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Arduino模拟电脑键盘(基于AVR-USB的USB-HID设备)

关于此帖子的其他讨论,还可以看看
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键盘作为经典的输入设备,使用在很多互动中都有特别的优势,比如我们可以通过键盘直接给flash传递按键事件。而无需通过串口之类的特殊接口,虽然我们可以拆一个传统的键盘,然后将里面的按键引出来,但是这样有一个缺点,就是键值不能动态改变并且不能一次多键。使用模拟键盘的话,我们就可以随意在程序设置按键的时间和键值。比如本文的例子就是按下一个按键,模拟键盘就在电脑输入“HELLO WORLD”。

硬件部分:
材料清单:
Arduino x1
68Ω电阻 x2 (没有68Ω的话,用50~100Ω电阻也行)
2.2kΩ电阻 x1 (没有2.2kΩ的话,用1.5k~2.2k电阻也行)
USB连接线(一端是USB口,另一端是电线) x1
3.6v 稳压管(建议选用功耗0.25~0.5w的)x2
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电路原理图:
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电路图解说:
1、两个68Ω的电阻起到限流和保护作用,防止在意外情况下损坏计算机的USB端口或单片机的端口。
2、2.2kΩ电阻是上拉电阻,用于分辨总线状态。如果上拉电阻接于D+和+5v端则是高速USB设备,接于D-与+5v端,则是低速设备。此处键盘传输速率不高,接到D-作为低速设备即可。
3、D+和D-上的3.6V稳压二极管D1和D2起到限制数据线上的电平的作用。因为在USB规范中规定数据线D+和D-上的电平范围是3.0V至3.6V,而AVR单片机的输出电平是Vcc。如果单片机的Vcc是5V,在没有D1和D2的情况下将造成电平不匹配,会造成在很多计算机中无法正确识别出USB设备。如果用户系统的Vcc在3.0V至3.6V之间,就可以省略这两个稳压二极管。从这里也可以看出用户系统的Vcc必须高于3V。
4、由于低速AVRUSB所需要的是1.5MHz时钟,而单片机每8条指令就能精确完成一个数据位的采集。所以AVRUSB最小单片机时钟频率是12MHz。并且可以使用的时钟频率有12MHz、12.8MHz、15MHz、16MHz、16.5MHz、20MHz,其他的不支持。所以如果使用最小系统制作此模拟键盘的话8MHz的话,ATMega8L不能用。
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软件部分:

Arduino支持库文件:
http://soft1.wmzhe.com/download/ … ino/UsbKeyboard.zip
UsbKeyboard.zip (112.45 KB, 下载次数: 1421)
文件下载后解压到arduino编译器的libraries文件夹下面。

注意:

1、UsbKeyboard库中,usbconfig.h里面可以更改USB接线的引脚定义,下面给出一个大概解释(下面的PORTD是指AVR单片机的PORTD,要查询Arduino原理图才能得到是Arduino的哪个引脚):

#define USB_CFG_IOPORTNAME D
USB输入输出引脚使用AVR单片机的PORTD,如果改成B就是使用PORTB
#define USB_CFG_DMINUS_BIT 4
USB的D-接PORTD的第四位PD4,对应Arduino D4
#define USB_CFG_DPLUS_BIT  2
USB的D+接PORTD的第二位PD2,对应Arduino D2
#define USB_CFG_PULLUP_IOPORTNAME D
USB上拉引脚使用AVR单片机的PORTD,如果改成B就是使用PORTB
#define USB_CFG_PULLUP_BIT  5
USB的上拉电阻接PORTD的第五位PD5,对应Arduino  D5

2、在UsbKeyboard库的UsbKeyboard.h里面,有关于模拟键值的表
#define KEY_A       4
#define KEY_B       5
#define KEY_C       6
#define KEY_D       7
#define KEY_E       8
等。但不齐全。经过测试,其实这个键盘基本可以模拟几乎所有键值(Power,Sleep,Pause似乎不能)。
比如方向键右左下上分别对应79,80,81,82数字。即写成
UsbKeyboard.sendKeyStroke(79);
UsbKeyboard.sendKeyStroke(81);
等。由于整理比较麻烦,大家可以自己下载个KeyboardTest软件测试不同数字下面的键值。

程序示例:
下面的例子演示了用Arduino虚拟键盘的应用例子。打开记事本,然后将Arduino的D12引脚和GND连起来,就会打印HELLO WORLD字样。

ARDUINO 代码复制打印

  1. /*
  2. Arduino模拟键盘 by Ansifa
  3. 2012.6.8
  4. 功能描述:插上此模拟键盘,打开记事本,然后按下按钮,即可在记事本打印出HELLO WORLD字样
  5. 接线方法:
  6. <img src=”http://www.geek-workshop.com/forum.php?mod=image&aid=5359&size=300×300&key=e9fa5559e6d5724d51f770bc6c55b941&nocache=yes&type=fixnone” border=”0″ aid=”attachimg_5359″ alt=””>
  7. Arduino D2接68Ω电阻后,接USB线D+
  8. Arduino D4接68Ω电阻后,接USB线D-
  9. Arduino D5接2.2kΩ电阻后,接USB线D-
  10. Arduino D2接3.6v稳压管到GND
  11. Arduino D4接3.6v稳压管到GND
  12. +5v接USB线VCC
  13. GND接USB线GND
  14. Arduino D1接一个开关到GND
  15. 附:USB线序颜色(由于各生产厂不同,不一定准确,仅供参考)
  16. *USB键鼠:      |        *USB接口
  17. 白<->VCC        |        红<->VCC
  18. 橙<->D-         |        白<->D-
  19. 绿<->D+         |        绿<->D+
  20. 蓝<->GND        |        黑<->GND
  21. */
  22. #include “UsbKeyboard.h”
  23. int KEYPIN = 1;                //按键接在D1引脚,也可以改成任何引脚
  24. void setup()
  25. {
  26.   TIMSK0 &= !(1 << TOIE0);        //
  27.   pinMode(KEYPIN, INPUT);
  28.   digitalWrite(KEYPIN, HIGH);
  29. }
  30. void loop()
  31. {
  32.   UsbKeyboard.update();
  33.   if(digitalRead(KEYPIN) == HIGH)
  34.   {
  35.     delay(100);
  36.     if(digitalRead(KEYPIN) == LOW)
  37.     {
  38.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_H);
  39.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_E);
  40.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_L);
  41.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_L);
  42.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_O);
  43.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_SPACE);
  44.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_W);
  45.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_O);
  46.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_R);
  47.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_L);
  48.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_D);
  49.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_ENTER);
  50.     }
  51.   }
  52. }

注意,先插上Arduino数据线,将程序写入Arduino。然后拔掉数据线,将模拟键盘USB线接到电脑,即可使用。

下面随便点实物图

刚焊好的正反面
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插数据线写程序进Arduino:
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