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【Arduino】168种传感器模块系列实验(140)---跑马灯矩阵键...

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发表于 2020-2-7 19:14:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
37款传感器与模块的提法,在网络上广泛流传,其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和模块,依照实践出真知(一定要动手做)的理念,以学习和交流为目的,这里准备逐一动手试试做实验,不管成功与否,都会记录下来---小小的进步或是搞不定的问题,希望能够抛砖引玉。

【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料+代码+图形+仿真)
实验一百四十:YL-004老款20按键独立键盘 跑马灯矩阵键盘模块

(4*4矩阵键盘+4位独立按键+8位跑马灯组合模块)



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 楼主| 发表于 2020-2-27 20:58:18 | 显示全部楼层
4X4矩阵键盘
是单片机外部设备中所使用的排布类似于矩阵的键盘组。矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些,识别也要复杂一些,列线通过电阻接正电源,并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端,而列线所接的I/O口则作为输入。由于电路设计时需要更多的外部输入,单独的控制一个按键需要浪费很多的IO资源,所以就有了矩阵键盘,常用的矩阵键盘有4X4和8X8,其中用的最多的是4X4。

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 楼主| 发表于 2020-2-27 21:01:47 | 显示全部楼层
工作原理
矩阵键盘又称为行列式键盘,它是用4条I/O线作为行线,4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上,设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4X4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。由于单片机IO端口具有线与的功能,因此当任意一个按键按下时,行和列都有一根线被线与,通过运算就可以得出按键的坐标从而判断按键键值。

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 楼主| 发表于 2020-2-27 21:09:31 | 显示全部楼层
行列扫描法原理
1、使行线为编程的输入线,列线是输出线,拉低所有的列线,判断行线的变化,如果有按键按下,按键按下的对应行线被拉低,否则所有的行线都为高电平。
2、在第一步判断有键按下后, 延时10ms消除机械抖动,再次读取行值,如果此行线还处于低电平状态则进入下 一步,否则返回第一步重新判断。
3、开始扫描按键位置,采用逐 行扫描,每间隔1ms的时间,分别拉低第一列,第二列,第三列,第四 列,无论拉低哪一列其他三列都为高电平,读取行值找到按键的位置,分别把行值和列值储存在寄存器里。
4、从寄存器中找到行值和列 值并把其合并,得到按键值,对此按键值进行编码,按照从第一行第一个一直到第四行第四个逐行进行编码,编码值从“0000” 至“1111” , 再进行译码,最后显示按键号码。

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 楼主| 发表于 2020-2-28 08:30:31 | 显示全部楼层
4X4矩阵4管脚直插按键键盘
(1)体积小;
(2)节省空间;
(3)使用方便;
(4)共计16按键;
(5)单片机外扩键盘的上佳选择。

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 楼主| 发表于 2020-2-28 09:17:32 | 显示全部楼层
矩阵键盘所需库文件<Keypad>
在Arduino IDE 1.8.10 或者以上版本中, 项目->加载库->管理库中搜索Keypad,然后安装即可。
也可以下载库(需要下载库文件 https://github.com/Chris--A/Keypad),然后手动添加到IDE中。

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 楼主| 发表于 2020-2-28 09:25:22 | 显示全部楼层
4*4矩阵键盘+4位独立按键+8位跑马灯组合模块

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 楼主| 发表于 2020-2-28 09:27:32 | 显示全部楼层
模块电原理图

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 楼主| 发表于 2020-2-28 10:02:03 | 显示全部楼层


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 楼主| 发表于 2020-2-28 12:55:14 | 显示全部楼层
测试矩阵键盘部分接线示意图

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 楼主| 发表于 2020-2-28 13:02:41 | 显示全部楼层
模块上4*4矩阵键盘有一个8脚的端口,理论上可以直接插到Arduino的0-7脚上,但0,1脚用于串口通信,所以只能选择2~13脚,这里选用了2-9脚。

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
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 楼主| 发表于 2020-2-28 14:00:32 | 显示全部楼层
程序之一:测试矩阵键盘部分

  1. /*
  2. 【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料+代码+图形+仿真)
  3. 实验一百四十:YL-004老款20按键独立键盘 跑马灯矩阵键盘模块
  4. 程序之一:测试矩阵键盘部分
  5. */

  6. #include <Keypad.h>

  7. const byte ROWS = 4;
  8. const byte COLS = 4;

  9. char hexaKeys[ROWS][COLS] = {
  10.   {'1','2','3','A'},
  11.   {'4','5','6','B'},
  12.   {'7','8','9','C'},
  13.   {'*','0','#','D'}
  14. };

  15. byte rowPins[ROWS] = {2, 3, 4, 5};
  16. byte colPins[COLS] = {6, 7, 8, 9};

  17. Keypad customKeypad = Keypad( makeKeymap(hexaKeys), rowPins, colPins, ROWS, COLS);

  18. void setup(){
  19.   Serial.begin(9600);
  20. }

  21. void loop(){
  22.   char customKey = customKeypad.getKey();

  23.   if (customKey){
  24.     Serial.println(customKey);
  25.   }
  26. }
复制代码
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 楼主| 发表于 2020-2-28 14:07:40 | 显示全部楼层
串口输出16位矩阵键值

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 楼主| 发表于 2020-2-28 15:18:46 | 显示全部楼层
程序之二:矩阵键盘部分测试每个按键的按下与松开

  1. /*
  2.   【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料+代码+图形+仿真)
  3.   实验一百四十:YL-004老款20按键独立键盘 跑马灯矩阵键盘模块
  4.   程序之二:矩阵键盘部分测试每个按键的按下与松开
  5. */

  6. #include "Adafruit_Keypad.h"

  7. const byte ROWS = 4; // 行
  8. const byte COLS = 4; // 列
  9. //定义键盘按钮上的符号
  10. char hexaKeys[ROWS][COLS] = {
  11.   {'1', '2', '3', 'A'},
  12.   {'4', '5', '6', 'B'},
  13.   {'7', '8', '9', 'C'},
  14.   {'*', '0', '#', 'D'}
  15. };

  16. byte rowPins[ROWS] = {2, 3, 4, 5}; //连接到键盘的行插脚
  17. byte colPins[COLS] = {6, 7, 8, 9}; //连接到键盘的列插脚

  18. //初始化类NewKeypad的实例
  19. Adafruit_Keypad customKeypad = Adafruit_Keypad( makeKeymap(hexaKeys), rowPins, colPins, ROWS, COLS);

  20. void setup() {
  21.   Serial.begin(9600);
  22.   customKeypad.begin();

  23. }

  24. void loop() {
  25.   //把你的主代码放在这里,重复运行
  26.   customKeypad.tick();

  27.   while (customKeypad.available()) {
  28.     keypadEvent e = customKeypad.read();
  29.     Serial.print((char)e.bit.KEY);
  30.     if (e.bit.EVENT == KEY_JUST_PRESSED) Serial.println(" pressed");
  31.     else if (e.bit.EVENT == KEY_JUST_RELEASED) Serial.println(" released");
  32.   }

  33.   delay(10);
  34. }
复制代码
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 楼主| 发表于 2020-2-28 15:22:54 | 显示全部楼层

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