ماژول صفحه کلید ۴×۴ ماتریسی

(16 Keypad Keyboard Module)

ماژول صفحه کلید ۴×۴ ماتریس یک رابط کاربری ساده و مؤثر برای پروژه‌های الکترونیکی است که نیاز به ورود دستی اعداد، حروف یا دستورات دارند. این ماژول با ۱۶ کلید فشاری، امکان تعامل مستقیم کاربر با سیستم را فراهم می‌کند.

ویژگی‌های کلیدی

۱. طراحی ماتریسی هوشمند

• ۴ ردیف × ۴ ستون = ۱۶ کلید مستقل
• کاهش مصرف پایه‌های میکروکنترلر
• مدار اسکن ماتریسی بهینه

۲. کلیدهای با کیفیت

• مکانیک membrane با عمر طولانی
• فیدبک لمسی واضح
• مقاوم در برابر گرد و غبار

۳. نصب آسان

• پین‌های استاندارد ۲٫۵۴mm
• قابلیت نصب روی برد بورد
• سوراخ‌های نصب برای پیچ

۴. سازگاری گسترده

• کار با آردوینو، رزبری‌پای، ESP
• ولتاژ کاری ۵V و ۳٫۳V
• نیاز به مقاومت خارجی ندارد

مشخصات فنی کامل

مشخصات الکتریکی:

• ولتاژ کاری: ۳٫۳V تا ۵V DC
• جریان مصرف: < ۱۰mA در حالت فعال
• مقاومت کلید: < ۱۰۰Ω در حالت فشرده
• ولتاژ نشتی: < ۵μA
• پین‌های ارتباطی: ۸ پین (۴ ردیف، ۴ ستون)

مشخصات مکانیکی:

• ابعاد برد: ۷۰ × ۶۰ میلی‌متر
• ابعاد کلید: ۱۲ × ۱۲ میلی‌متر
• فاصله کلیدها: ۱۵ میلی‌متر مرکز به مرکز
• نیروی فشردن: ۱۸۰ ± ۵۰gf
• سفر کلید: ۰٫۵ ± ۰٫۲mm

مشخصات محیطی:

• دمای کاری: -۲۰°C تا +۷۰°C
• دمای ذخیره: -۳۰°C تا +۸۰°C
• رطوبت مجاز: ۹۵% RH بدون شبنم
• طول عمر مکانیکی: > ۱,۰۰۰,۰۰۰ بار فشردن

مشخصات چاپ:

• نوع چاپ: لیزر یا سیلک اسکرین
• رنگ زمینه: مشکی مات (ضد انعکاس)
• رنگ حروف: سفید یا نقرایی
• قابلیت سفارشی: چاپ لوگو یا علائم خاص

طرح‌های مختلف صفحه کلید

۱. طرح استاندارد عددی-حروفی

[ 1 ][ 2 ][ 3 ][ A ]

[ 4 ][ 5 ][ 6 ][ B ]

[ 7 ][ 8 ][ 9 ][ C ]

[ * ][ 0 ][ # ][ D ]

۲. طرح ماشین حساب

[ 7 ][ 8 ][ 9 ][ + ]

[ 4 ][ 5 ][ 6 ][ – ]

[ 1 ][ 2 ][ 3 ][ × ]

[ C ][ 0 ][ = ][ ÷ ]

۳. طرح کنترل صنعتی

[ F1 ][ F2 ][ F3 ][ ESC ]

[ ◄ ][ ▲ ][ ▼ ][ ► ]

[ ENT ][ DEL ][ CLR ][ ALT ]

[ START ][ STOP ][ PAUSE ][ RESET ]

۴. طرح سفارشی

• حروف فارسی یا عربی
• نمادهای تخصصی
• دستورات سیستم‌های خاص
• رنگ‌بندی متفاوت

کاربردهای عملی

۱. سیستم‌های امنیتی

• وارد کردن رمز عبور
• فعال/غیرفعال کردن آلارم
• کنترل دسترسی
• سیستم‌های حضور و غیاب

۲. کنترل صنعتی

• وارد کردن پارامترها
• کنترل ماشین‌آلات CNC
• تنظیمات PLC
• مانیتورینگ خط تولید

۳. دستگاه‌های اندازه‌گیری

• وارد کردن محدوده اندازه‌گیری
• کالیبراسیون دستگاه
• انتخاب واحدها
• ذخیره و فراخوانی تنظیمات

۴. سرگرمی و گیمینگ

• کنترل بازی‌های ساخته شده
• امتیازدهی
• انتخاب مراحل
• سیستم‌های آرکید

۵. سیستم‌های ارتباطی

• شماره‌گیری تلفن داخلی
• وارد کردن کدهای دستوری
• کنترل PBX
• سیستم‌های پیام‌رسان

۶. پروژه‌های آموزشی

• آموزش الکترونیک دیجیتال
• تمرین برنامه‌نویسی میکروکنترلر
• پروژه‌های آزمایشگاهی
• کارگاه‌های عملی

آموزش نصب و برنامه‌نویسی

اتصال پایه‌ها:

پین‌های ماژول ← پین‌های میکروکنترلر

ردیف ۱ (R1) ← پین دیجیتال ۹

ردیف ۲ (R2) ← پین دیجیتال ۸

ردیف ۳ (R3) ← پین دیجیتال ۷

ردیف ۴ (R4) ← پین دیجیتال ۶

ستون ۱ (C1) ← پین دیجیتال ۵

ستون ۲ (C2) ← پین دیجیتال ۴

ستون ۳ (C3) ← پین دیجیتال ۳

ستون ۴ (C4) ← پین دیجیتال ۲

کتابخانه‌های مورد نیاز:

• برای آردوینو: Keypad توسط Mark Stanley
• برای پایتون (رزبری‌پای): RPi.GPIO یا gpiozero
• برای میکروپایتون: keypad داخلی

کد نمونه آردوینو:

#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);

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

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

if (key) {
Serial.print(“کلید فشرده شده: “);
Serial.println(key);

// پردازش کلید خاص
switch(key) {
case ‘A’:
// عملیات مربوط به کلید A
break;
case ‘#’:
// تایید ورود
break;
case ‘*’:
// پاک کردن ورود
break;
}
}
}

کد نمونه پایتون (رزبری‌پای):

import RPi.GPIO as GPIO
import time

# تنظیم پین‌ها
rows = [17, 18, 27, 22]
cols = [23, 24, 25, 4]

keys = [
[‘1’, ‘2’, ‘3’, ‘A’],
[‘4’, ‘5’, ‘6’, ‘B’],
[‘7’, ‘8’, ‘9’, ‘C’],
[‘*’, ‘0’, ‘#’, ‘D’]
]

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

# تنظیم ردیف‌ها به عنوان خروجی
for row_pin in rows:
GPIO.setup(row_pin, GPIO.OUT)
GPIO.output(row_pin, GPIO.HIGH)

# تنظیم ستون‌ها به عنوان ورودی
for col_pin in cols:
GPIO.setup(col_pin, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)

def read_keypad():
key = None
for i, row_pin in enumerate(rows):
GPIO.output(row_pin, GPIO.LOW)
for j, col_pin in enumerate(cols):
if GPIO.input(col_pin) == GPIO.LOW:
key = keys[i][j]
while GPIO.input(col_pin) == GPIO.LOW:
time.sleep(0.01)
GPIO.output(row_pin, GPIO.HIGH)
return key

try:
while True:
key = read_keypad()
if key:
print(f”کلید فشرده شده: {key}”)
time.sleep(0.1)

except KeyboardInterrupt:
GPIO.cleanup()

تکنیک‌های پیشرفته

۱. تشخیص فشار طولانی (Hold)

unsigned long startTime;
char lastKey = NO_KEY;

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

if (key != NO_KEY) {
if (key == lastKey) {
if (millis() – startTime > 1000) { // 1 ثانیه
Serial.println(“کلید به مدت طولانی فشرده شده”);
}
} else {
lastKey = key;
startTime = millis();
}
} else {
lastKey = NO_KEY;
}
}

۲. ترکیب کلیدها (Key Combinations)

String inputBuffer = “”;

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

if (key) {
if (key == ‘#’) {
// پردازش ترکیب کلیدها
if (inputBuffer == “1234”) {
Serial.println(“رمز صحیح است”);
// فعال کردن رله یا انجام عملیات
}
inputBuffer = “”;
} else if (key == ‘*’) {
inputBuffer = “”;
Serial.println(“ورود پاک شد”);
} else {
inputBuffer += key;
Serial.print(“*”); // نمایش ستاره به جای اعداد
}
}
}

۳. دیبانس نرم‌افزاری پیشرفته

public:
char getDebouncedKey() {
char key = keypad.getKey();

if (key != lastKey) {
lastDebounceTime = millis();
}

if ((millis() – lastDebounceTime) > debounceDelay) {
if (key != lastStableKey) {
lastStableKey = key;
return key;
}
}

lastKey = key;
return NO_KEY;
}
};