Bespaar Arduino-pins: Sluit een 4x3-toetsenblok aan met slechts 3 verbindingen

Onderdelen en benodigdheden

Benodigde tools

• Solderbout

Apps en online diensten

• Arduino IDE

Over dit project

Inleiding

Een standaard 4x3-matrix-keypad vereist 4+3 = 7 digitale pinnen. Op een Uno of Nano is dat veel. Dit project reduceert dat tot 3 analoge ingangen met een slimme weerstandsladder.

Mijn oplossing

Elke kolom heeft een eigen weerstandsladder (R5=R6=R7=1kΩ). De rijen hebben verschillende weerstanden: R1=0Ω (draad), R2=330Ω, R3=1kΩ, R4=3kΩ. Wanneer een toets wordt ingedrukt, ontstaat een spanningsdeler met een unieke spanning per toets per kolom.

De resulterende ADC-waarden (0–1023) liggen ver uit elkaar, zelfs met 5% tolerante weerstanden:

• Rij 1 (R1=0): ~1023 (5V)
• Rij 2 (330Ω): ~669–869
• Rij 3 (1kΩ): ~412–612
• Rij 4 (3kΩ): ~156–356
• Geen toets: 0V

Met een extra analoge ingang en weerstand kan dit uitgebreid worden naar 4x4.

Arduino-aansluiting

Kolom 1 → A0, Kolom 2 → A1, Kolom 3 → A2. (Pinnen vrij te kiezen, mits analoge ingang).

Ik bouwde een prototype met gerecycled toetsen en een 5-pins connector. Werkt perfect.

Code

Analog4x3Keybf.ino – Testprogramma

/* Analog4x3Keybf - test 4x3 keypad met 3 analoge uitgangen
 * G. Carrera - 19/11/2018
 */

const int NADCm100[4] = {923, 669, 412, 156}; // ondergrenzen
const int NADCp100[4] = {1123, 869, 612, 356}; // bovengrenzen
const char key[13] = {'1','4','7','C','2','5','8','0','3','6','9','E'};

int keyval[3];
int i, colp, val;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  char k = KeyPad();
  if (k != 'N') {
    Serial.print("toets = ");
    Serial.println(k);
    delay(500);
  }
}

char KeyPad() {
  KeyScan();
  if (keyval[0] + keyval[1] + keyval[2] < 40) return 'N'; // niets ingedrukt
  delay(10); // anti-bounce
  KeyScan();
  for (i = 0; i < 3; i++) {
    if (keyval[i] > 40) {
      colp = i;
      val = keyval[i];
      for (int j = 0; j < 4; j++) {
        if (val >= NADCm100[j] && val <= NADCp100[j]) {
          return key[colp * 4 + j];
        }
      }
    }
  }
  return 'N';
}

void KeyScan() {
  keyval[0] = analogRead(A0); delay(1);
  keyval[1] = analogRead(A1); delay(1);
  keyval[2] = analogRead(A2); delay(1);
}

Schema

Zie schematische tekening: 3 kolommen, elk met R5/R6/R7 (1kΩ) naar GND. Rijen: R1 (draad), R2 (330Ω), R3 (1kΩ), R4 (3kΩ) naar 5V. Kolom-uitgangen naar A0, A1, A2.