befehl im Programm aufrufen, um den Status der Tasten zu lesen.
Arduino Matrix Tastatur 4x4
Es werden insgesamt 8 Pins verwendet, um eine 4x4-Matrix-Tastatur mit dem Arduino zu verbinden, von denen 4 zum Verbinden von Tastaturzeilen und die anderen 4 zum Verbinden von Spalten verwendet werden. Dieses Anschlussschema ermöglicht es, Arduino-Pins erheblich zu sparen.
Die Programmierung der 4x4-Matrix-Tastatur im Arduino erfolgt über Bedingungs- und Zyklusoperatoren. Wenn Sie auf die Schaltfläche klicken, wird die entsprechende Zeile und Spalte PIN aktiviert, und alle anderen Pins sind so eingestellt, dass sie mit einem hohen Signalpegel ausgegeben werden. Danach wird der Status aller Zeilen- und Spaltenpins gelesen, und abhängig vom gelesenen Wert wird bestimmt, auf welche Schaltfläche geklickt wurde.
Mit der 4x4-Matrix-Tastatur können Sie verschiedene Funktionen im Arduino implementieren, z. B. Robotersteuerung, Ein-/Ausschalten von Geräten, Ändern von Parametern usw. Dank der einfachen Anbindung und Programmierung ist die 4x4-Matrix-Tastatur ein beliebtes und praktisches Kommunikationsmittel für Arduino.
Tastatur mit Arduino verbinden
Um die 4x4-Matrix-Tastatur an die Arduino-Platine anzuschließen, müssen Sie das folgende Anschlussschema verwenden:
1. Verbinden Sie die Tastaturpins mit den Pins der Arduino-Karte:
- Verbinden Sie die Tastaturpins 1, 2, 3 und 4 mit den Arduino-Pins 2, 3, 4 und 5.
- Verbinden Sie die Tastaturpins 5, 6, 7 und 8 mit den Arduino-Pins 6, 7, 8 und 9.
- Verbinden Sie die Tastaturpins 9, 10, 11 und 12 mit den Arduino-Pins 10, 11, 12 und 13.
- Tastatur-Pin 13 Verbinden Sie mit jedem freien Arduino-Pin, der zur Steuerung der Tastenbeleuchtung verwendet wird.
2. Schließen Sie die Reset-Taste der Tastatur an die Stromversorgung (VCC) und den GND (Masse) an.
3. Schließen Sie die VCC- und GND-Pins der Tastatur an die entsprechenden Pins auf der Arduino-Platine oder an eine externe Stromquelle an.
4. Laden Sie das Tastaturprogramm auf die Arduino-Platine herunter.
Jetzt können Sie mit der 4x4-Tastatur mit Ihrem Arduino beginnen!
Zuweisen von Tastaturpins
Die Pins, die für die Signalausgabe verwendet werden, werden mit den Zeilen der Tastaturmatrix verbunden, und die Pins, die für die Eingabe verwendet werden, werden mit den Spalten verbunden. Jede Taste auf der Tastatur stellt einen Schnittpunkt zwischen Zeile und Spalte dar.
Die Signalausgabepins auf der Tastatur werden mit den Pins des Arduino-Mikrocontrollers verbunden, die als Ausgänge konfiguriert werden. Die Signaleingabepins werden an die Pins des Mikrocontrollers angeschlossen, die als Eingänge konfiguriert sind und mit einer internen Spannungsanhebung versehen sind.
Die folgenden Arduino-Pins werden zum Anschließen der 4x4-Tastatur verwendet:
| Ausgabe-Nr. der Tastatur | Arduino-Pin | Die Beschreibung |
|---|---|---|
| 1 | D9 | Signalausgabepin der Zeile 1 |
| 2 | D8 | Signalausgabepin der Zeile 2 |
| 3 | D7 | Signalausgabepin der Zeile 3 |
| 4 | D6 | Signalausgabepin der Zeile 4 |
| 5 | D5 | Signaleingabepin der Spalte 1 |
| 6 | D4 | Signaleingabepin der Spalte 2 |
| 7 | D3 | Signaleingabepin der Spalte 3 |
| 8 | D2 | Signaleingabepin der Spalte 4 |
Verbinden der Tastatur mit dem Arduino über Widerstände
Verbinden Sie zunächst jede Taste der Matrixtastatur mit einem separaten Arduino-Eingangspin. Stellen Sie dann für jede Spalte der Matrix die Widerstände so ein, dass sie mit dem Boden (GND) verbunden sind und das andere Ende jedes Widerstands mit den Arduino-Pins verbunden ist, die den Spalten entsprechen. Dadurch können Sie die Werte von der Tastatur aus lesen.
Um Werte aus den Reihen der Tastatur zu lesen, müssen Sie die Pins, die mit den Reihen verbunden sind, als Ausgabe festlegen und auf "HIGH" setzen. Scannen Sie dann jede Zeile, setzen Sie die Spalten-Pins auf "NIEDRIG" zurück und überprüfen Sie die Werte der Reihen-Pins, um festzustellen, welche Schaltfläche gedrückt wird. Wenn der Pin-Wert der Zeile "NIEDRIG" ist, bedeutet dies, dass die Schaltfläche in dieser Spalte und dieser Zeile angeklickt wurde.
Um die Werte der Tastatur über die Widerstände sicherer zu lesen, können Sie das sogenannte "Bus-Pull-up" verwenden, indem Sie die Widerstände an eine Stromquelle (+5V) anstatt an den Boden anschließen. In diesem Fall wird die entsprechende Pin beim Drücken der Taste "LOW", im Gegensatz zur normalen Erdverbindung, wenn die Pin beim Drücken der Taste "HIGH" wird.
Durch die Verwendung von Widerständen beim Anschließen der Tastatur an den Arduino können Sie genau bestimmen, welche Taste gedrückt wurde, ohne dass die Kontakte und Signale gestört werden könnten.
Tastaturprogrammierung in einer Arduino IDE
Um eine Tastatur in einer Arduino IDE zu programmieren, müssen Sie einige Schritte ausführen:
- Schließen Sie die Bibliothek an, um mit der Matrixtastatur zu arbeiten. Dazu wählen Sie "Skizze" -> "Bibliothek verbinden" -> "Bibliotheken verwalten". Geben Sie in der Suchleiste einen Namen für die Bibliothek ein und legen Sie sie fest.
- Importieren Sie die Bibliothek in das Projekt. Fügen Sie dazu die folgende Zeile am Anfang Ihres Codes hinzu:
#include
Danach können Sie die Funktionen und Methoden dieser Bibliothek in Ihrem Projekt verwenden.
- Definieren Sie die Größe der Tastatur und legen Sie die entsprechenden Pins in Ihrem Code fest. Verwenden Sie dazu den folgenden Code:
const byte ROWS = 4; // количество строк клавиатурыconst byte COLS = 4; // количество столбцов клавиатурыchar keys[ROWS][COLS] = ,,,>;byte rowPins[ROWS] = ; // пины, подключенные к строкамbyte colPins[COLS] = ; // пины, подключенные к столбцамKeypad keypad = Keypad(makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS);- Schreiben Sie Code, um Tastatureingabeereignisse zu behandeln. Sie können die Methoden der Keypad-Bibliothek verwenden, um die gedrückte Taste zu bestimmen und entsprechende Aktionen auszuführen.
void loop() >>In diesem Beispiel wird beim Drücken einer Taste eine entsprechende Aktion ausgeführt, die Sie in Ihrem Code definieren können.
Nachdem Sie den Code geschrieben haben, um Tastatureingabeereignisse zu behandeln, können Sie ihn auf ein Arduino-Board laden und den Betrieb der Tastatur testen.
Auf diese Weise können Sie mit der Arduino IDE und der Keypad-Bibliothek die 4x4-Tastatur einfach und bequem programmieren und in Ihren Projekten verwenden.
Lesen von gedrückten Tasten mit der Tastatur
Um die gedrückten Tasten mit der 4x4-Matrix-Tastatur und dem Arduino zu lesen, müssen einige einfache Schritte ausgeführt werden.
Als erstes verbinden Sie die Matrixtastatur mit dem Arduino. Verwenden Sie dazu Drähte, um die Tastaturanschlüsse mit den entsprechenden digitalen Pins auf der Arduino-Platine zu verbinden.
Dann müssen Sie die Bibliothek installieren Keypad in der Arduino IDE. Diese Bibliothek vereinfacht die Bedienung der Tastatur und ermöglicht das Lesen gedrückter Tasten.
Nachdem Sie die Bibliothek installiert haben, aktivieren Sie sie, indem Sie am Anfang Ihres Programms die folgende Zeile hinzufügen:
Erstellen Sie dann eine Instanz der Klasse Keypad und definieren Sie Ihre Tastatureinstellungen wie die Anzahl der Zeilen und Spalten. Zum Beispiel:
const byte ROWS = 4; const byte COLS = 4; char keys[ROWS][COLS] = < , , , >; byte rowPins[ROWS] = ; byte colPins[COLS] = ; Keypad keypad = Keypad(makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS);
Jetzt können Sie die Methode verwenden keypad.getKey() um die gedrückten Tasten zu lesen. Diese Methode gibt ein Zeichen zurück, das der Taste entspricht, die Sie gedrückt haben. Zum Beispiel:
Auf diese Weise können Sie die gedrückten Tasten mit der 4x4-Matrix-Tastatur und dem Arduino lesen und die entsprechenden Aktionen basierend auf diesen Berührungen ausführen.
Behandeln von Tastaturereignissen in Arduino
Führen Sie die folgenden Schritte aus, um Tastaturereignisse in Arduino zu behandeln:
- Schließen Sie die Tastatur an die Arduino-Platine an. Die 4x4-Matrix-Tastatur wird mit Widerständen und Drähten an die Arduino-Pins angeschlossen. Normalerweise wird die Tastatur an die E / A-Pins angeschlossen und verwendet Multiplexing, um Signale von den Tasten zu lesen.
- Konfigurieren Sie die Arduino-E / A-Pins. Um mit der Tastatur zu arbeiten, müssen die Arduino-Pins den Modus INPUT oder INPUT_PULLUP angeben. INPUT_PULLUP wird verwendet, wenn die Taste zwischen dem GND und dem E / A-Pin verbunden ist. Andernfalls wird der INPUT-Modus verwendet, wenn die Taste zwischen dem E / A-Pin und dem Vcc (Stromversorgung) angeschlossen ist.
- Werte von der Tastatur auslesen. Sie müssen die Funktion digitalRead() verwenden, um den Wert über die Tastatur zu lesen und den E/ A-Pin-Status zu überprüfen. Wenn der E / A-Pin-Status NIEDRIG ist, ist ein Tastendruckereignis aufgetreten. In diesem Fall können Sie die erforderlichen Aktionen ausführen oder die entsprechende Funktion aufrufen.
Die Verarbeitung von Tastaturereignissen in Arduino hat viele Anwendungen. Sie können beispielsweise einen Roboter über die Tastatur steuern, Daten in Anwendungen eingeben oder interaktive Spiele erstellen. Die 4x4-Tastatur ermöglicht die Verarbeitung von bis zu 16 Tasten, sodass Sie eine Vielzahl von Schnittstellen für die Verwaltung von Arduino-Projekten erstellen können.
Beispielprojekte mit einer 4x4-Matrix-Tastatur
Die 4x4-Matrix-Tastatur bietet umfangreiche Möglichkeiten für verschiedene Projekte, die mit der Interaktion mit dem Benutzer verbunden sind. Im Folgenden finden Sie einige Beispiele für Projekte, bei denen Sie eine 4x4-Matrix-Tastatur verwenden können:
- Smart Home: mit der Matrix-Tastatur können Sie ein Smart Home-Steuerungssystem erstellen, in dem jede Taste auf der Tastatur für verschiedene Funktionen verantwortlich ist, z. B. das Ein- und Ausschalten von Licht, das Einstellen der Raumtemperatur usw.
- Tastatur für Spielekonsole: die 4x4-Matrix-Tastatur kann als Steuerungsgerät für die Erstellung einer Spielekonsole verwendet werden. Jede Taste auf der Tastatur kann dazu dienen, einen Charakter zu steuern, ein Menü auszuwählen oder spezielle Fähigkeiten zu aktivieren.
- Automatisiertes Verkaufssystem: mit der Matrix-Tastatur können Sie ein automatisiertes Verkaufssystem für Waren oder Dienstleistungen erstellen. Jede Taste auf der Tastatur entspricht einem bestimmten Service oder Produkt, und der Benutzer kann das gewünschte Produkt oder die gewünschte Dienstleistung auswählen, indem er auf die entsprechende Schaltfläche klickt.
- Geldautomat: die 4x4-Matrix-Tastatur kann zum Erstellen eines Geldautomaten verwendet werden, bei dem der Benutzer eine PIN eingeben oder über die Tasten auf der Tastatur die gewünschten Transaktionen (Abhebungen, Einzahlungen usw.) auswählen kann.
- Intelligentes Schloss: mit der Matrix-Tastatur können Sie ein Smart-Lock-System erstellen, bei dem jede Taste mit einem bestimmten Passwort übereinstimmt. Der Benutzer kann das Schloss öffnen oder schließen, indem er das gewünschte Passwort über die Tastatur eingibt.
Dies sind nur einige Beispiele für Projekte, die mit einer 4x4-Matrix-Tastatur implementiert werden können. Mit dieser Tastatur können Sie verschiedene Designs erstellen, mit denen Sie mit dem Benutzer interagieren und Ihren Geräten Interaktivität hinzufügen können.
