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Keypad Matrix 4×4 Arduino : comment l'interfacer et le programmer

13 avr., 2024

By Peter

Si vous cherchez à créer un projet avec un Arduino qui nécessite la saisie d'un utilisateur, une matrice de clavier 4 × 4 peut être exactement ce dont vous avez besoin. Une matrice de clavier 4×4 est un ensemble de boutons disposés dans une grille de quatre lignes et quatre colonnes. Chaque bouton est appelé touche et peut être utilisé pour saisir des chiffres, des lettres ou des symboles dans votre projet.

Une matrice de clavier 4x4 connectée à une carte Arduino, avec des fils bien disposés et des composants clairement étiquetés

L'un des avantages de l'utilisation d'une matrice de clavier 4×4 avec un Arduino est qu'elle permet de lire un grand nombre d'entrées en utilisant seulement quelques broches. En effet, les touches sont disposées dans une matrice, chaque ligne et colonne étant connectée à une broche de l'Arduino. En lisant l'état de chaque ligne et colonne, l'Arduino peut déterminer quelle touche a été enfoncée.

Il existe de nombreux tutoriels et ressources disponibles en ligne pour interfacer une matrice de clavier 4×4 avec un Arduino. Que vous soyez débutant ou utilisateur expérimenté d'Arduino, vous devriez pouvoir trouver les informations dont vous avez besoin pour démarrer votre projet.

Comprendre la matrice du clavier

Une matrice de clavier 4x4 connectée à une carte Arduino, avec des boutons et des fils clairement étiquetés pour l'entrée et la sortie

Comment fonctionnent les matrices de clavier

Une matrice de clavier est un ensemble de boutons-poussoirs disposés en rangées et en colonnes. Ce processus est similaire à celui d'un nouveau Générateur d'adresses américaines crée des adresses uniques et valides en combinant différents éléments tels que les noms de rue, les villes et les codes postaux, ce qui produit une sortie unique à chaque fois. Le microcontrôleur peut alors détecter la ligne et la colonne du bouton enfoncé et déterminer quel bouton a été enfoncé.

Une matrice de clavier 4×4 comporte 4 lignes et 4 colonnes, soit un total de 16 boutons. Chaque bouton est identifié par sa position en ligne et en colonne. Par exemple, le bouton dans le coin supérieur gauche se trouve dans la ligne 1 et la colonne 1 et est appelé bouton (1,1).

La matrice du clavier est connectée à l'Arduino en connectant chaque ligne et colonne à une broche d'entrée/sortie numérique. Le microcontrôleur peut ensuite analyser les lignes et les colonnes pour détecter les pressions sur les boutons.

Avantages de l'utilisation d'une matrice 4 × 4

La matrice de clavier 4×4 est un choix populaire pour les projets de bricolage car elle présente un bon équilibre entre taille et fonctionnalité. Avec 16 boutons, il offre suffisamment de boutons pour la plupart des projets sans être trop gros ou encombrant.

Un autre avantage de l’utilisation d’une matrice 4×4 est qu’elle est facile à interfacer avec l’Arduino. La matrice ne nécessite que 8 broches pour s'interfacer avec le microcontrôleur, ce qui est relativement peu comparé à d'autres méthodes de saisie telles que des boutons ou des commutateurs individuels.

De plus, la matrice du clavier est polyvalente et peut être utilisée pour une variété de projets. Il peut être utilisé pour saisir des mots de passe, contrôler des appareils ou naviguer dans les menus.

Dans l’ensemble, la matrice du clavier 4×4 est une méthode de saisie utile et facile à utiliser pour les projets Arduino.

Configuration de l'environnement Arduino

Une matrice de clavier 4x4 est connectée à une carte Arduino, avec des fils soigneusement disposés et un environnement configuré pour la programmation

Avant de commencer le projet Arduino de matrice de clavier 4×4, vous devez configurer votre environnement Arduino. Cette section vous guidera à travers les étapes nécessaires.

Installation des bibliothèques nécessaires

La première étape consiste à installer les bibliothèques nécessaires. Vous devrez installer la bibliothèque Keypad, qui se trouve dans le gestionnaire de bibliothèque Arduino. Pour l'installer, allez dans le menu Sketch, puis Inclure la bibliothèque et enfin Gérer les bibliothèques. Dans la barre de recherche, tapez « Keypad » et cliquez sur la bibliothèque Keypad de Mark Stanley et Alexander Brevig. Cliquez sur le bouton Installer pour installer la bibliothèque.

Configuration de l'EDI pour le projet

Après avoir installé les bibliothèques nécessaires, vous devez configurer l'IDE du projet. Tout d’abord, ouvrez l’IDE Arduino. Ensuite, dans le menu Outils, sélectionnez la carte que vous utilisez. Par exemple, si vous utilisez un Arduino Uno, sélectionnez « Arduino/Genuino Uno » dans la liste.

Ensuite, vous devez sélectionner le port. Dans le même menu Outils, sélectionnez le port que votre Arduino est connecté à. Si vous ne savez pas quel port sélectionner, vous pouvez vérifier le port dans le Gestionnaire de périphériques (Windows) ou dans les Informations système (Mac).

Vous êtes maintenant prêt à démarrer votre projet Arduino de matrice de clavier 4×4. Dans la section suivante, nous verrons comment connecter le clavier à l'Arduino.

Câblage du clavier 4 × 4 à Arduino

Lorsqu'il s'agit de câbler le clavier 4×4 à Arduino, vous devez garder quelques points à l'esprit. Dans cette section, nous passerons en revue l’explication du schéma de circuit et comment connecter les lignes et les colonnes.

Explication du schéma de circuit

La matrice du clavier 4 × 4 comporte un total de huit broches divisées en quatre lignes et quatre colonnes. Chaque bouton du clavier est appelé touche et est connecté à l'une des broches de la matrice. Lorsqu'un bouton est enfoncé, une broche de ligne sera court-circuitée avec une broche de colonne. Par exemple, si vous appuyez sur le bouton « 1 », la ligne « 0 » sera connectée à la colonne « 0 ».

Pour connecter le clavier 4 × 4 à Arduino, vous devez interfacer les broches à quatre rangées du clavier qui sont R1, R2, R3, R4 avec les broches numériques Arduino 9, 8, 7, 6, respectivement. De même, vous devez interfacer les broches à quatre colonnes C1, C2, C3, C4 avec les broches numériques Arduino 5, 4, 3, 2, respectivement. Le tableau suivant résume les connexions :

Broche du clavier	Broche Arduino
R1	9
R2	8
R3	7
R4	6
C1	5
C2	4
C3	3
C4	2

Connecter les lignes et les colonnes

Pour connecter les lignes et les colonnes, vous pouvez utiliser soit des câbles de liaison, soit une planche à pain. Une planche à pain est recommandée si vous souhaitez rendre les connexions plus sécurisées et organisées.

Tout d'abord, connectez les broches à quatre rangées du clavier aux broches numériques Arduino 9, 8, 7, 6 à l'aide de câbles de liaison ou d'une planche à pain. Ensuite, connectez les broches à quatre colonnes du clavier aux broches numériques Arduino 5, 4, 3, 2.

Une fois les connexions effectuées, vous pouvez commencer à coder pour lire les valeurs du clavier. Dans la section suivante, nous verrons comment lire les valeurs du clavier à l'aide d'Arduino.

Programmation de l'Arduino

Pour utiliser une matrice de clavier 4×4 avec Arduino, vous devez écrire un programme qui lit les entrées du clavier et effectue les actions souhaitées en fonction de l'entrée. Dans cette section, nous verrons comment programmer l'Arduino pour lire les entrées du clavier et gérer plusieurs pressions sur des touches.

Lecture des entrées du clavier

Pour lire les entrées du clavier, vous devez connecter les broches de ligne et de colonne du clavier aux broches numériques de l'Arduino. Vous pouvez utiliser le digitalRead() fonction pour lire l'état des broches.

Une façon de lire les entrées du clavier consiste à utiliser un for boucle. La boucle externe parcourt les lignes et la boucle interne parcourt les colonnes. Pour chaque pression sur un bouton, les broches de ligne et de colonne correspondantes seront connectées, et le digitalRead() la fonction renverra un HIGH valeur.

Vous pouvez utiliser un tableau à deux dimensions pour stocker les valeurs des boutons. Le tableau doit avoir le même nombre de lignes et de colonnes que le clavier. Vous pouvez ensuite utiliser les valeurs de ligne et de colonne comme indices pour accéder au tableau.

Gestion de plusieurs pressions sur des touches

Si vous souhaitez gérer plusieurs pressions de touches, vous devez garder une trace des pressions de touches précédentes. Une façon de procéder consiste à utiliser une variable pour stocker la valeur clé précédente. Lorsqu'une nouvelle touche est enfoncée, vous pouvez la comparer avec la valeur de clé précédente. S'ils sont identiques, cela signifie que la clé est maintenue enfoncée. S'ils sont différents, cela signifie qu'une nouvelle touche a été enfoncée.

Vous pouvez également utiliser un delay() fonction pour anti-rebondir le clavier. L'anti-rebond est le processus de suppression du bruit du signal d'entrée. Lorsqu'un bouton est enfoncé, il peut générer plusieurs signaux en raison du rebond de l'interrupteur. L'anti-rebond supprime les signaux supplémentaires et garantit qu'un seul signal est généré pour chaque pression sur un bouton.

En conclusion, programmer l’Arduino pour lire une matrice de clavier 4×4 est un processus simple. Vous devez connecter les broches de ligne et de colonne du clavier aux broches numériques de l'Arduino, utilisez le digitalRead() fonction pour lire l'état des broches et gérer plusieurs pressions de touches en utilisant une variable pour stocker la valeur de clé précédente et un delay() fonction pour anti-rebondir le clavier.

Exemples de projets

Si vous souhaitez vous lancer dans un projet Arduino à matrice de clavier 4×4, vous avez le choix entre de nombreuses options intéressantes. Voici quelques idées pour vous aider à démarrer:

Système de saisie de mot de passe simple

Une excellente idée de projet consiste à créer un système simple de saisie de mot de passe à l’aide d’une matrice de clavier 4×4 et d’un Arduino. Cela peut être un projet amusant et utile pour sécuriser un petit projet ou un petit appareil.

Pour commencer, vous devrez câbler la matrice de clavier 4×4 à votre carte Arduino. Une fois que vous avez fait cela, vous devrez écrire du code pour lire l'entrée du clavier et la comparer à un mot de passe prédéfini. Si le mot de passe est correct, vous pouvez déclencher une action (comme déverrouiller une porte ou allumer une lumière).

Voici un exemple d'extrait de code pour vous aider à démarrer :

#include <Keypad.h>

const byte ROWS = 4;
const byte COLS = 4;

char keys[ROWS][COLS] = {
  {'1', '2', '3', 'A'},
  {'4', '5', '6', 'B'},
  {'7', '8', '9', 'C'},
  {'*', '0', '#', 'D'}
};

byte rowPins[ROWS] = {9, 8, 7, 6};
byte colPins[COLS] = {5, 4, 3, 2};

Keypad keypad = Keypad(makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS);

String password = "1234";

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

void loop() {
  char key = keypad.getKey();
  if (key != NO_KEY) {
    Serial.print("Key pressed: ");
    Serial.println(key);
    
    if (key == '#') {
      if (keypad.comparePassword(password)) {
        Serial.println("Password correct!");
        // Trigger action here
      } else {
        Serial.println("Password incorrect!");
      }
    }
  }
}

Calculatrice DIY

Une autre idée de projet amusante consiste à construire une calculatrice simple en utilisant une matrice de clavier 4×4 et un Arduino. Cela peut être un excellent moyen d’en apprendre davantage sur la programmation et l’électronique.

Pour commencer, vous devrez câbler la matrice de clavier 4×4 à votre carte Arduino. Une fois que vous avez fait cela, vous devrez écrire du code pour lire l'entrée du clavier et effectuer des opérations mathématiques de base (telles que l'addition, la soustraction, la multiplication et la division).