【Arduino】168種傳感器模塊系列實驗（140）---跑馬燈矩陣鍵盤模塊

ID:513258 · 發表于 2020-2-7 19:15

37款傳感器與模塊的提法，在網絡上廣泛流傳，其實Arduino能夠兼容的傳感器模塊肯定是不止37種的。鑒于本人手頭積累了一些傳感器和模塊，依照實踐出真知（一定要動手做）的理念，以學習和交流為目的，這里準備逐一動手試試做實驗，不管成功與否，都會記錄下來---小小的進步或是搞不定的問題，希望能夠拋磚引玉。

【Arduino】168種傳感器模塊系列實驗（資料+代碼+圖形+仿真）
實驗一百四十：YL-004老款20按鍵獨立鍵盤跑馬燈矩陣鍵盤模塊
（4*4矩陣鍵盤+4位獨立按鍵+8位跑馬燈組合模塊）

ID:513258 · 發表于 2020-2-27 20:57

4X4矩陣鍵盤
是單片機外部設備中所使用的排布類似于矩陣的鍵盤組。矩陣式結構的鍵盤顯然比直接法要復雜一些，識別也要復雜一些，列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。由于電路設計時需要更多的外部輸入，單獨的控制一個按鍵需要浪費很多的IO資源，所以就有了矩陣鍵盤，常用的矩陣鍵盤有4X4和8X8,其中用的最多的是4X4。

ID:513258 · 發表于 2020-2-27 21:00

工作原理
矩陣鍵盤又稱為行列式鍵盤，它是用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每一個交叉點上，設置一個按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個數是4X4個。這種行列式鍵盤結構能夠有效地提高單片機系統中I/O口的利用率。由于單片機IO端口具有線與的功能，因此當任意一個按鍵按下時，行和列都有一根線被線與，通過運算就可以得出按鍵的坐標從而判斷按鍵鍵值。

ID:513258 · 發表于 2020-2-27 21:08

行列掃描法原理
1、使行線為編程的輸入線，列線是輸出線，拉低所有的列線，判斷行線的變化，如果有按鍵按下，按鍵按下的對應行線被拉低，否則所有的行線都為高電平。
2、在第一步判斷有鍵按下后，延時10ms消除機械抖動，再次讀取行值，如果此行線還處于低電平狀態則進入下一步，否則返回第一步重新判斷。
3、開始掃描按鍵位置，采用逐行掃描，每間隔1ms的時間，分別拉低第一列，第二列，第三列，第四列，無論拉低哪一列其他三列都為高電平，讀取行值找到按鍵的位置，分別把行值和列值儲存在寄存器里。
4、從寄存器中找到行值和列值并把其合并，得到按鍵值，對此按鍵值進行編碼，按照從第一行第一個一直到第四行第四個逐行進行編碼，編碼值從“0000” 至“1111” ，再進行譯碼，最后顯示按鍵號碼。

ID:513258 · 發表于 2020-2-28 08:30

4X4矩陣4管腳直插按鍵鍵盤
（1）體積小；
（2）節省空間；
（3）使用方便；
（4）共計16按鍵；
（5）單片機外擴鍵盤的上佳選擇。

ID:513258 · 發表于 2020-2-28 09:16

矩陣鍵盤所需庫文件<Keypad>
在Arduino IDE 1.8.10 或者以上版本中, 項目->加載庫->管理庫中搜索Keypad，然后安裝即可。
也可以下載庫（需要下載庫文件 https://github.com/Chris--A/Keypad），然后手動添加到IDE中。

ID:513258 · 發表于 2020-2-28 09:24

4*4矩陣鍵盤+4位獨立按鍵+8位跑馬燈組合模塊

ID:513258 · 發表于 2020-2-28 09:28

4*4矩陣鍵盤+4位獨立按鍵+8位跑馬燈組合模塊

ID:513258 · 發表于 2020-2-28 10:01

ID:513258 · 發表于 2020-2-28 12:54

測試矩陣鍵盤部分接線示意圖

ID:513258 · 發表于 2020-2-28 13:02

模塊上4*4矩陣鍵盤有一個8腳的端口，理論上可以直接插到Arduino的0-7腳上，但0,1腳用于串口通信，所以只能選擇2~13腳，這里選用了2-9腳。

Keypad Pin L1 –> Arduino Pin 2 （行）
Keypad Pin L2 –> Arduino Pin 3
Keypad Pin L3 –> Arduino Pin 4
Keypad Pin L4 –> Arduino Pin 5
Keypad Pin R1 –> Arduino Pin 6 （列）
Keypad Pin R2 –> Arduino Pin 7
Keypad Pin R3 –> Arduino Pin 8
Keypad Pin R4 –> Arduino Pin 9

ID:513258 · 發表于 2020-2-28 14:01

程序之一：測試矩陣鍵盤部分

/*
【Arduino】168種傳感器模塊系列實驗（資料+代碼+圖形+仿真）
實驗一百四十：YL-004老款20按鍵獨立鍵盤跑馬燈矩陣鍵盤模塊
程序之一：測試矩陣鍵盤部分
*/
#include <Keypad.h>
const byte ROWS = 4;
const byte COLS = 4;
char hexaKeys[ROWS][COLS] = {
{'1','2','3','A'},
{'4','5','6','B'},
{'7','8','9','C'},
{'*','0','#','D'}
};
byte rowPins[ROWS] = {2, 3, 4, 5};
byte colPins[COLS] = {6, 7, 8, 9};
Keypad customKeypad = Keypad( makeKeymap(hexaKeys), rowPins, colPins, ROWS, COLS);
void setup(){
Serial.begin(9600);
}
void loop(){
char customKey = customKeypad.getKey();
if (customKey){
Serial.println(customKey);
}
}

復制代碼

ID:513258 · 發表于 2020-2-28 14:05

串口輸出16位矩陣鍵值

ID:513258 · 發表于 2020-2-28 15:19

程序之二：矩陣鍵盤部分測試每個按鍵的按下與松開

/*
【Arduino】168種傳感器模塊系列實驗（資料+代碼+圖形+仿真）
實驗一百四十：YL-004老款20按鍵獨立鍵盤跑馬燈矩陣鍵盤模塊
程序之二：矩陣鍵盤部分測試每個按鍵的按下與松開
*/
#include "Adafruit_Keypad.h"
const byte ROWS = 4; // 行
const byte COLS = 4; // 列
//定義鍵盤按鈕上的符號
char hexaKeys[ROWS][COLS] = {
{'1', '2', '3', 'A'},
{'4', '5', '6', 'B'},
{'7', '8', '9', 'C'},
{'*', '0', '#', 'D'}
};
byte rowPins[ROWS] = {2, 3, 4, 5}; //連接到鍵盤的行插腳
byte colPins[COLS] = {6, 7, 8, 9}; //連接到鍵盤的列插腳
//初始化類NewKeypad的實例
Adafruit_Keypad customKeypad = Adafruit_Keypad( makeKeymap(hexaKeys), rowPins, colPins, ROWS, COLS);
void setup() {
Serial.begin(9600);
customKeypad.begin();
}
void loop() {
//把你的主代碼放在這里，重復運行
customKeypad.tick();
while (customKeypad.available()) {
keypadEvent e = customKeypad.read();
Serial.print((char)e.bit.KEY);
if (e.bit.EVENT == KEY_JUST_PRESSED) Serial.println(" pressed");
else if (e.bit.EVENT == KEY_JUST_RELEASED) Serial.println(" released");
}
delay(10);
}

復制代碼

ID:513258 · 發表于 2020-2-28 15:22

ID:513258 · 發表于 2020-2-28 16:17

本帖最后由 eagler8 于 2020-2-28 16:19 編輯

程序之三：矩陣鍵盤部分測試按鍵'*'和 '#'控制LED燈（板載13腳）

/*
【Arduino】168種傳感器模塊系列實驗（資料+代碼+圖形+仿真）
實驗一百四十：YL-004老款20按鍵獨立鍵盤跑馬燈矩陣鍵盤模塊
程序之三：矩陣鍵盤部分測試按鍵'*'和 '#'控制LED燈（板載13腳）
*/
#include <Keypad.h>
const byte ROWS = 4; //四行
const byte COLS = 3; //三列
//定義鍵盤按鈕上的符號
char keys[ROWS][COLS] = {
{'1', '2', '3'},
{'4', '5', '6'},
{'7', '8', '9'},
{'*', '0', '#'}
};
byte rowPins[ROWS] = {2, 3, 4, 5}; //連接到鍵盤的行插腳
byte colPins[COLS] = {6, 7, 8}; //連接到鍵盤的列插腳
Keypad keypad = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS );
byte ledPin = 13;
boolean blink = false;
boolean ledPin_state;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(ledPin, OUTPUT); // 將數字管腳設置為輸出
digitalWrite(ledPin, HIGH); // 打開LED
ledPin_state = digitalRead(ledPin); // 存儲初始LED狀態。當LED亮起時為高
keypad.addEventListener(keypadEvent); // 為此鍵盤添加事件偵聽器
}
void loop() {
char key = keypad.getKey();
if (key) {
Serial.println(key);
}
if (blink) {
digitalWrite(ledPin, !digitalRead(ledPin)); // 將LED引腳從Hi2Lo或Lo2Hi更改
delay(100);
}
}
// 處理一些特殊事件
void keypadEvent(KeypadEvent key) {
switch (keypad.getState()) {
case PRESSED:
if (key == '#') {
digitalWrite(ledPin, !digitalRead(ledPin));
ledPin_state = digitalRead(ledPin); // 記住LED狀態，亮或不亮
}
break;
case RELEASED:
if (key == '*') {
digitalWrite(ledPin, ledPin_state); // 從開始閃爍前恢復LED狀態
blink = false;
}
break;
case HOLD:
if (key == '*') {
blink = true; // 按住*鍵時，LED閃爍
}
break;
}
}

復制代碼

ID:513258 · 發表于 2020-2-28 16:25

'#'鍵控制LED燈自鎖開關，'*'鍵按下時LED閃爍，松開熄滅

ID:513258 · 發表于 2020-2-28 16:38

測試跑馬燈部分接線示意圖

ID:513258 · 發表于 2020-2-28 16:41

ID:513258 · 發表于 2020-2-29 09:43

程序之四：測試跑馬燈部分，循環逐個點亮，逐個熄滅

/*
【Arduino】168種傳感器模塊系列實驗（資料+代碼+圖形+仿真）
實驗一百四十：YL-004老款20按鍵獨立鍵盤跑馬燈矩陣鍵盤模塊
程序之四：測試跑馬燈部分，循環逐個點亮，逐個熄滅
*/
int BASE = 6 ;
int NUM = 8;
void setup()
{
for (int i = BASE; i < BASE + NUM; i ++)
{
pinMode(i, OUTPUT);
}
}
void loop()
{
for (int i = BASE; i < BASE + NUM; i ++)
{
digitalWrite(i, LOW);
delay(200);
}
for (int i = BASE; i < BASE + NUM; i ++)
{
digitalWrite(i, HIGH);
delay(200);
}
}

復制代碼

ID:513258 · 發表于 2020-2-29 09:51

ID:513258 · 發表于 2020-2-29 10:07

/*
【Arduino】168種傳感器模塊系列實驗（資料+代碼+圖形+仿真）
實驗一百四十：YL-004老款20按鍵獨立鍵盤跑馬燈矩陣鍵盤模塊
程序之五：測試跑馬燈部分，循環單個熄滅
*/
byte ledPin[] = {6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13};
int ledDelay(300);
int direction = 1;
int currentLED = 0;
unsigned long changeTime;
void setup() {
for (int x = 0; x <= 7; x++)
pinMode(ledPin[x], OUTPUT); //數組從0開始分配存儲單元，這里要非常注意循環變量的初值和終值，0－7剛好循環至8
changeTime = millis();
}
void loop() {
if ((millis() - changeTime) > ledDelay)
{ changeLED(); //運行時間如果超過一個數量的延時時間，則由函數changeLED()控制LED點亮的變化
changeTime = millis();
}
}
void changeLED() {
for (int x = 0; x <= 7; x++)
{ digitalWrite(ledPin[x], LOW); //8只LED燈低平信號，熄滅
}
digitalWrite(ledPin[currentLED], HIGH); //設當前LED高平信號，點亮
currentLED += direction; //當前值增加為direction表示的值
if (currentLED == 7) {
direction = -1; //當前燈為第8只燈，currentLED當前值改為－1，改變亮燈方向
}
if (currentLED == 0) {
direction = 1; //當前燈為第1只燈，currentLED當前值為+1，從第1只燈開始計數
}
}

復制代碼

ID:513258 · 發表于 2020-2-29 10:17

測試獨立按鍵部分+跑馬燈部分

ID:513258 · 發表于 2020-2-29 10:42

程序之六：測試獨立按鍵部分+跑馬燈部分，按鍵控制跑馬燈

/*
【Arduino】168種傳感器模塊系列實驗（資料+代碼+圖形+仿真）
實驗一百四十：YL-004老款20按鍵獨立鍵盤跑馬燈矩陣鍵盤模塊
程序之六：測試獨立按鍵部分+跑馬燈部分，按鍵控制跑馬燈
*/
int buttonPin = 2 ; // 定義按鍵引腳
int BASE = 6; // 定義第一個LED引腳
int NUM = 8; // LED 的總數
int val;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(buttonPin, INPUT);
for (int i = BASE; i < BASE + NUM; i ++)
{
pinMode(i, OUTPUT); // 設定LED引腳為輸出引腳
}
}
void loop()
{
liangdeng(); // 循環亮燈子程序
delay(200); // 每次循環間隔時間
miedeng(); // LED全滅子程序
}
void liangdeng()
{
for (int i = BASE; i < BASE + NUM; i ++)
{
digitalWrite(i, LOW); //設定LED引腳逐個輸出高電平逐個點亮
val = digitalRead(buttonPin); // 儲存按鍵變換量
if (val == HIGH) //判斷是否按下按鍵，弱已按下按鍵跳出當前循環
{
val = HIGH;
break;
}
delay(200); //延時
}
}
void miedeng()
{
for (int i = BASE; i < BASE + NUM; i ++)
{
digitalWrite(i, HIGH); //設定LED引腳逐個輸出低電平逐個點亮
}
}

復制代碼

ID:513258 · 發表于 2020-2-29 15:02

編玩邊學開源圖形編程

ID:513258 · 發表于 2020-2-29 15:17

實驗開源仿真編程（linkboy3.6）

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【Arduino】168種傳感器模塊系列實驗（140）---跑馬燈矩陣鍵盤模塊