[F.Abdelaziz]

استخدام مصفوفة لوحة المفاتيح matrix Using keyboards
تتطلب تطبيقات الميكروكونترولر فى بعض الحالات استخدام المفاتيح لإدخال البيانات العددية والوظائف وحتى حروف النصوص . الخيار الأكثر عمليا هو استخدام مصفوفة لوحة المفاتيح ، والتى تتكون من مفاتيح ضاغطة مرتبة فى صفوف rows وأعمدة columns ، لتقليل عدد التوصيلات الكهربائية . الشكل التالى يبين المظهر الطبيعى لمصفوفة لوحة مفاتيج 4X4 والدائرة المكافئة :



مصفوفة لوحة المفاتيح يمكن أن يكون لها أبعاد أكثر وفقا لحاجة المبرمج . يمكن تصنيع لوحات المفاتيح من غشاء مطاطى خاص ويوزع عليها رقم المفتاح لتلبى احتياجات المستخدم . مع ذلك فإن لوحة المفاتيح 4X4 تسمح لتكون واجهة كاملة بما يكفى للعديد من التطبيقات . عمل مصفوفة لوحة المفاتيح يتم بتفعيل واحد من الأربع أعمدة وفحص الصف الذى يتم تنشيطه ، هذه العملية تحدد المفتاح الذى تم ضغطه ، ويمكن الوصول إلى نفس النتيجة عن طريق عكس الأعمدة بالصفوف (تفعيل صف وفحص الأعمدة) .

يحتوى مترجم الميكروسى برو على مكتبة للتحكم وقراءة لوحة المفاتيح 4X4 ، هذه المكتبة بها ثلاثة دوال مخصصة لهذا الغرض .



دوال المكتبة التى تسمح باستخدام لوحة المفاتيح 4X4 هى :

الدالة الأولى :

 void Keypad_Init (void);

• تستخدم هذه الدالة لتهيئة (إعداد) لوحة المفاتيح للاستخدام إعتمادا على المنفذ المصمم لهذا الغرض والذى تم إعلانه مسبقا .
• هذه الدالة لا تعود بشىء void ، وتتطلب إعلان المنفذ المعد لتوصيلها بصيغة محددة كما فى المثال التالى :

// Keypad module connections
char keypadPort at PORTD;
// End of keypad module connections
...
Keypad_Init();

الدالة الثانية :

  char Keypad_Key_Press(void);
Reads the key from keypad when key gets pressed.

• تستخدم هذه الدالة فى قراءة المفتاح من لوحة المفاتيح عندما ستم الضغط على المفتاح .
• هذه الدالة تقوم بإرجاع (العودة) كود المفتاح الذى تم الضغط عليه كقيمة من 0 إلى 16 ، قيمة الصفر (0) تعنى أن لم يتم الضغط على أى مفتاح ، والقيم من (1) إلى (16) تمثل 16 مفتاح متاح أى تقوم على الفور بإرجاع حالة المفتاح فى كل مرة يتم استدعاؤها . هذه الدالة تتطلب تهيئة منفذ توصيل لوحة المفاتيح .
مثال :

char kp;
...
kp = Keypad_Key_Press();

الدالة الأخيرة :

  char Keypad_Key_Click(void);

سلوك هذه الدالة مطابق للدالة السابقة ، والفرق الحيوى هو أنه إذا كشفت الدالة الضغط على المفتاح ، فإنها تعود بقيمته فقط عندما يتم تحرير هذا المفتاح أى أن الدالة تنتظر حتى يتم الضغط على مفتاح ما وتحريره .
إذا تم الضغط على أكثر من مفتاح فى نفس الوقت ، فإن الدالة سوف تنتظر حتى يتم تحرير جميع المفاتيح ، وبعد ذلك تعود بكود أول مفتاح تم الضغط عليه . هذه الدالة تتطلب تهيئة منفذ توصيل لوحة المفاتيح .
مثال :

char kp;
...
kp = Keypad_Key_Click();

تدريب تمهيدى 1 :
لدراسة خواص لوحة المفاتيح ، سوف نستعرض مشروع جديد ببرنامج ISIS والذى يحتاج للأجهزة التالية : PIC16F877A, RES, BUTTON, LM016L . فقط يجب عليك إنشاء مشروع جديد بمترجم الميكروسى برو .
الشكل التالى يبين الدائرة الكهربية :



البرنامج التالى يقوم بقراءة لوحة المفاتيح وعرض نتيجة العودة على LCD . لهذا الهدف راقب وحلل البرنامج :

// Declaration 4x4 keyboard port
char keypadPort at PORTC;

// Define pins for LCD.
sbit LCD_RS at RB4_bit;
sbit LCD_EN at RB5_bit;
sbit LCD_D7 at RB3_bit;
sbit LCD_D6 at RB2_bit;
sbit LCD_D5 at RB1_bit;
sbit LCD_D4 at RB0_bit;
// Definition of TRIS registers for LCD.
sbit LCD_RS_Direction at TRISB4_bit;
sbit LCD_EN_Direction at TRISB5_bit;
sbit LCD_D7_Direction at TRISB3_bit;
sbit LCD_D6_Direction at TRISB2_bit;
sbit LCD_D5_Direction at TRISB1_bit;
sbit LCD_D4_Direction at TRISB0_bit;
void main (void)
{
	// Declaration of variables.
	unsigned short Key;
	char Text  [20];
	// Setup and initialization of PIC.
	Keypad_Init();                           // Initialize Keypad
	Lcd_init (); 			// Initialize the LCD.
	Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);                     // Clear display
	Lcd_Cmd (_LCD_CURSOR_OFF); 	// Turns off the cursor.
	Lcd_Out (1, 1, "Key");		 // Print text.
	while (1) 				// infinite loop.
	{
	     Key = Keypad_Key_Press (); // It reads the keyboard and stores the result in key.
	     ByteToStr (Key, Text); 		// conversion from integer to text.
	     Lcd_Out (2,1, Text); 		// Display the value returned by the keyboard.
	}
}

المحاكاة : يمكنك مشاهدة القيم التى تعود عند الضغط على المفتاح ، الشكل التالى يبين أنه عند الضغط على المفتاح بالمسمى 8 فأن نتيجة العودة هى (10) وهى ترتيب المفتاح ، بينما عندما لا يكون هناك مفتاح مضغوط فتظهر قيمة العائد بصفر (0) .







لهذه الحالة المحددة بالمثال يتم مسح لوحة المفاتيح من اليسار إلى اليمين ومن أعلى إلى أسفل بدءا من المفتاح (1) ,إنتهاء بالمفتاح (D) . هذا يعنى أن عوائد دالة لوحة المفاتيح كما يلى :




تدريب تمهيدى 2 :
حتى هذه النقطة يمكنك قراءة لوحة المفاتيح كسلسلة من الأعداد ولكنها لا تكافىء المفتاح المضغوط ، لتصحيح هذا الوضع يجب تنفيذ دالة لفك شفرة القيم المعطاة بلوحة المفاتيح لكى تصبح حروف حقيقية لما تمثله المفاتيح . لهذا الهدف يتم عمل الدالة التالية عن طريق عبارة switch case لفك شفرة لوحة المفاتيح:

 // Function to decode the keyboard.
char ReadKeyboard  (void)
{
// Switch case structure to assess the values returned
// by press keyboard.
	switch (Keypad_Key_Press ())
	{
		case 1: return '1';
		case 2: return '2';
		case 3: return '3';
		case 4: return 'A';
		case 5: return '4';
		case 6: return '5';
		case 7: return '6';
		case 8: return 'B';
		case 9: return '7';
		case 10: return '8';
		case 11: return '9';
		case 12: return 'C';
		case 13: return '*';
		case 14: return '0';
		case 15: return '#';
		case 16: return 'D';
		default: return 0; 	// button not pressed.
	}
}

برنامج هذا التطبيق يصبح كما يلى :

// Declaration 4x4 keyboard port
 char keypadPort at PORTC;

 // Definition pins for LCD.
 sbit LCD_RS at RB4_bit;
 sbit LCD_EN at RB5_bit;
 sbit LCD_D7 at RB3_bit;
 sbit LCD_D6 at RB2_bit;
 sbit LCD_D5 at RB1_bit;
 sbit LCD_D4 at RB0_bit;
 // Definition of TRIS registers for LCD.
 sbit LCD_RS_Direction at TRISB4_bit;
 sbit LCD_EN_Direction at TRISB5_bit;
sbit LCD_D7_Direction at TRISB3_bit;
 sbit LCD_D6_Direction at TRISB2_bit;
 sbit LCD_D5_Direction at TRISB1_bit;
 sbit LCD_D4_Direction at TRISB0_bit;
 // Function to decode the keyboard.
 char ReadKey (void)
 {
 // Switch case structure to assess the values ??returned
 // by press keyboard.
 switch (Keypad_Key_Press ())
 {
 case 1: return '1';
 case 2: return '2';
 case 3: return '3';
 case 4: return 'A';
 case 5: return '4';
 case 6: return '5';
 case 7: return '6';
 case 8: return 'B';
 case 9: return '7';
 case 10: return '8';
 case 11: return '9';
 case 12: return 'C';
 case 13: return '*';
 case 14: return '0';
 case 15: return '#';
 case 16: return 'D';
 default: return 0; // button not pressed.
 }
 }

void main (void)
 {
 	// Declaration of variables.
 	char key;
 	// Setup and initialization of PIC.
	Keypad_Init();                           // Initialize Keypad
 	Lcd_init (); 			// Initialize the LCD.
	Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);                     // Clear display
 	Lcd_Cmd (_LCD_CURSOR_OFF); 	// Turns off the cursor.
 	Lcd_Out (1, 1, "key"); 		// Print text.
 	while (1) 				// infinite loop.
 	{
 	     Key = ReadKey (); 		// It reads the keyboard and its result is stored in key.
 	     Lcd_Chr (2,1, key); 		// Display the value returned by the keyboard.
 	}
 }

بمجرد التحرير يتم الترجمة والمحاكاة حيث يعرض على الشاشة الحرف المقابل للمفتاح المضغوط بلوحة المفاتيح كما فى الشكل التالى :

[abu-thabit]

هل الكيبور keyboard هي نفسها الكي باد keypad ؟

[F.Abdelaziz]

اقتباس المشاركة الأصلية كتبت بواسطة abu-thabit هل الكيبور keyboard هي نفسها الكي باد keypad ؟

ال keypad هى فقط مجرد مجموعة من المفاتيح متصلة ببعضها بشكل معين ، وغالبا ما تكون ذات عدد محدود من المفاتيح مثل الموجودة بالتليفون العادى والمحمول والموجودة فى أجهزة الريموت كونترول وغيرها . أما keyboard فهى جهاز كامل وتتكون من مجموعة كبيرة من المفاتيح بالإضافة إلى دوائر متكاملة للمعالجة وللربط لتنفيذ الوظائف المتعددة ، مثل لوحة المفاتيح الخاصة بالكمبيوتر .

[F.Abdelaziz]

تدريب تمهيدى 3 ، مثال مكتبة keypad بالمترجم ميكروسى برو :
فيما يلى مثال بسيط على استخدام مكتبة لوحة المفاتيح ، وهو يدعم لوحة المفاتيح مع من 1 إلى 4 صف و من 1 إلى 4 عامود . عائد الدالة Keypad_Key_Click() هو عدد فى المدى من 1 إلى 16 . فى هذا المثال يتم تحويل عائد الدالة إلى كود أسكى (0….9,A…F) والعرض على وحدة العرض LCD ، فى الصف الأول . بالإضافة إلى عرض عدد مرات الضغط على المفتاح ، فى الصف الثانى لوحدة العرض LCD ، من خلال متغير العداد بسعة بايت .

البرنامج :

unsigned short kp, cnt, oldstate = 0;
char txt[6];

// Keypad module connections
char  keypadPort at PORTC;
// End Keypad module connections

// LCD module connections
sbit LCD_RS at RB4_bit;
sbit LCD_EN at RB5_bit;
sbit LCD_D4 at RB0_bit;
sbit LCD_D5 at RB1_bit;
sbit LCD_D6 at RB2_bit;
sbit LCD_D7 at RB3_bit;

sbit LCD_RS_Direction at TRISB4_bit;
sbit LCD_EN_Direction at TRISB5_bit;
sbit LCD_D4_Direction at TRISB0_bit;
sbit LCD_D5_Direction at TRISB1_bit;
sbit LCD_D6_Direction at TRISB2_bit;
sbit LCD_D7_Direction at TRISB3_bit;
// End LCD module connections

void main() {
  cnt = 0;                                 		// Reset counter
  Keypad_Init();                          		 // Initialize Keypad                              
  Lcd_Init();                             		 // Initialize LCD
  Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);                     	// Clear display
  Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF);                // Cursor off
  Lcd_Out(1, 1, "Key  :");                 		// Write message text on LCD
  Lcd_Out(2, 1, "Times:");

  do {
    kp = 0;                                		// Reset key code variable

    // Wait for key to be pressed and released
    	do
     	 // kp = Keypad_Key_Press();          // Store key code in kp variable
      	kp = Keypad_Key_Click();             // Store key code in kp variable
    	while (!kp);
   // Prepare value for output, transform key to it's ASCII value
    switch (kp) {
      case  1: kp = 49; break; // 1        
      case  2: kp = 50; break; // 2
      case  3: kp = 51; break; // 3
      case  4: kp = 65; break; // A
      case  5: kp = 52; break; // 4
      case  6: kp = 53; break; // 5
      case  7: kp = 54; break; // 6
      case  8: kp = 66; break; // B        
      case  9: kp = 55; break; // 7
      case 10: kp = 56; break; // 8
      case 11: kp = 57; break; // 9
      case 12: kp = 67; break; // C
      case 13: kp = 42; break; // *
      case 14: kp = 48; break; // 0
      case 15: kp = 35; break; // #
      case 16: kp = 68; break; // D

    }

    if (kp != oldstate) {                  // Pressed key differs from previous
      cnt = 1;
      oldstate = kp;
      }
    else {                                 // Pressed key is same as previous
      cnt++;
      }

    Lcd_Chr(1, 10, kp);                    // Print key ASCII value on LCD

    if (cnt == 255) {                      // If counter varialble overflow
      cnt = 0;
      Lcd_Out(2, 10, "   ");
      }

    WordToStr(cnt, txt);                   // Transform counter value to string
    Lcd_Out(2, 10, txt);                   // Display counter value on LCD
  } while (1);
}

النتيجة :

[F.Abdelaziz]

مشروع قفل إلكترونى بسيط بكلمة سر محددة مسبقا :



لوحة المفاتيح الرقمية تستخدم فى كثير من المجالات ، من أنظمة الأمان وحتى التليفونات المحمولة . فى هذا المشروع سوف نستخدم لوحة مفاتيح 4x3 لإدخال كلمة المرور password ، إذا كانت كلمة المرور صواب يتم فتح القفل الإلكترونى .
الدائرة الكهربية :




فى هذا المشروع سوف نستخدم الميكروكونترولر PIC16F877A ، والذى يعمل على تردد 4MHz . فى البداية يطلب إدخال كلمة المرور والتى تم تحديدها فى البرنامج مسبقا ، وهى “2345” والتى تم حفظها فى مصفوفة السلسلة pass . إذا تطابقت كلمة المرور التى يقوم المستخدم بإدخالها مع كلمة المرور المحددة مسبقا سوف يتم تشغيل ريلاى لمدة 10 ثوانى ، أما إذا لم يكن هناك تطابق بينهما ، غير صواب ، يتم طلب إدخال كلمة المرور مرة أخرى . البرنامج بسيط ويمكن فهمه بسهولة . يجدر ملاحظة أنه قد تم استخدام عبارة switch-case هنا لتحويل القيم من لوحة المفاتيح (1,2,3….16) إلى مكافىء كود أسكى حتى نتمكن من عرضها على وحدة العرض LCD ، هناك طرق أخرى لتنفيذ هذا التحويل . أيضا لعلك لاحظت ترتيب أطراف التوصيل ، يجب توصيل الأعمدة بالأطراف (0,1,2,3) للمنفذ المستخدم ، وتوصيل الصفوف بالأطراف (4,5,6,7) لنفس المنفذ ، فى حالة لوحة المفاتيح 4X3 لا يوجد عامود رابع ويترك طرفه بدون توصيل .

البرنامج :

// LCD connections
sbit LCD_RS at RB2_bit;
sbit LCD_EN at RB3_bit;
sbit LCD_D4 at RB4_bit;
sbit LCD_D5 at RB5_bit;
sbit LCD_D6 at RB6_bit;
sbit LCD_D7 at RB7_bit;

sbit LCD_RS_Direction at TRISB2_bit;
sbit LCD_EN_Direction at TRISB3_bit;
sbit LCD_D4_Direction at TRISB4_bit;
sbit LCD_D5_Direction at TRISB5_bit;
sbit LCD_D6_Direction at TRISB6_bit;
sbit LCD_D7_Direction at TRISB7_bit;
//=================================
char password[4],i=0,j=7,kp=0;
const char pass[5]="2345"; //The password was set at 2345.
char  keypadPort at PORTD; // The keypad will be connected to the PORTD.

void main() {
trisb.f0=0;
portb.f0=0;

Keypad_Init();                           // Keypad Set up.
Lcd_Init();                              // LCD Set up .

Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);                     // Clear LCD
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF);                // Close the cursor.
Lcd_out(1,1,"Enter Password:");
lcd_out(2,7,"____");
while(1)
{
kp=0;
	while(kp==0)			// Continuously scans keys when no key is pressed.
	{
		kp=Keypad_Key_Click();	//Press the keypad to get the value.
		delay_ms(10);			// 10ms delay .
	}

	switch (kp) {	// ASCII conversion is done (eg ASCII code 49 which corresponds to 1 character).
		case  1: kp = 49; break; // 1
		case  2: kp = 50; break; // 2
		case  3: kp = 51; break; // 3
		//case  4: kp = 65; break; // A		
		case  5: kp = 52; break; // 4
		case  6: kp = 53; break; // 5
		case  7: kp = 54; break; // 6
		//case  8: kp = 66; break; // B
		case  9: kp = 55; break; // 7
		case 10: kp = 56; break; // 8
		case 11: kp = 57; break; // 9
		//case 12: kp = 67; break; // C
		case 13: kp = 42; break; // *
		case 14: kp = 48; break; // 0
		case 15: kp = 35; break; // #
		//case 16: kp = 68; break; // D
	}

	lcd_chr(2,j,'*');
	j++;
	if(j==11)j=7;
	
	password[i]=kp;
	i++;
	if(i==4)
	{
		i=0;
		if(password[0]==pass[0] && password[1]==pass[1] && password[2]==pass[2] && password[3]==pass[3])
		// If the password is correct, it will ON the relay for 10 seconds ...
		{
			portb.f0=1;
			
		    Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);
			lcd_out(1,1,"Password is :");
			lcd_out(2,1,"correct!");
			delay_ms(10000);
			
			Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);                     // Clear LCD
			Lcd_out(1,1," Enter Password:");
			lcd_out(2,7,"____");
			portb.f0=0;
		}
		else               // If the password is wrong, ask for the password again ...
		{
		Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);
		Lcd_Out(1,1," Wrong password!");
		portb.f7=0;
		delay_ms(2000);
		Lcd_out(1,1," Enter Password:");
		lcd_out(2,7,"____");
		}
	}
}
}

النتيجة :