Матричная клавиатура – удобное и популярное устройство для ввода информации в микроконтроллерные системы. Используется она в различных проектах, начиная от простой системы ввода пароля и заканчивая управлением роботом или игровой консолью. Чаще всего клавиатуры состоят из множества кнопок, организованных в матрицу. Они позволяют сэкономить количество пинов микроконтроллера, необходимых для подключения.
Однако не всегда у Arduino хватает доступных пинов для подключения клавиатуры. В таких случаях можно использовать расширитель портов, например, PCF8574. Этот интегральный сдвиговый регистр позволяет подключить до 8 устройств по протоколу I2C, расширяя количество свободных пинов на Arduino.
В этой статье вы узнаете, как подключить матричную клавиатуру к Arduino, используя расширитель портов PCF8574. Мы рассмотрим подробную инструкцию, которая поможет вам разобраться с подключением, кодировкой клавиш и чтением ввода.
Вам потребуется: Arduino, матричная клавиатура, расширитель портов PCF8574, провода, паяльник, паяльная паста, припой, плата для монтажа или доска.
Как подключить матричную клавиатуру к Arduino через расширитель портов
Для подключения матричной клавиатуры к Arduino через расширитель портов потребуется следующее оборудование:
- Матричная клавиатура
- Расширитель портов (например, MCP23017)
- Провода для подключения
- Arduino
Вот пошаговая инструкция по подключению клавиатуры к Arduino через расширитель портов:
- Подключите расширитель портов к Arduino с помощью проводов. Установите подключение VCC расширителя портов к 5V пину на Arduino, GND – к GND пину, а SDA и SCL к соответствующим SDA и SCL пинам.
- Подключите матричную клавиатуру к расширителю портов. На клавиатуре будет два набора пинов: строки и столбцы. Проводами подключите строки к пинам расширителя портов, а столбцы – к другому набору пинов расширителя портов.
- Откройте Arduino IDE и создайте новый проект.
- Добавьте библиотеку Wire.h, которая позволяет управлять I2C.
- Создайте экземпляр класса расширителя портов MCP23017 и настройте его.
- Напишите код для сканирования клавиатуры. Вы сможете получить коды нажатых клавиш и реагировать на это в вашей программе Arduino.
- Загрузите программу на Arduino и проверьте работу клавиатуры.
Теперь вы можете использовать матричную клавиатуру для ввода данных в ваше приложение, управлять вашим проектом Arduino с помощью клавиш и многое другое. Подключение через расширитель портов позволяет расширить возможности вашей Arduino и использовать больше периферийных устройств.
Будьте внимательны при подключении проводов и проверьте правильность подключения перед запуском вашего проекта. Удачи в вашей работе с Arduino и матричной клавиатурой!
Устройство и принцип работы матричной клавиатуры
Устройство матричной клавиатуры включает в себя ряд колонок и ряд строк, образуя матрицу кнопок. Каждая клавиша имеет два контакта: один подключен к колонке, а другой к строке. При нажатии на кнопку, микроконтроллер подключается к соответствующему столбцу и строке, и на основе полученной информации определяется, какая кнопка была нажата.
Принцип работы матричной клавиатуры основан на том, что микроконтроллер последовательно проверяет состояние каждого столбца и строки в матрице, чтобы определить, была ли нажата кнопка. Для этого используется техника сканирования (scanning), при которой каждая кнопка проверяется поочередно.
При проверке микроконтроллер устанавливает логический уровень на одном из столбцов (например, выводит его в состояние «LOW»), а затем последовательно считывает значения на каждой строке. Если на определенной строке микроконтроллер обнаруживает логический низкий уровень, то это значит, что кнопка, соответствующая данной строке и столбцу, была нажата.
Для успешного считывания состояния клавиш микроконтроллер должен продолжать сканирование матрицы с определенной частотой. При этом, если кнопка остается нажатой, она будет замечена при следующем сканировании. Если кнопка отпущена, то микроконтроллер переходит к сканированию следующей клавиши.
Таким образом, использование матричной клавиатуры позволяет подключить множество кнопок к Arduino, используя при этом всего несколько пинов, что делает ее удобной для проектов, где требуется управление множеством функций.
Подбор необходимых компонентов для подключения
Для подключения матричной клавиатуры к плате Arduino через расширитель портов вам потребуются следующие компоненты:
1. Расширитель портов MCP23017: Этот компонент позволяет увеличить количество доступных пинов для подключения клавиатуры к Arduino. MCP23017 поддерживает до 16 входных/выходных линий, поэтому он отлично подходит для подключения матриц клавиатур с большим количеством кнопок.
2. Матричная клавиатура: Выберите матричную клавиатуру с нужным количеством кнопок и расположением. Обычно они имеют размеры от 3×3 до 4×4, но существуют и модели с другими размерами. Убедитесь, что клавиатура совместима с напряжением питания Arduino (обычно 5 В).
3. Провода: Для подключения расширителя портов и клавиатуры к Arduino вам понадобятся мужской-мужской и мужской-женский провода. Размер и количество проводов зависят от расположения и количества контактов на расширителе и клавиатуре.
4. Резисторы: Для подключения матричной клавиатуры вам может потребоваться добавить некоторые резисторы. Они помогут установить корректные уровни напряжения и снизить шум.
Собрав все необходимые компоненты, вы будете готовы приступить к подключению матричной клавиатуры к Arduino через расширитель портов.
Схема подключения расширителя портов к Arduino
Схема подключения MCP23017 к Arduino довольно проста. Вам понадобятся следующие компоненты:
- Arduino (любая модель)
- MCP23017
- Провода
- Резисторы (если необходимо)
Для подключения расширителя портов к Arduino выполните следующие шаги:
- Подключите пин VCC расширителя портов к пину 5V Arduino.
- Подключите пин GND расширителя портов к пину GND Arduino.
- Подключите пин SDA расширителя портов к пину A4 Arduino.
- Подключите пин SCL расширителя портов к пину A5 Arduino.
- Если необходимо использовать внутренние подтяжки, подключите пины 15 и 16 расширителя портов к питанию (VCC).
- Подключите остальные пины расширителя портов к необходимым пинам Arduino для коммуникации с устройствами.
После завершения подключения, вам необходимо будет написать программный код для работы с расширителем портов. Обычно это делается с использованием библиотеки Wire.h для работы с шиной I2C и библиотеки Adafruit_MCP23017.h для управления расширителем портов.
Теперь вы готовы использовать расширитель портов MCP23017 с Arduino для увеличения количества доступных пинов и подключения большего количества устройств.