Arduino Lektion 68: 4×4 Matrix Tastatur

In diesem Tutorial möchte ich die 4×4 Matrix Tastatur vorstellen.

Diese kleine Tastatur verfügt über 16 Mikrotaster, welche in einem Raster von 4 Reihen zu je 4 Spalten angeordnet sind.

In dem Tutorial Arduino Lektion 64: 3×4 Matrix Tastatur habe ich bereits eine Folientastatur beschrieben.

Bezug

Die 4×4 Matrix Tastatur kann für ca. 2,59 € über ebay.de bezogen werden. Hier sind die Hersteller / Verkäufer aus China wieder der Sieger im Preis, jedoch mit einer Lieferzeit von ca. 40 Tagen muss man hier mindestens einen Minuspunkt geben.
Wer dieses Modul früher sein Eigen nennen möchte, muss hier beim Kauf auf den Artikelstandort achten.

Technische Daten der Matrix Tastatur

• Abmaße (LxBxH) 40 mm x 44 mm x 11 mm

Aufbau & Schaltung

Das mir vorliegende Modul hat eine unbeschriftete 8-fache Stiftleiste. Jedoch durch einfaches Testen der Pins mit einem Messgerät kann die korrekte Belegung ermittelt werden.

Wer sich das messen ersparen möchte, muss beim kauf darauf achten das, dass Modul beschriftet ist (am Preis ändert sich nix).

Die 8-fache Stiftleiste ist, wie ich finde, falsch montiert, denn möchte man die Tastatur montieren stört diese, wenn noch zusätzlich die Breadboardkabel angeschlossen werden. Es gibt diese Tastatur wo die Stiftleiste im 90° Winkel angebracht wurde diese würde ich als klare Empfehlung geben.

Pinbelegung und Aufbau der 4×4 Matrix Tastatur

Quellcode

Nachdem also nun die Reihen und Spalten und somit die Pinbelegung ermittelt wurde, kann mit der Programmierung begonnen werden.

Ein einfaches Beispiel

Der nachfolgende Quellcode stammt vom Tutorial Arduino Lektion 64: 3×4 Matrix Tastatur hier habe ich nur die Anzahl der Spalten, die Pinbelegung sowie das mehrdimensionale char Array angepasst.

#include <Keypad.h> //Bibliothek zum auslesen der Matrix Tastatur
 
//Definieren der Zeilen und Spalten.
//Wenn eine größere Tastatur verwendet wird,
//muss das hierdefiniert werden.
const byte COLS = 4;
const byte ROWS = 4;
 
//Definieren der Pins, über welche die Matrix Tastatur
//mit dem Microcontroller verbunden wurde.
const byte COL_PINS[COLS] = { 5, 4, 3, 2 }; 
const byte ROW_PINS[ROWS] = { 6, 7, 8, 9};

//Da der Datentyp char nur ein Zeichen aufnehmen kann, 
//verwende ich ab der Zahl 10 die Buchstaben A bis G.
const char KEYS[ROWS][COLS]={
    {'1','2','3','4'},
    {'5','6','7', '8'},
    {'9','A','B', 'C'},
    {'D','E','F', 'G'}
};
 
//Initialisieren des KeyPad Objektes 
Keypad myKeypad = Keypad(makeKeymap(KEYS), ROW_PINS, COL_PINS, ROWS, COLS);
 
void setup() {
  //Begin der seriellen Kommunikation mit 9600 baud.
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop() {
  //lesen ob eine Taste gedrückt wurde
  char key = myKeypad.getKey();
  //Wenn eine Taste gedrückt wurde, 
  //dann den Wert auf der seriellen Konsole
  //Ausgeben.
  if (key) { 
    Serial.print("Die Taste ");
    Serial.print(key);
    Serial.println(" wurde gedrueckt");
  }
}

Video

Hier nun ein kleines Video welches die Funktion des oben gezeigten Quellcodes zeigt.

Komplexes Beispiel – Absenden von Shotcuts

Da ich eine spezielle Tastenkombination mit einem Tastendruck erzeugen möchte, muss ich hier zu einem Arduino Leonardo greifen. Der Arduino UNO kann hier nicht genutzt werden da dieser nicht als USB Host agieren kann.

Ziel dieses komplexen Beispieles soll es sein, die Entwicklungsumgebung Eclipse zu „bedienen“.
Es sollen folgende Shortcuts abgesendet werden:

Shortcut	Auswirkung	Taster
Strg + Shift + F	Quellcode Formatieren	S1
Strg + Shift + B	Toogle Breakpoint	S2
Alt + Shift + A	Toggle Block Selection	S3
Strg + Shift + Y	to LowerCase	S4
Strg + Shift + X	to UpperCase	S5
Strg + Shift +G	References in Workspace	S6

Eine komplette Liste aller Tastenkombinationen erhält man, wenn die Tastenkombination Strg + Shift + L betätigt wird.

Quellcode

In dem nachfolgenden Code habe ich mir 6 Shortcuts ausgewählt welche ich öfters verwende. Die restlichen 10 Taster habe ich noch nicht belegt, können aber nach dem gleichen Schema belegt werden.

Eine ausführliche Erläuterung zur Bibliothek „Keyboard“ sowie der Tastenkürzel findest du unter

https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/usb/keyboard/keyboardmodifiers/

https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/usb/keyboard/

#include <Keypad.h> //Bibliothek zum auslesen der Matrix Tastatur
#include <Keyboard.h> //Bibliothek um eine Tastatureingabe zu simulieren

//Definieren der Zeilen und Spalten.
//Wenn eine größere Tastatur verwendet wird,
//muss das hierdefiniert werden.
const byte COLS = 4;
const byte ROWS = 4;
 
//Definieren der Pins, über welche die Matrix Tastatur
//mit dem Microcontroller verbunden wurde.
const byte COL_PINS[COLS] = { 5, 4, 3, 2 }; 
const byte ROW_PINS[ROWS] = { 6, 7, 8, 9};

//Da der Datentyp char nur ein Zeichen aufnehmen kann, 
//verwende ich hier die Buchstaben A bis P.
const char KEYS[ROWS][COLS]={
    {'A','B','C','D'},
    {'E','F','G','H'},
    {'I','J','K','L'},
    {'M','N','O','P'}
};
 
//Initialisieren des KeyPad Objektes 
Keypad myKeypad = Keypad(makeKeymap(KEYS), ROW_PINS, COL_PINS, ROWS, COLS);
 
void setup() {
  //Begin der seriellen Kommunikation mit 9600 baud.
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop() {
  //lesen ob eine Taste gedrückt wurde
  char key = myKeypad.getKey();
  //Wenn eine Taste gedrückt wurde, 
  //dann den Wert auswerten.
  if (key) { 
    switch (key){
      case 'A': formatCode(); break;
      case 'B': toggleBreakpoint(); break;
      case 'C': toggleBlockSelection(); break;
      case 'D': formatToLowerCase(); break;
      case 'E': formatToUpperCase(); break;
      case 'F': referencesInWorkspace(); break;
      case 'G':
      case 'H': 
      case 'I': 
      case 'J': 
      case 'K': 
      case 'L': 
      case 'M': 
      case 'N': 
      case 'O': 
      case 'P': 
        Serial.println("!!! Keine Funktion hinterlegt !!!");
      break;
    }
    Serial.print("Die Taste ");
    Serial.print(key);
    Serial.println(" wurde gedrueckt");
  }
}

void formatCode(){
  printKeys(KEY_LEFT_CTRL, KEY_LEFT_SHIFT, 'f');
}

void toggleBreakpoint(){
  printKeys(KEY_LEFT_CTRL, KEY_LEFT_SHIFT, 'b');
}

void toggleBlockSelection(){
  printKeys(KEY_LEFT_ALT, KEY_LEFT_SHIFT, 'a');
}

void formatToLowerCase(){
  printKeys(KEY_LEFT_CTRL, KEY_LEFT_SHIFT, 'z');
}

void formatToUpperCase(){
  printKeys(KEY_LEFT_CTRL, KEY_LEFT_SHIFT, 'x');
}

void referencesInWorkspace(){
  printKeys(KEY_LEFT_CTRL, KEY_LEFT_SHIFT, 'g');
}

void printKeys(int spezKey1, int spezKey2, char sign){
 Keyboard.press(spezKey1);
  Keyboard.press(spezKey2);
  Keyboard.press(sign);

  Keyboard.release(spezKey1);
  Keyboard.release(spezKey2);
  Keyboard.release(sign);
}

Video