Day: November 9, 2015

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Arduino学习笔记A11 – Arduino模拟电脑键盘（基于AVR-USB的USB-HID设备） [转]

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
http://geek-workshop.com/thread-2303-1-1.html
http://geek-workshop.com/thread-2310-1-1.html

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：
120616mer6qi8i8smt5qs6
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。
————————
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
  5. 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
  7. 接线方法：
  8. <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=””>
  9. Arduino D2接68Ω电阻后，接USB线D+
  10. Arduino D4接68Ω电阻后，接USB线D-
  11. Arduino D5接2.2kΩ电阻后，接USB线D-
  12. Arduino D2接3.6v稳压管到GND
  13. Arduino D4接3.6v稳压管到GND
  14. +5v接USB线VCC
  15. GND接USB线GND
  16. Arduino D1接一个开关到GND
  18. 附：USB线序颜色（由于各生产厂不同，不一定准确，仅供参考）
  19. *USB键鼠：      |        *USB接口
  20. 白<->VCC        |        红<->VCC
  21. 橙<->D-         |        白<->D-
  22. 绿<->D+         |        绿<->D+
  23. 蓝<->GND        |        黑<->GND
  25. */
  27. #include “UsbKeyboard.h”
  28. int KEYPIN = 1;                //按键接在D1引脚，也可以改成任何引脚
  29. void setup()
  30. {
  31.   TIMSK0 &= !(1 << TOIE0);        //
  32.   pinMode(KEYPIN, INPUT);
  33.   digitalWrite(KEYPIN, HIGH);
  34. }
  35. void loop()
  36. {
  37.   UsbKeyboard.update();
  38.   if(digitalRead(KEYPIN) == HIGH)
  39.   {
  40.     delay(100);
  41.     if(digitalRead(KEYPIN) == LOW)
  42.     {
  43.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_H);
  44.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_E);
  45.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_L);
  46.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_L);
  47.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_O);
  48.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_SPACE);
  49.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_W);
  50.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_O);
  51.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_R);
  52.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_L);
  53.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_D);
  54.       UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_ENTER);
  55.     }
  56.   }
  57. }

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
194204xv880393zvisyxn32154270440zvdpvvocmaqc

插数据线写程序进Arduino：
1941595x18zxgzaan1fgk5

转自http://www.geek-workshop.com/thread-1137-1-1.html， 版权归原作者所有

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Arduino读取键盘[转载]

Arduino读取键盘

Arduino_and_Keypad
这里提供两种方式从Arduino读取键盘。第一种方式是使用矩阵式（Matrix）键盘，另一种方式是使用PS2键盘。
矩阵键盘（Matrix keypad）
首先必须安装Arduino Keypad键盘库（Keypad library），Arduino Keypad键盘库可以从Arduino Playground下载。Arduino Keypad键盘库让你读取矩阵式键盘而不用编写复杂的代码，此键盘库可以读取3×4， 4×4以及各种矩阵结构的键盘。
使用Arduino Keypad键盘库注意事项
  • 该键盘库是属于无阻塞式，按下谋键不放，其余（接下来）的代码还是会继续运行
  • 如果编写控制键盘处运用到delay()，这将造成键盘反应迟顿
  • 按下谋键，getKey()只返回一个键值，而不是自动重复。松开按键时，可以追踪其RELEASED event

安装Arduino Keypad键盘库

  • 下载Arduino Keypad键盘库
  • 将下载了的文件（keypad.zip）解压至Arduino软件的libraries文件夹，如图
Arduino_keypad_library
  • 打开Arduino软件
  • 选择File>Examples>Keypad，将会看见以下画面，表示Arduino Keypad键盘库安装成功
Arduino_keypad_examples
4×4矩阵keypad示范
根据下面接线连接键盘至Arduino
4x4_matrix_membrane_keypad_pinout
Arduino
4×4 Keypad
D2
1
D3
2
D4
3
D5
4
D6
5
D7
6
D8
7
D9
8
上载以下代码至Arduino
#include <Keypad.h>

const byte ROWS = 4; // Four rows
const byte COLS = 4; // Four columns

//Define the keymap
char keys[ROWS][COLS] = {
{‘1′,’2′,’3′,’A’},
{‘4′,’5′,’6′,’B’},
{‘7′,’8′,’9′,’C’},
{‘*’,’0′,’#’,’D’}
};

//// Connect keypad ROW0, ROW1, ROW2 and ROW3 to these Arduino pins.
byte rowPins[ROWS] = {6,7,8,9};

// Connect keypad COL0, COL1, COL2 and COL3 to these Arduino pins.
byte colPins[COLS] = {2,3,4,5}; //connect to column pinouts

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

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

void loop(){
char key = keypad.getKey();

if (key != NO_KEY){
Serial.println(key);
}
}

使用Arduino软件自带的串口监视器（Serial Monitor）来测试此程序（Baud rate必须设成9600）。当按下谋键时，其返回值将显示在串口监视器。

PS2键盘
首先必须安装Arduino PS2键盘库（PS2keyboard library)，Arduino PS2键盘库可以从这里下载。
安装Arduino PS2键盘库
  • 下载Arduino PS2键盘库
  • 将下载了的文件（PS2keyboard.zip）解压至Arduino软件的libraries文件夹
  • 安装方法与安装keypad相似，请参考之。
 
PS2键盘示范
根据下面接线连接键盘至Arduino
PS2_keyboarad_pinout
Keyboard
Arduino
4 (+5V)
5V
3 (GND)
 GND
5 (Clock)
Digital Pin 3
1 (Datak)
Digital Pin 4

上载以下代码至Arduino

#include <PS2Keyboard.h>

const int DataPin = 8;
const int IRQpin = 5;

PS2Keyboard keyboard;

void setup() {
delay(1000);
keyboard.begin(DataPin, IRQpin);
Serial.begin(9600);
Serial.println(“Keyboard Test:”);
}

void loop() {
if (keyboard.available()) {

char c = keyboard.read();  // read the next key

// check for some of the special keys
if (c == PS2_ENTER) {
Serial.println();
} else if (c == PS2_TAB) {
Serial.print(“[Tab]”);
} else if (c == PS2_ESC) {
Serial.print(“[ESC]”);
} else if (c == PS2_PAGEDOWN) {
Serial.print(“[PgDn]”);
} else if (c == PS2_PAGEUP) {
Serial.print(“[PgUp]”);
} else if (c == PS2_LEFTARROW) {
Serial.print(“[Left]”);
} else if (c == PS2_RIGHTARROW) {
Serial.print(“[Right]”);
} else if (c == PS2_UPARROW) {
Serial.print(“[Up]”);
} else if (c == PS2_DOWNARROW) {
Serial.print(“[Down]”);
} else if (c == PS2_DELETE) {
Serial.print(“[Del]”);
} else {
Serial.print(c);  // otherwise, just print all normal characters
}
}
}

使用Arduino软件自带的串口监视器（Serial Monitor）来测试此程序（Baud rate必须设成9600）。当按下谋键时，其返回值将显示在串口监视器。

增加按键音效
按照下面图象连接PC扬声器（此PC扬声器可以从废棄的电脑主板拆岀来），然後稍微更改代码。由于没有此PC扬声器的规格说明，估计供电5V且功率非常小，能够直接由Arduino驱动。如果不放心，可以在Aruino pin10与扬声器之间添加一个100欧姆电阻器。

Connecting_PC_speaker_to_Arduino

代码方面使用了tone()函数，具体可以浏览Arduino Reference网站
http://arduino.cc/en/Reference/Tone

tone()用法

  • tone(pin, frequency)
  • tone(pin, frequency, duration)
  1. pin是连接扬声器的引脚
  2. frequency是输出频率，频率越低，音频就越低。
  3. duration音频输出持续时间
  1. #include <Keypad.h>
  2. const byte ROWS = 4; // Four rows
  3. const byte COLS = 4; // Four columns
  5. //Define the keymap
  6. char keys[ROWS][COLS] = {
  7. {‘1′,’2′,’3′,’A’},
  8. {‘4′,’5′,’6′,’B’},
  9. {‘7′,’8′,’9′,’C’},
  10. {‘*’,’0′,’#’,’D’}
  11. };
  13. //// Connect keypad ROW0, ROW1, ROW2 and ROW3 to these Arduino pins.
  14. byte rowPins[ROWS] = {6,7,8,9};
  16. // Connect keypad COL0, COL1, COL2 and COL3 to these Arduino pins.
  17. byte colPins[COLS] = {2,3,4,5}; //connect to column pinouts
  19. // Create the Keypad
  20. Keypad keypad = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS );
  22. void setup(){
  23. Serial.begin(9600);
  24. }
  26. void loop(){
  27. char key = keypad.getKey();
  28. if (key != NO_KEY){
  29. delay(50); //act as debounce
  30. beep();
  31. Serial.println(key);
  32. }
  33. }
  35. #define SPEAKER_PIN 10
  36. void beep(){
  37. tone(SPEAKER_PIN,2000,90);
  38. delay(20);
  39. noTone(SPEAKER_PIN);
  40. }
转自
http://ediy.com.my/index.php/2012-10-21-15-15-03/2013-04-14-05-06-50/item/65-arduino%E8%AF%BB%E5%8F%96%E9%94%AE%E7%9B%98