Teclado matricial membrana 4x3 com Arduino

Vamos ver como utilizar em seu projeto uma forma simples e barata de entrada de dados com o teclado matricial membrana 4x3 (4 linhas x 3 colunas). Além do uso mais comum, que é a digitação de senhas, este teclado pode também ser usado para inserir coordenadas em uma máquina CNC, ou valores em uma máquina automática de vendas, por exemplo.

Internamente esse teclado possui uma sequência de chaves (nesse teclado especificamente são 12), dispostas em forma de matriz. Cada chave quando acionada faz a ligação entre uma linha e uma coluna, e essa informação é enviada ao microcontrolador, que por meio do programa interpreta qual tecla foi pressionada.

A imagem abaixo ilustra essa ligação linha x coluna no teclado 4x3 que estamos usando.

Na parte central da imagem temos, em azul, a representação das conexões das linhas, e no lado direito, em vermelho, a representação das conexões das colunas.

No conector de 7 pinos do teclado, temos o sinal das linhas sendo enviado pelos pinos 1, 2, 3 e 4, e o sinal das colunas enviado pelos pinos 5, 6 e 7.

Seguindo a imagem acima, vemos que se acionarmos, por exemplo, a tecla 5, será feita uma conexão entre a linha 2 (pino 2) e a coluna 2 (pino 6). Acionando a tecla 3, a conexão será entre as linhas 1 (pino 1) e a coluna 3 (pino 7). 

Ligação do teclado matricial ao Arduino

Para ligar esse teclado ao Arduino você vai precisar de 7 portas digitais: quatro para as linhas (portas 4, 5, 6 e 7), e três para as colunas (portas 8, 9 e 10) :

Como estamos trabalhando com chaves, podemos usar no circuito três resistores nos pinos 8, 9 e 10, ou ativar os resistores pull-up do Arduino via software. 

Programa teclado matricial 4x3

Nesse primeiro programa não vamos usar nenhuma biblioteca, definindo manualmente os pinos de saída (linhas) e entrada (colunas), e a ativação dos resistores pull-up.

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//Programa : Teclado matricial 4x3 Arduino //Autor : Arduino e Cia void setup() { //Pinos ligados aos pinos 4, 5, 6 e 7 do teclado - Linhas pinMode(4, OUTPUT); pinMode(5, OUTPUT); pinMode(6, OUTPUT); pinMode(7, OUTPUT); //Pinos ligados aos pinos 8, 9, e 10 do teclado - Colunas pinMode(8, INPUT); //Ativacao resistor pull-up digitalWrite(8, HIGH); pinMode(9, INPUT); digitalWrite(9, HIGH); pinMode(10, INPUT); digitalWrite(10, HIGH); Serial.begin(9600); Serial.println("Teclado 4x3 - Exemplo 1"); Serial.println("Aguardando acionamento das teclas..."); Serial.println(); } void loop() { for (int porta = 4; porta<8; porta++) { //Alterna o estado dos pinos das linhas digitalWrite(4, HIGH); digitalWrite(5, HIGH); digitalWrite(6, HIGH); digitalWrite(7, HIGH); digitalWrite(porta, LOW); //Verifica se alguma tecla da coluna 1 foi pressionada if (digitalRead(8) == LOW) { imprime_linha_coluna(porta-3, 1); while(digitalRead(8) == LOW){} } //Verifica se alguma tecla da coluna 2 foi pressionada if (digitalRead(9) == LOW) { imprime_linha_coluna(porta-3, 2); while(digitalRead(9) == LOW){}; } //Verifica se alguma tecla da coluna 3 foi pressionada if (digitalRead(10) == LOW) { imprime_linha_coluna(porta-3, 3); while(digitalRead(10) == LOW){} } } delay(10); } void imprime_linha_coluna(int x, int y) { //Mostra informacoes no serial monitor Serial.print("Linha : "); Serial.print(x); Serial.print(" x Coluna : "); Serial.print(y); delay(10); Serial.println(); }

O programa faz uma varredura nas portas e mostra, no serial monitor, a informação sobre qual linha e coluna foi acionada:

Temos também um segundo programa, utilizando a biblioteca Keypad (download). Com ela, o programa fica bem mais enxuto, pois a biblioteca se encarrega de definir quais pinos são de entrada e saída, como é feita a ativação dos resistores pull-up, etc.

No programa, devemos informar apenas quantas linhas e quantas colunas tem o nosso teclado (linhas 9 e 10 do programa), quais os pinos utilizados (linhas 22 e 24), e também alterar a matriz de caracteres, entre as linhas 15 e 18.

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//Programa : Teclado matricial 4x3 - Biblioteca Keypad //Autor : Arduino e Cia //Baseado no programa original de Alexander Brevig //Carrega a biblioteca Keypad #include <Keypad.h> //Definicao da quantidade de linhas e colunas const byte LINHAS = 4; const byte COLUNAS = 3; //Matriz de caracteres char matriz_teclas[LINHAS][COLUNAS] = { {'1','2','3'}, {'4','5','6'}, {'7','8','9'}, {'*','0','#'} }; //Definicao dos pinos das linhas byte PinosLinhas[LINHAS] = {4, 5, 6, 7}; //Definicao dos pinos das colunas byte PinosColunas[COLUNAS] = {8, 9, 10}; //Inicializa o teclado Keypad meuteclado = Keypad( makeKeymap(matriz_teclas), PinosLinhas, PinosColunas, LINHAS, COLUNAS); void setup() { Serial.begin(9600); Serial.println("Teclado 4x3 - Exemplo biblioteca Keypad"); Serial.println("Aguardando acionamento das teclas..."); Serial.println(); } void loop() { //Verifica se alguma tecla foi pressionada char tecla_pressionada = meuteclado.getKey(); //Mostra no serial monitor o caracter da matriz, //referente a tecla que foi pressionada if (tecla_pressionada) { Serial.print("Tecla pressionada : "); Serial.println(tecla_pressionada); } }

Esse programa mostra no serial monitor qual tecla foi pressionada, de acordo com o que foi definido na matriz de caracteres matriz_teclas:

Com pequenas alterações, podemos usar esses programas com outros tipos de teclado, como por exemplo teclados matriciais 4x4.