怎样连接4×4带Arduino的矩阵键盘以及如何从键盘获取数据

在本教程中，我们将学习4×4矩阵键盘以及Arduino键盘接口的工作原理。键盘是一种输入设备，用于输入密码，拨打号码，浏览菜单甚至控制机器人。

您可能已经看到ATM上使用了键盘，安全系统，电话等，允许用户向系统输入数据。键盘可与微控制器和原型平台（如Arduino）一起使用，以实现各种项目。

因此，在本文中，我将向您展示如何连接4×4带Arduino的矩阵键盘以及如何从键盘获取数据。

概述

矩阵键盘只不过是水平和垂直方式的按钮系统排列。例如，4×4键盘由16个按键或按钮组成，按4行和4列排列。下图显示了典型的按键类型4×4矩阵键盘。

有目前有两种类型的矩阵键盘可用。一种是传统的按键式键盘，如上图所示，另一种是膜式键盘，它不包含任何按钮，但由于按键表面和底层电路之间的电接触而起作用。

另请阅读：如何构建简单的Arduino计算器？

键盘如何工作？

如前所述，4×4矩阵键盘由16个按键或按钮组成，分为4行4列。带有所有16个按钮的4×4键盘的内部电路如下图所示。

我将在不考虑任何特定微控制器的情况下解释4×4矩阵键盘的工作原理。这项工作可以应用于任何微控制器，甚至是Arduino和Raspberry Pi。

假设键盘的所有行都变为低电平，键盘的所有列都变为高电平。微控制器。如果没有按下任何按钮或键，则这将是行和列的默认状态。

现在，当按下某个键时，当电流从HIGH Column Pin流向LOW Row Pin时，相应的列将变为LOW。微控制器（或Arduino）可以通过在列上扫描LOW来轻松识别键的列。

技巧部分用于识别键的行。为此，微控制器应使键盘的行一个接一个地高，并检查列引脚是否变为高电平。此过程一直持续到先前检测到的列变为高电平。

这样，微控制器可以确定按键的列和行，从而识别按下的按键。

Arduino键盘界面

现在，我将向您展示如何连接或连接配有Arduino UNO的4×4键盘。一个4×4矩阵键盘由8个引脚组成，我们需要使用8个Arduino引脚连接到键盘。下图显示了Arduino键盘接口的简单电路。

在这个电路中，我已经将键盘的行连接到Arduino的数字引脚0到3，即ROW1至数字引脚0，ROW2至数字引脚1，ROW3至数字引脚2以及ROW4至数字引脚3.

类似地，键盘的列连接到数字引脚Arduino的4到7。我们现在将看到一个使用Arduino键盘接口的小项目。

电路图

所需组件

Arduino UNO

16×2 LCD显示器

4×4矩阵键盘

10KΩ电位计

1KΩ电阻（1/4瓦）

面包板

连接电线

电源

电路设计

该项目的电路设计与上面显示的Arduino键盘接口非常相似。附加组件是16×2 LCD显示器。 LCD的数据引脚连接到数字引脚11到8. 16×2 LCD显示器的E和RS引脚连接到Arduino的引脚12和13。

代码

工作

这个简单项目的目的是解释如何将4×4矩阵键盘连接到Arduino，Arduino键盘接口如何工作以及如何确定键盘上按下的键并显示在键盘上16×2 LCD显示器。

为了确定键盘上按下的键，我们使用了一个名为“Keypad”的特殊库。您应首先从此链接下载此库，并将其放在Arduino/libraries目录（C： Program Files（x86） Arduino libraries或C： Program Files Arduino libraries）中。

注意：图书馆“键盘”由Mark Stanley和Alexander Brevig开发。

安装库后，您可以复制上面的代码并将其上传到Arduino。在代码中，4×4矩阵键盘的键映射为0到9的数字，符号*和＃以及字母A，B，C和D.

因此，无论何时按下某个键，Arduino都会使用“键盘”库检测该键，并在16×2 LCD显示器上显示该键。

应用程序

Arduino键盘接口有广泛的应用。其中一些在下面提到。

基于Arduino的计算器

基于密码的门锁系统

家庭安全系统

家庭自动化系统