4.2 4x4 Tastenfeld

Das 4x4 Tastenfeld, auch Matrix-Tastenfeld genannt, besteht aus einer Anordnung von 16 Tasten in einer einzigen Einheit.

Solche Tastenfelder findet man hauptsächlich in Geräten, die digitale Eingaben erfordern, wie Taschenrechner, Fernbedienungen, Tastentelefone, Verkaufsautomaten, Geldautomaten, Zahlenschlösser und digitale Türschlösser.

In diesem Projekt lernen wir, wie man ermittelt, welche Taste gedrückt wurde und den entsprechenden Tastenwert erhält.

• 4x4 Tastenfeld

• E.161 – Wikipedia

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir folgende Komponenten.

Ein Komplettset ist definitiv praktisch. Hier ist der Link:

Bezeichnung	ARTIKEL IM SET	LINK
Kepler Set	450+	Kepler Kit

Die einzelnen Komponenten können auch über die untenstehenden Links erworben werden.

SN	KOMPONENTE	ANZAHL	LINK
1	Raspberry Pi Pico W	1	BUY
2	Micro-USB-Kabel	1
3	Steckbrett	1	BUY
4	Jumperkabel	Mehrere	BUY
5	Widerstand	4(10KΩ)	BUY
6	4x4 Tastenfeld	1	BUY

Schaltplan

An jede der vier Spalten des Matrix-Tastenfelds ist ein Pull-Down-Widerstand angeschlossen, sodass die Anschlüsse G6 bis G9 auf einem stabilen niedrigen Pegel sind, wenn keine Taste gedrückt ist.

Die Reihen des Tastenfelds (G2 bis G5) sind so programmiert, dass sie auf High gehen; wird einer der Anschlüsse G6 bis G9 als High gelesen, wissen wir, welche Taste gedrückt wurde.

Zum Beispiel, wenn G6 als High gelesen wird, dann wurde die Nummerntaste 1 gedrückt; denn die Steuerpins der Nummerntaste 1 sind G2 und G6, wenn die Taste 1 gedrückt wird, werden G2 und G6 miteinander verbunden und G6 ist ebenfalls High.

Verdrahtung

Um die Verdrahtung zu vereinfachen, sind im obigen Schaltplan die Reihen und Spalten des Matrix-Tastenfelds sowie die 10K-Widerstände gleichzeitig in die Löcher eingesteckt, in denen sich G6 bis G9 befinden.

Code

Bemerkung

• Öffnen Sie die Datei 4.2_4x4_keypad.py im Verzeichnis kepler-kit-main/micropython oder kopieren Sie den Code in Thonny, und klicken Sie auf „Aktuelles Skript ausführen“ oder drücken Sie einfach F5.

• Vergessen Sie nicht, im rechten unteren Eck den „MicroPython (Raspberry Pi Pico)“-Interpreter auszuwählen.

• Für detaillierte Anleitungen siehe Code direkt öffnen und ausführen.

import machine
import time

characters = [["1","2","3","A"],["4","5","6","B"],["7","8","9","C"],["*","0","#","D"]]

pin = [2,3,4,5]
row = []
for i in range(4):
    row.append(None)
    row[i] = machine.Pin(pin[i], machine.Pin.OUT)

pin = [6,7,8,9]
col = []
for i in range(4):
    col.append(None)
    col[i] = machine.Pin(pin[i], machine.Pin.IN)

def readKey():
    key = []
    for i in range(4):
        row[i].high()
        for j in range(4):
            if(col[j].value() == 1):
                key.append(characters[i][j])
        row[i].low()
    if key == [] :
        return None
    else:
        return key

last_key = None
while True:
    current_key = readKey()
    if current_key == last_key:
        continue
    last_key = current_key
    if current_key != None:
        print(current_key)
    time.sleep(0.1)

Nachdem das Programm ausgeführt wurde, wird die Shell die Tasten ausgeben, die Sie auf dem Keypad gedrückt haben. Funktionsweise

import machine
import time

characters = [["1","2","3","A"],["4","5","6","B"],["7","8","9","C"],["*","0","#","D"]]

pin = [2,3,4,5]
row = []
for i in range(4):
    row.append(None)
    row[i] = machine.Pin(pin[i], machine.Pin.OUT)

pin = [6,7,8,9]
col = []
for i in range(4):
    col.append(None)
    col[i] = machine.Pin(pin[i], machine.Pin.IN)

Definiert jede Taste der Matrix-Tastatur im Array characters[] und legt die Pins für jede Reihe und Spalte fest.

last_key = None
while True:
    current_key = readKey()
    if current_key == last_key:
        continue
    last_key = current_key
    if current_key != None:
        print(current_key)
    time.sleep(0.1)

Dies ist der Teil der Hauptfunktion, der den Wert der gedrückten Taste liest und ausgibt.

Die Funktion readKey() liest den Zustand jeder Taste aus.

Die Anweisungen if current_key != None und if current_key == last_key dienen dazu, festzustellen, ob eine Taste gedrückt ist und wie der Zustand der gedrückten Taste ist. (Wenn Sie beispielsweise ‚3‘ drücken, während Sie ‚1‘ drücken, ist die Bewertung gültig.)

Gibt den Wert der aktuell gedrückten Taste aus, wenn die Bedingung gültig ist.

Die Anweisung last_key = current_key speichert den Zustand jeder Auswertung in einem Array last_key, um die nächste Runde der bedingten Bewertung zu erleichtern.

def readKey():
    key = []
    for i in range(4):
        row[i].high()
        for j in range(4):
            if(col[j].value() == 1):
                key.append(characters[i][j])
        row[i].low()
    if key == [] :
        return None
    else:
        return key

Diese Funktion setzt jede Reihe der Matrix-Tastatur nacheinander auf ein hohes Niveau. Wenn eine Taste gedrückt wird, erhält die entsprechende Spalte ein hohes Niveau. Nach Durchlaufen der zweistufigen Schleife wird der Wert der Taste, deren Zustand 1 ist, im Array key gespeichert.

Wenn Sie die Taste ‚3‘ drücken:

row[0] wird auf ein hohes Niveau gesetzt und col[2] erhält ebenfalls ein hohes Niveau.

col[0], col[1], col[3] erhalten ein niedriges Niveau.

Es gibt vier Zustände: 0, 0, 1, 0; und wir schreiben ‚3‘ in pressed_keys.

Wenn row[1], row[2], row[3] auf ein hohes Niveau gesetzt werden, erhalten col[0] ~ col[4] ein niedriges Niveau.

Die Schleife stoppt und gibt key = ‚3‘ zurück.

Wenn Sie die Tasten ‚1‘ und ‚3‘ drücken, wird key = [‚1‘,‘3‘] zurückgegeben.