しなぷすのハード製作記

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I/Oピン一つで読める4X4キーパッドキット 商品名 I/Oピン一つで読める4X4キーパッドキット
税抜き小売価格 750円
販売店 スイッチサイエンス 三月兎
2014年12月10日 ResKeypadライブラリをVer.0.11からVer0.12へアップデート。
2015年08月13日 ResKeypadライブラリVer.1.00に準拠した説明に直し、ResKeypadライブラリのインストール法の説明については、Reskeypadライブラリのページを参照するようにした。

7.ResKeypadライブラリのインストール

組み立てた4X4キーパッドを使うには、ResKeypadという専用のライブラリが必要となります。ResKeypadライブラリのページに行けば、ライブラリのダウンロードもできますし、インストール方法も読めます。

8.動作確認の方法

ライブラリがインストールできたら、キーパッドを実際に動作させて動作確認します。それには、押したキーの内容を何らかの画面に表示する必要があります。ここでは、以下の4種類の動作確認の方法について説明します。

  1. Arduino IDEのシリアルモニタを使った動作確認
  2. D44780相当の液晶ドライバの16桁2行のキャラクタLCD(LiquidCrystalライブラリが使えるもの)を使った動作確認
  3. GLCD学習シールドキットを使った動作確認
  4. 122X32モノクログラフィックLCDシールドを使った動作確認

8-1.Arduino IDEのシリアルモニタを使ったキーパッドの動作確認

Arduino IDEのシリアルモニタを使って、キーパッドで入力したキーを確認する方法を説明します。以下の手順で動作確認ができます。

【手順1】Arduinoと4X4キーパッドを接続する

次の表のように、配線します。

表2、キーパッドとArduinoの接続
キーパッドのCN1の端子 Arduino側の端子
VCC 5V
OUTPUT A4
GND GND

注:Arduino Due等の3.3Vで動作するArduinoの場合は、VCCを3.3Vに接続してください。また上の表では、キーパッドのCN1のOUTPUT端子はArduionoのA4に接続することになっていますが、スケッチを変更することでA0~A5のどこにでも接続できます。

ブレッドボード用のジャンパ線を使って配線すると便利です。

【手順2】ArduinoとパソコンをUSBケーブルで接続する
写真28、キーパッドとUSBケーブルを接続したArduino
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写真28、キーパッドとUSBケーブルを接続したArduino

注:上の写真ではArduino Leonardoを使っていますが、対応しているArduinoなら何を使っても結構です。

【手順3】Arduino IDEでファイル→スケッチブック→libraries→ResKeypad→Serial→WaitForCharのメニューを選び、サンプルスケッチを開く
図1、WaitForCharのサンプルスケッチを開く
図1、WaitForCharのサンプルスケッチを開く
【手順4】SIDE Bに部品を実装した場合のみ、スケッチの一部を変更する

スケッチの例に出てくるサンプルスケッチは、SIDE Aに部品を実装することを前提に作られています。SIDE Bに部品を実装した場合は、スケッチの一部を変更してキーアサインを変える必要があります。

注:キットではなく完成品を購入された方も、ここに説明しているコードの変更が必要です。

スケッチの中に、次のような部分がありますので探してください。

図2、書き換え前のスケッチ
図2、書き換え前のスケッチ

赤い枠で囲んだ部分で、キーパッドのキーアサインを定義しています。SIDE A用のキーアサインを定義している上の行が有効になっていて、SIDE B用のキーアサインを定義している下の行がコメントアウトされています。そこで、下のように、SIDE A用の定義をコメントアウトし、SIDE B用の定義を有効にしてください。

図3、書き換え後のスケッチ
図3、書き換え後のスケッチ
【手順5】マイコンボードとシリアルポートの設定を、自分の環境に合わせる
図4、マイコンボードの設定
図4、マイコンボードの設定

注:上の例ではArduino Leonardoを選択していますが、ご自分でお使いのArduinoを選択してください。

図5、シリアルポートの設定
図5、シリアルポートの設定

注:上の例ではCOM19を選択していますが、お使いのArduinoが接続されているシリアルポートを選択してください。

【手順6】スケッチをArduinoに書き込む
図6、スケッチを書き込む
図6、スケッチを書き込む
【手順7】シリアルモニタを起動する

ツール→シリアルモニタのメニューを選んで、シリアルモニタを起動してください。

図7、シリアルモニタの起動
図7、シリアルモニタの起動
【手順8】キーパッドのキーを押してみて、正しい文字がシリアルモニタに表示されるか確認する

キーパッドのキーをいくつか押してみて、次のように、正しい文字が表示されているかを確認してください。もしキーを押しても反応がなかったり、誤った文字が表示される場合は、部品の取り付け間違いや配線ミスがないか、再確認してください。

図8、シリアルモニタによるキーの確認
図8、シリアルモニタによるキーの確認

8-2.HD44780相当の液晶ドライバを使った16桁2行のキャラクタLCDを使ったキーパッドの動作確認

HD447080相当の液晶ドライバを積んだLCDには、単体の液晶モジュールの物Arduinoのシールドの形になった物がありますが、自分で配線するのに自信がなければ、シールドの形になった物を使うのがいいでしょう。当方では、SWITCHSCIENCEで販売しているLCDシールドキット(緑)を使って動作確認を行っております。

以下の手順で動作確認ができます。

【手順1】 ArduinoにLCDを接続する
写真29、接続前のLCDとArduino
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写真29、接続前のLCDとArduino
写真30、接続後のLCDとArduino
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写真30、接続後のLCDとArduino

注:上の写真ではArduino Leonardoを使っていますが、対応しているArduinoなら何を使っても結構です。

また、単体の液晶モジュールを使われる場合は、製品により配線が異なるため、配線方法をご紹介できませんが、ブレッドボードやユニバーサル基板などを使って配線してください。以下の様にLCD側とArduino側の端子を対応させると、サンプルコードを手直しせずに動作させられるので、便利です。

表3、推奨するLCDとArduinoの接続(4ビットバスモード)
LCD側の端子 Arduino側の端子
RS D12
Enable D11
D4 D5
D5 D4
D6 D3
D7 D2
R/W GND
【手順2】 Arduinoと4X4キーパッドを接続する

次の表のように、配線します。

表4、キーパッドとArduinoの接続
キーパッドのCN1の端子 Arduino側の端子
VCC 5V
OUTPUT A4
GND GND

注:Arduino Due等の3.3Vで動作するArduinoの場合は、VCCを3.3Vに接続してください。また上の表では、キーパッドのCN1のOUTPUT端子はArduionoのA4に接続することになっていますが、スケッチを変更することでA0~A5のどこにでも接続できます。

写真31、キーパッドの配線
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写真31、キーパッドの配線

ブレッドボード用のジャンパ線を使って配線すると便利です。

【手順3】 ArduinoとパソコンをUSBケーブルで接続する
【手順4】 Arduino IDEでファイル→スケッチブック→libraries→ResKeypad→HD44780→WaitForCharのメニューを選び、サンプルスケッチを開く
図9、WaitForCharのサンプルスケッチを開く
図9、WaitForCharのサンプルスケッチを開く
【手順5】 SIDE Bに部品を実装した場合のみ、スケッチの一部を変更する

スケッチの例に出てくるサンプルスケッチは、SIDE Aに部品を実装することを前提に作られています。SIDE Bに部品を実装した場合は、スケッチの一部を変更してキーアサインを変える必要があります。

注:キットではなく完成品を購入された方も、ここに説明しているコードの変更が必要です。

スケッチの中に、次のような部分がありますので探してください。

図2(再掲)、書き換え前のスケッチ
図2(再掲)、書き換え前のスケッチ

赤い枠で囲んだ部分で、キーパッドのキーアサインを定義しています。SIDE A用のキーアサインを定義している上の行が有効になっていて、SIDE B用のキーアサインを定義している下の行がコメントアウトされています。そこで、下のように、SIDE A用の定義をコメントアウトし、SIDE B用の定義を有効にしてください。

図3(再掲)、書き換え後のスケッチ
図3(再掲)、書き換え後のスケッチ
【手順6】 マイコンボードとシリアルポートの設定を、自分の環境に合わせる
図10、マイコンボードの設定
図10、マイコンボードの設定

注:上の例ではArduino Leonardoを選択していますが、ご自分でお使いのArduinoを選択してください。

図11、シリアルポートの設定
図11、シリアルポートの設定

注:上の例ではCOM5を選択していますが、お使いのArduinoが接続されているシリアルポートを選択してください。

【手順7】 スケッチをArduinoに書き込む
図12、スケッチの書き込み
図12、スケッチの書き込み
【手順8】 キーパッドのキーを押してみて、正しい文字がLCDに表示されるか確認する

キーパッドのキーをいくつか押してみて、下の写真のように、正しい文字が表示されているかを確認してください。もしキーを押しても反応がなかったり、誤った文字が表示される場合は、部品の取り付け間違いや配線ミスがないか、再確認してください。

写真32、キーを読み取っている様子
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写真32、キーを読み取っている様子

8-3.GLCD学習シールドキットを使ったキーパッドの動作確認

以下の手順で、GLCD学習シールドキット用いてキーパッドの動作確認ができます。

【手順1】 MGLCDライブラリをインストールする

GLCD学習シールドキットを使うには、Arduino IDEにMGLCDライブラリをインストールする必要があります。まだインストールしていない方は、こちらを参照して、ライブラリをインストールしてください。

【手順2】 Arduinoに組み立て済のGLCD学習シールドキットを接続する
写真33、接続前のGLCD学習シールドキットとArduino
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写真33、接続前のGLCD学習シールドキットとArduino
写真34、接続後のGLCD学習シールドキットとArduino
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写真34、接続後のGLCD学習シールドキットとArduino

注:上の写真ではArduino Leonardoを使っていますが、対応しているArduinoなら何を使っても結構です。

【手順3】 Arduinoと4X4キーパッドを接続する

次の表のように、配線します。

表5、キーパッドとArduinoの接続
キーパッドのCN1の端子 Arduino側の端子
VCC 5V
OUTPUT A4
GND GND

注:Arduino Due等の3.3Vで動作するArduinoの場合は、VCCを3.3Vに接続してください。また上の表では、キーパッドのCN1のOUTPUT端子はArduionoのA4に接続することになっていますが、スケッチを変更することでA0~A5のどこにでも接続できます。

写真35、キーパッドの配線
↑ 画像をクリックすると拡大
写真35、キーパッドの配線

GLCD学習シールドキットの左側に、Arduinoの端子を引き出したピンソケットがありますから、そこにキーパッドを接続してください。ブレッドボード用のジャンパ線を使うと便利です。

【手順4】 ArduinoとパソコンをUSBケーブルで接続する
【手順5】 Arduino IDEでファイル→スケッチブック→libraries→ResKeypad→GLCD-Learning shield→WaitForCharのメニューを選び、サンプルスケッチを開く
図13、WaitForCharのサンプルスケッチを開く
図13、WaitForCharのサンプルスケッチを開く
【手順6】 SIDE Bに部品を実装した場合のみ、スケッチの一部を変更する

スケッチの例に出てくるサンプルスケッチは、SIDE Aに部品を実装することを前提に作られています。SIDE Bに部品を実装した場合は、スケッチの一部を変更してキーアサインを変える必要があります。

注:キットではなく完成品を購入された方も、ここに説明しているコードの変更が必要です。

スケッチの中に、次のような部分がありますので探してください。

図2(再掲)、変更前のスケッチ
図2(再掲)、変更前のスケッチ

赤い枠で囲んだ部分で、キーパッドのキーアサインを定義しています。SIDE A用のキーアサインを定義している上の行が有効になっていて、SIDE B用のキーアサインを定義している下の行がコメントアウトされています。そこで、下のように、SIDE A用の定義をコメントアウトし、SIDE B用の定義を有効にしてください。

図3(再掲)、変更後のスケッチ
図3(再掲)、変更後のスケッチ
【手順7】 マイコンボードとシリアルポートの設定を、自分の環境に合わせる。
図14、マイコンボードの設定
図14、マイコンボードの設定

注:上の例ではArduino Leonardoを選択していますが、ご自分でお使いのArduinoを選択してください。

図15、シリアルポートの設定
図15、シリアルポートの設定

注:上の例ではCOM5を選択していますが、お使いのArduinoが接続されているシリアルポートを選択してください。

【手順8】 スケッチをArduinoに書き込む
図16、スケッチの書き込み
図16、スケッチの書き込み
【手順9】 キーパッドのキーを押してみて、正しい文字がLCDに表示されるか確認する。

キーパッドのキーをいくつか押してみて、下の写真のように、正しい文字が表示されているかを確認してください。もしキーを押しても反応がなかったり、誤った文字が表示される場合は、部品の取り付け間違いや配線ミスがないか、再確認してください。

写真36、キーを読み取っている様子
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写真36、キーを読み取っている様子

8-4.122X32モノクログラフィックLCDシールドを使ったキーパッドの動作確認

以下の手順で、122X32モノクログラフィックLCDシールドを用いてキーパッドの動作確認ができます。

【手順1】 MGLCDライブラリをインストールする

122X32モノクログラフィックLCDシールドを使うには、Arduino IDEにMGLCDライブラリをインストールする必要があります。まだインストールしていない方は、こちらを参照して、ライブラリをインストールしてください。

【手順2】 Arduinoに122X32モノクログラフィックLCDシールドを接続する
写真37、接続前の122X32モノクログラフィックLCDシールドとArduino
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写真37、接続前の122X32モノクログラフィックLCDシールドとArduino
写真38、接続後の122X32モノクログラフィックLCDシールドとArduino
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写真38、接続後の122X32モノクログラフィックLCDシールドとArduino

注:上の写真ではArduino Leonardoを使っていますが、対応しているArduinoなら何を使っても結構です。

【手順3】 Arduinoと4X4キーパッドを接続する

次の表のように、配線します。

表6、キーパッドとArduinoの接続
キーパッドのCN1の端子 Arduino側の端子
VCC 5V
OUTPUT A4
GND GND

注:Arduino Due等の3.3Vで動作するArduinoの場合は、VCCを3.3Vに接続してください。また上の表では、キーパッドのCN1のOUTPUT端子はArduionoのA4に接続することになっていますが、スケッチを変更することでA0~A5のどこにでも接続できます。

写真39、キーパッドの配線
↑ 画像をクリックすると拡大
写真39、キーパッドの配線

ブレッドボード用のジャンパ線を使って配線すると便利です。

【手順4】 ArduinoとパソコンをUSBケーブルで接続する
【手順5】 Arduino IDEでファイル→スケッチブック→libraries→ResKeypad→122X32 MGLCD shield→WaitForCharのメニューを選び、サンプルスケッチを開く
図17、WaitForCharのサンプルスケッチを開く
図17、WaitForCharのサンプルスケッチを開く
【手順6】 SIDE Bに部品を実装した場合のみ、スケッチの一部を変更する

スケッチの例に出てくるサンプルスケッチは、SIDE Aに部品を実装することを前提に作られています。SIDE Bに部品を実装した場合は、スケッチの一部を変更してキーアサインを変える必要があります。

注:キットではなく完成品を購入された方も、ここに説明しているスケッチの変更が必要です。

スケッチの中に、次のような部分がありますので探してください。

図2(再掲)、変更前のスケッチ
図2(再掲)、変更前のスケッチ

赤い枠で囲んだ部分で、キーパッドのキーアサインを定義しています。SIDE A用のキーアサインを定義している上の行が有効になっていて、SIDE B用のキーアサインを定義している下の行がコメントアウトされています。そこで、下のように、SIDE A用の定義をコメントアウトし、SIDE B用の定義を有効にしてください。

図3(再掲)、変更後のスケッチ
図3(再掲)、変更後のスケッチ
【手順7】 マイコンボードとシリアルポートの設定を、自分の環境に合わせる。
図18、マイコンボードの設定
図18、マイコンボードの設定

注:上の例ではArduino Leonardoを選択していますが、ご自分でお使いのArduinoを選択してください。

図19、シリアルポートの設定
図19、シリアルポートの設定

注:上の例ではCOM5を選択していますが、お使いのArduinoが接続されているシリアルポートを選択してください。

【手順8】 スケッチをArduinoに書き込む
図20、スケッチを書き込む
図20、スケッチを書き込む

注:Arduino Leonardo以外のArduinoを使う場合は、スケッチを書き込む前に、122X32モノクログラフィックLCDシールドのSW5をEXT側に切り替えておく必要があります。

【手順9】 キーパッドのキーを押してみて、正しい文字がLCDに表示されるか確認する

122X32モノクログラフィックLCDシールドのSW5をINT側に切り替えた後、キーパッドのキーをいくつか押してみて、下の写真のように、正しい文字が表示されているかを確認してください。もしキーを押しても反応がなかったり、誤った文字が表示される場合は、部品の取り付け間違いや配線ミスがないか、再確認してください。

写真40、キーを読み取っている様子
↑ 画像をクリックすると拡大
写真40、キーを読み取っている様子

次のページでは、キーパッドを使うスケッチの作り方について説明します。

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