SENSORS/ACTUATORS

INTERNET OF THING (IoT)

아두이노 키패드

키패드는 도어락, ATM, 계산기 등 많은 기기에서 널리 사용됩니다. 이 튜토리얼에서 우리는 다음을 배우게 됩니다:

아두이노와 키패드 3x4 및 키패드 4x4 사용 방법.
아두이노와 키패드 3x4 및 키패드 4x4에서 값을 읽는 방법.
키패드에서 입력한 비밀번호를 검증하는 방법.

준비물

1	×	아두이노 우노 R3	쿠팡 \| 아마존
1	×	USB 2.0 타입 A-to-B 케이블 (USB-A PC용)	쿠팡 \| 아마존
1	×	USB 2.0 타입 C-to-B 케이블 (USB-C PC용)	아마존
1	×	키패드 3x4 and 4x4 Kit	쿠팡 \| 아마존
1	×	(또는) 키패드 3x4	쿠팡 \| 아마존
1	×	(또는) 키패드 4x4	쿠팡 \| 아마존
1	×	점퍼케이블	쿠팡 \| 아마존
1	×	(추천) 아두이노 우노용 스크루 터미널 블록 쉴드	쿠팡 \| 아마존
1	×	(추천) Sensors/Servo Expansion Shield for Arduino Uno	쿠팡 \| 아마존
1	×	(추천) 아두이노 우노용 브레드보드 쉴드	쿠팡 \| 아마존
1	×	(추천) 아두이노 우노용 케이스	쿠팡 \| 아마존
1	×	(추천) 아두이노 우노용 프로토타이핑 베이스 플레이트 & 브레드보드 키트	아마존

공개: 이 포스팅 에 제공된 일부 링크는 아마존 제휴 링크입니다. 이 포스팅은 쿠팡 파트너스 활동의 일환으로, 이에 따른 일정액의 수수료를 제공받습니다.

키패드 정보

키패드는 행과 열(매트릭스라고 함)로 배열된 일련의 버튼 세트입니다. 각 버튼을 키라고 합니다.

키패드에는 여러 가지 종류가 있습니다. DIY 프로젝트에 인기 있는 두 가지 유형은 키패드 3x4(12개의 키)와 키패드 4x4(16개의 키)입니다.

핀 배치

키패드 핀은 두 그룹으로 나뉩니다: 행과 열.

3x4 키패드는 7개의 핀을 가지고 있습니다: 4개의 행 핀(R1, R2, R3, R4)과 3개의 열 핀(C1, C2, C3).

4x4 키패드는 8개의 핀을 가지고 있습니다: 4개의 행 핀(R1, R2, R3, R4)과 4개의 열 핀(C1, C2, C3, C4).

작동 원리

이 섹션에는 압도될 수 있는 고급 정보가 포함되어 있습니다. 내용에 대해 확신이 없다면 건너뛰어 다음 섹션으로 이동하십시오.

키 입력을 감지하는 과정을 키패드 스캐닝이라고 합니다.

그것은 키 하나하나를 확인하기 때문에 "스캐닝"이라고 불립니다.

로우 핀(row-pins)은 아두이노(Arduino)의 출력 핀(output pins)에 연결됩니다.

열 핀은 아두이노의 입력 핀(INPUT_PULLUP, 이 상태에서 키가 눌리지 않으면 입력 핀의 값은 HIGH임)에 연결됩니다.

각 줄마다:

모든 행 핀을 HIGH로 설정합니다.
현재 행 핀만 LOW로 설정합니다.
각 열의 상태를 읽습니다.

만약 열 핀이 HIGH이면 ⇒ (행, 열)에 있는 키가 눌리지 않았습니다.
만약 열 핀이 LOW이면 ⇒ (행, 열)에 있는 키가 눌렸습니다.

위의 과정을 다음 행 핀에 대해 반복합니다.

※ 주의:

위는 키패드를 스캔하는 방법 중 하나입니다. 모든 HIGH를 LOW로, 모든 LOW를 HIGH로 반전시켜 키패드를 스캔할 수 있습니다.

키패드가 행렬로 배열되고 연결되는 이유는 무엇인가요? 이것은 스캐닝 과정을 복잡하게 만듭니다. 각 키를 독립적인 버튼으로 사용하면, 버튼의 상태를 읽음으로써 키의 상태를 간단히 결정할 수 있는데 왜 그렇게 하지 않나요?

우리가 알다시피, 독립적인 버튼은 아두이노의 핀 하나와 GND가 필요합니다. 예로 4x4 키패드를 들어봅시다. 각 키를 독립적인 버튼으로 생각한다면, 16개의 키에 아두이노 핀 16개와 GND 핀이 필요합니다. 만약 연결된 키를 행렬 형태로 배열한다면, 아두이노의 핀 8개만 사용하면 되므로 아두이노의 핀을 절약할 수 있습니다. 간단히 말해서, 답은 아두이노 핀을 절약하기 위해서입니다.

선연결

이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.

키패드를 위한 프로그래밍 방법

Keypad 라이브러리 덕분에, 키패드가 어떻게 작동하는지 이해하든 말든, 아두이노와 키패드를 사용하는 것이 아주 쉽습니다.

아두이노 코드

키패드 3x4

#include <Keypad.h> const int ROW_NUM = 4; //네 개의 행 const int COLUMN_NUM = 3; //세 개의 열 char keys[ROW_NUM][COLUMN_NUM] = { {'1','2','3'}, {'4','5','6'}, {'7','8','9'}, {'*','0','#'} }; byte pin_rows[ROW_NUM] = {9, 8, 7, 6}; //키패드의 행 핀아웃에 연결합니다 byte pin_column[COLUMN_NUM] = {5, 4, 3}; //키패드의 열 핀아웃에 연결합니다 Keypad keypad = Keypad( makeKeymap(keys), pin_rows, pin_column, ROW_NUM, COLUMN_NUM ); void setup(){ Serial.begin(9600); } void loop(){ char key = keypad.getKey(); if (key){ Serial.println(key); } }

키패드 4x4

#include <Keypad.h> const int ROW_NUM = 4; //네 줄 const int COLUMN_NUM = 4; //네 칼럼 char keys[ROW_NUM][COLUMN_NUM] = { {'1','2','3', 'A'}, {'4','5','6', 'B'}, {'7','8','9', 'C'}, {'*','0','#', 'D'} }; byte pin_rows[ROW_NUM] = {9, 8, 7, 6}; //키패드의 행 핀아웃에 연결 byte pin_column[COLUMN_NUM] = {5, 4, 3, 2}; //키패드의 열 핀아웃에 연결 Keypad keypad = Keypad( makeKeymap(keys), pin_rows, pin_column, ROW_NUM, COLUMN_NUM ); void setup(){ Serial.begin(9600); } void loop(){ char key = keypad.getKey(); if (key){ Serial.println(key); } }

사용 방법

Arduino IDE의 왼쪽 바에 있는 Libraries 아이콘으로 이동하세요.
“키패드”를 검색한 후, Mark Stanley, Alexander Brevig가 만든 키패드 라이브러리를 찾으세요.
키패드 라이브러리를 설치하려면 Install 버튼을 클릭하세요.

위의 코드를 복사하고 Arduino IDE로 열기
Arduino IDE에서 Upload 버튼을 클릭하여 코드를 Arduino에 업로드하기
시리얼 모니터 열기
키패드에서 몇 가지 키를 누르기
시리얼 모니터에서 결과를 확인하기

Newbiely | Arduino IDE 2.3.8

──

☐

Newbiely.ino

···

8 Serial.println("Hello World!");

Output

Serial Monitor

Message (Enter to send message to 'Arduino Uno' on 'COM15')

New Line

9600 baud

3 6 9 4 * #

Ln 11, Col 1

Arduino Uno on COM15

키패드와 비밀번호

키패드의 인기 있는 사용례 중 하나는 비밀번호 입력입니다. 이 사용례에서, 우리는 두 개의 특별한 키를 지정합니다:

비밀번호 입력을 시작/재시작하는 키. 예를 들어, 키 "*"
비밀번호 입력을 종료하는 키. 예를 들어, 키 "#"

비밀번호는 선택된 두 개의 특수 키를 제외한 나머지 키들을 포함하는 문자열이 될 것입니다.

키가 눌렸을 때.

키가 "*" 또는 "#"이 아니면, 키를 사용자의 입력 비밀번호 문자열에 추가합니다.
키가 "#"이면, 사용자의 입력 비밀번호 문자열을 비밀번호와 비교하여 입력 비밀번호가 올바른지 확인한 다음 사용자의 입력 비밀번호 문자열을 지웁니다.
키가 "*"이면, 사용자의 입력 비밀번호 문자열을 지웁니다.

키패드 - 비밀번호 코드

/* * 이 아두이노 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다 * 이 아두이노 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다. * 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요: * https://newbiely.kr/tutorials/arduino/arduino-keypad */ #include <Keypad.h> const int ROW_NUM = 4; //네 개의 행 const int COLUMN_NUM = 3; //세 개의 열 char keys[ROW_NUM][COLUMN_NUM] = { {'1','2','3'}, {'4','5','6'}, {'7','8','9'}, {'*','0','#'} }; byte pin_rows[ROW_NUM] = {9, 8, 7, 6}; //키패드의 행 핀에 연결 byte pin_column[COLUMN_NUM] = {5, 4, 3}; //키패드의 열 핀에 연결 Keypad keypad = Keypad( makeKeymap(keys), pin_rows, pin_column, ROW_NUM, COLUMN_NUM ); const String password = "1234"; // 여기서 비밀번호를 변경하세요 String input_password; void setup(){ Serial.begin(9600); input_password.reserve(32); // 최대 입력 문자 수는 33개임, 필요시 변경 } void loop(){ char key = keypad.getKey(); if (key){ Serial.println(key); if(key == '*') { input_password = ""; // 입력 비밀번호 지우기 } else if(key == '#') { if(password == input_password) { Serial.println("password is correct"); // 여기서 작업 수행 } else { Serial.println("password is incorrect, try again"); } input_password = ""; // 입력 비밀번호 지우기 } else { input_password += key; // 입력 비밀번호 문자열에 새 문자 추가 } } }

위 코드를 실행하세요
시리얼 모니터를 엽니다
"123456" 키를 누르고 "#"를 누르세요
"1234" 키를 누르고 "#"를 누르세요
시리얼 모니터에서 결과를 확인하세요