在本教程中，我們將學(xué)習(xí)4×4矩陣鍵盤以及Arduino鍵盤接口的工作原理。鍵盤是一種輸入設(shè)備，用于輸入密碼，撥打號碼，瀏覽菜單甚至控制機(jī)器人。

您可能已經(jīng)看到ATM上使用了鍵盤，安全系統(tǒng)，電話等，允許用戶向系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)。鍵盤可與微控制器和原型平臺（如Arduino）一起使用，以實(shí)現(xiàn)各種項(xiàng)目。

因此，在本文中，我將向您展示如何連接4×4帶Arduino的矩陣鍵盤以及如何從鍵盤獲取數(shù)據(jù)。

概述

矩陣鍵盤只不過是水平和垂直方式的按鈕系統(tǒng)排列。例如，4×4鍵盤由16個(gè)按鍵或按鈕組成，按4行和4列排列。下圖顯示了典型的按鍵類型4×4矩陣鍵盤。

有目前有兩種類型的矩陣鍵盤可用。一種是傳統(tǒng)的按鍵式鍵盤，如上圖所示，另一種是膜式鍵盤，它不包含任何按鈕，但由于按鍵表面和底層電路之間的電接觸而起作用。

另請閱讀：如何構(gòu)建簡單的Arduino計(jì)算器？

鍵盤如何工作？

如前所述，4×4矩陣鍵盤由16個(gè)按鍵或按鈕組成，分為4行4列。帶有所有16個(gè)按鈕的4×4鍵盤的內(nèi)部電路如下圖所示。

我將在不考慮任何特定微控制器的情況下解釋4×4矩陣鍵盤的工作原理。這項(xiàng)工作可以應(yīng)用于任何微控制器，甚至是Arduino和Raspberry Pi。

假設(shè)鍵盤的所有行都變?yōu)榈碗娖?，鍵盤的所有列都變?yōu)楦唠娖健Ｎ⒖刂破?。如果沒有按下任何按鈕或鍵，則這將是行和列的默認(rèn)狀態(tài)。

現(xiàn)在，當(dāng)按下某個(gè)鍵時(shí)，當(dāng)電流從HIGH Column Pin流向LOW Row Pin時(shí)，相應(yīng)的列將變?yōu)長OW。微控制器（或Arduino）可以通過在列上掃描LOW來輕松識別鍵的列。

技巧部分用于識別鍵的行。為此，微控制器應(yīng)使鍵盤的行一個(gè)接一個(gè)地高，并檢查列引腳是否變?yōu)楦唠娖?。此過程一直持續(xù)到先前檢測到的列變?yōu)楦唠娖健?/p>

這樣，微控制器可以確定按鍵的列和行，從而識別按下的按鍵。

Arduino鍵盤界面

現(xiàn)在，我將向您展示如何連接或連接配有Arduino UNO的4×4鍵盤。一個(gè)4×4矩陣鍵盤由8個(gè)引腳組成，我們需要使用8個(gè)Arduino引腳連接到鍵盤。下圖顯示了Arduino鍵盤接口的簡單電路。

在這個(gè)電路中，我已經(jīng)將鍵盤的行連接到Arduino的數(shù)字引腳0到3，即ROW1至數(shù)字引腳0，ROW2至數(shù)字引腳1，ROW3至數(shù)字引腳2以及ROW4至數(shù)字引腳3.

類似地，鍵盤的列連接到數(shù)字引腳Arduino的4到7。我們現(xiàn)在將看到一個(gè)使用Arduino鍵盤接口的小項(xiàng)目。

電路圖

所需組件

Arduino UNO

16×2 LCD顯示器

4×4矩陣鍵盤

10KΩ電位計(jì)

1KΩ電阻（1/4瓦）

面包板

連接電線

電源

電路設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目的電路設(shè)計(jì)與上面顯示的Arduino鍵盤接口非常相似。附加組件是16×2 LCD顯示器。 LCD的數(shù)據(jù)引腳連接到數(shù)字引腳11到8. 16×2 LCD顯示器的E和RS引腳連接到Arduino的引腳12和13。

代碼

工作

這個(gè)簡單項(xiàng)目的目的是解釋如何將4×4矩陣鍵盤連接到Arduino，Arduino鍵盤接口如何工作以及如何確定鍵盤上按下的鍵并顯示在鍵盤上16×2 LCD顯示器。

為了確定鍵盤上按下的鍵，我們使用了一個(gè)名為“Keypad”的特殊庫。您應(yīng)首先從此鏈接下載此庫，并將其放在Arduino/libraries目錄（C： Program Files（x86） Arduino libraries或C： Program Files Arduino libraries）中。

注意：圖書館“鍵盤”由Mark Stanley和Alexander Brevig開發(fā)。

安裝庫后，您可以復(fù)制上面的代碼并將其上傳到Arduino。在代碼中，4×4矩陣鍵盤的鍵映射為0到9的數(shù)字，符號*和＃以及字母A，B，C和D.

因此，無論何時(shí)按下某個(gè)鍵，Arduino都會使用“鍵盤”庫檢測該鍵，并在16×2 LCD顯示器上顯示該鍵。

應(yīng)用程序

Arduino鍵盤接口有廣泛的應(yīng)用。其中一些在下面提到。

基于Arduino的計(jì)算器

基于密碼的門鎖系統(tǒng)

家庭安全系統(tǒng)

家庭自動(dòng)化系統(tǒng)