【雕爷学编程】Arduino动手做(131)---跑马灯矩阵键盘模块
37款传感器与执行器的提法,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这37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和执行器模块,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,这里准备逐一动手尝试系列实验,不管成功(程序走通)与否,都会记录下来—小小的进步或是搞不掂的问题,希望能够抛砖引玉。
【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料代码+仿真编程+图形编程)
实验一百三十一:YL-004老款20按键独立键盘 跑马灯矩阵键盘模块
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。
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。
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。
4*4矩阵键盘+4位独立按键+8位跑马灯组合模块
4*4矩阵键盘+4位独立按键+8位跑马灯组合模块参考电原理图
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
测试矩阵键盘部分接线示意图
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。 |
Arduino实验开源代码
/* 【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料代码+仿真编程+图形编程) 实验一百三十一:YL-004老款20按键独立键盘 跑马灯矩阵键盘模块 程序之一:测试矩阵键盘部分 */ #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); } }
串口输出16位矩阵键值
程序之二:矩阵键盘部分测试每个按键的按下与松开
/* 【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料代码+仿真编程+图形编程) 实验一百三十一:YL-004老款20按键独立键盘 跑马灯矩阵键盘模块 程序之二:矩阵键盘部分测试每个按键的按下与松开 */ #include "Adafruit_Keypad.h" const byte ROWS = 4; // 行 const byte COLS = 4; // 列 //定义键盘按钮上的符号 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}; //连接到键盘的行插脚 byte colPins[COLS] = {6, 7, 8, 9}; //连接到键盘的列插脚 //初始化类NewKeypad的实例 Adafruit_Keypad customKeypad = Adafruit_Keypad( makeKeymap(hexaKeys), rowPins, colPins, ROWS, COLS); void setup() { Serial.begin(9600); customKeypad.begin(); } void loop() { //把你的主代码放在这里,重复运行 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); }
实验串口返回情况
程序之三:矩阵键盘部分测试按键'*'和 '#'控制LED灯(板载13脚)
/* 【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料代码+仿真编程+图形编程) 实验一百三十一:YL-004老款20按键独立键盘 跑马灯矩阵键盘模块 程序之三:矩阵键盘部分测试按键'*'和 '#'控制LED灯(板载13脚) */ #include <Keypad.h> const byte ROWS = 4; //四行 const byte COLS = 3; //三列 //定义键盘按钮上的符号 char keys[ROWS][COLS] = { {'1', '2', '3'}, {'4', '5', '6'}, {'7', '8', '9'}, {'*', '0', '#'} }; byte rowPins[ROWS] = {2, 3, 4, 5}; //连接到键盘的行插脚 byte colPins[COLS] = {6, 7, 8}; //连接到键盘的列插脚 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); // 将数字管脚设置为输出 digitalWrite(ledPin, HIGH); // 打开LED ledPin_state = digitalRead(ledPin); // 存储初始LED状态。当LED亮起时为高 keypad.addEventListener(keypadEvent); // 为此键盘添加事件侦听器 } void loop() { char key = keypad.getKey(); if (key) { Serial.println(key); } if (blink) { digitalWrite(ledPin, !digitalRead(ledPin)); // 将LED引脚从Hi2Lo或Lo2Hi更改 delay(100); } } // 处理一些特殊事件 void keypadEvent(KeypadEvent key) { switch (keypad.getState()) { case PRESSED: if (key == '#') { digitalWrite(ledPin, !digitalRead(ledPin)); ledPin_state = digitalRead(ledPin); // 记住LED状态,亮或不亮 } break; case RELEASED: if (key == '*') { digitalWrite(ledPin, ledPin_state); // 从开始闪烁前恢复LED状态 blink = false; } break; case HOLD: if (key == '*') { blink = true; // 按住*键时,LED闪烁 } break; } }
'#'键控制LED灯自锁开关,'*'键按下时LED闪烁,松开熄灭
测试跑马灯部分接线示意图
程序之四:测试跑马灯部分,循环逐个点亮,逐个熄灭
/* 【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料代码+仿真编程+图形编程) 实验一百三十一:YL-004老款20按键独立键盘 跑马灯矩阵键盘模块 程序之四:测试跑马灯部分,循环逐个点亮,逐个熄灭 */ 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); } }
Arduino实验场景图
程序之五:测试跑马灯部分,循环单个熄灭
/* 【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料代码+仿真编程+图形编程) 实验一百三十一:YL-004老款20按键独立键盘 跑马灯矩阵键盘模块 程序之五:测试跑马灯部分,循环单个熄灭 */ 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); //数组从0开始分配存储单元,这里要非常注意循环变量的初值和终值,0-7刚好循环至8 changeTime = millis(); } void loop() { if ((millis() - changeTime) > ledDelay) { changeLED(); //运行时间如果超过一个数量的延时时间,则由函数changeLED()控制LED点亮的变化 changeTime = millis(); } } void changeLED() { for (int x = 0; x <= 7; x++) { digitalWrite(ledPin[x], LOW); //8只LED灯低平信号,熄灭 } digitalWrite(ledPin[currentLED], HIGH); //设当前LED高平信号,点亮 currentLED += direction; //当前值增加为direction表示的值 if (currentLED == 7) { direction = -1; //当前灯为第8只灯,currentLED当前值改为-1,改变亮灯方向 } if (currentLED == 0) { direction = 1; //当前灯为第1只灯,currentLED当前值为+1,从第1只灯开始计数 } }
测试独立按键部分+跑马灯部分
程序之六:测试独立按键部分+跑马灯部分,按键控制跑马灯
/* 【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料代码+仿真编程+图形编程) 实验一百三十一:YL-004老款20按键独立键盘 跑马灯矩阵键盘模块 程序之六:测试独立按键部分+跑马灯部分,按键控制跑马灯 */ int buttonPin = 2 ; // 定义按键引脚 int BASE = 6; // 定义第一个LED引脚 int NUM = 8; // LED 的总数 int val; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(buttonPin, INPUT); for (int i = BASE; i < BASE + NUM; i ++) { pinMode(i, OUTPUT); // 设定LED引脚为输出引脚 } } void loop() { liangdeng(); // 循环亮灯子程序 delay(200); // 每次循环间隔时间 miedeng(); // LED全灭子程序 } void liangdeng() { for (int i = BASE; i < BASE + NUM; i ++) { digitalWrite(i, LOW); //设定LED引脚逐个输出高电平逐个点亮 val = digitalRead(buttonPin); // 储存按键变换量 if (val == HIGH) //判断是否按下按键,弱已按下按键跳出当前循环 { val = HIGH; break; } delay(200); //延时 } } void miedeng() { for (int i = BASE; i < BASE + NUM; i ++) { digitalWrite(i, HIGH); //设定LED引脚逐个输出低电平逐个点亮 } }
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