Arduino - Teclado Matricial com 74HC595 e 74HC165

Esse post é uma continuação de alguns outros posts. Então antes de ver esse post, veja os seguintes posts antes:


http://fabianoallex.blogspot.com.br/2015/06/arduino-74hc595-e-74hc165-juntos.html

e

http://fabianoallex.blogspot.com.br/2015/05/arduino-texto-com-teclado-matricial-4x3.html

A ideia aqui é mostrar algo prático para ser usado com o 74HC595 e o 74HC165 juntos. E como eu já tinha feito um post falando de teclados matriciais, resolve utilizá-lo como exemplo.

Vídeo:

código-fonte:

/*
Criado em 06/06/2015
 Por: 
   Fabiano A. Arndt 
   http://www.youtube.com/fabianoallex
   http://fabianoallex.blogspot.com.br
   fabianoallex@gmail.com
*/

/********************************************************************************************
*******************CLASSE Expansor74HC595_74HC165     INICIO*********************************
*********************************************************************************************/

class Expansor74HC595_74HC165 {
  private:
    int  _pin_clock;
    int  _pin_latch;
    int  _pin_data;
    byte* _pins_out;
    byte* _pins_in;
    int _num_cis_out;
    int _num_cis_in;
  public:
    Expansor74HC595_74HC165(int pin_clock, int pin_latch, int pin_data, int num_cis_out, int num_cis_in){
      _pin_clock = pin_clock;
      _pin_latch = pin_latch;
      _pin_data  = pin_data;
      
      _num_cis_out = num_cis_out;
      _num_cis_in  = num_cis_in;
      
      _pins_out    = new byte[num_cis_out];
      _pins_in     = new byte[num_cis_in];
      
      pinMode(_pin_clock,OUTPUT);
      pinMode(_pin_latch,OUTPUT);
      
      clear();
    }
   
    void clear(){
      for (int i=0; i<_num_cis_out; i++){
        _pins_out[i] = B00000000;
      }
      update();
    }
   
    void update(){
      digitalWrite(_pin_clock, LOW); 
      digitalWrite(_pin_latch, LOW); 
      digitalWrite(_pin_latch, HIGH);
      
      for(int i=max(_num_cis_in, _num_cis_out) * 8 - 1; i>=0;  i-- ) {   //max -->o for vai até o que tiver mais, ou entradas, ou saidas
        int pos = i / 8;
        int pin = 7-(i % 8);  
        
        if (i < _num_cis_in * 8){
          pinMode(_pin_data, INPUT);
          
          if ( digitalRead(_pin_data) ){
            _pins_in[pos] |= (1 << pin);  //set a bit HIGH
          } else { 
            _pins_in[pos] &= ~(1 << pin); //set a bit LOW
          }
        }
        
        if (i < _num_cis_out * 8){
          pinMode(_pin_data, OUTPUT);
          digitalWrite(_pin_data,   (_pins_out[pos] & (1 << pin)) != 0   );
        }        
        digitalWrite(_pin_clock, HIGH); 
        digitalWrite(_pin_clock, LOW); 
      }      
      digitalWrite(_pin_latch, LOW); 
      digitalWrite(_pin_latch, HIGH);
      pinMode(_pin_data, INPUT);
    }
    
    int read(int  pin){
      int pos = pin / 8;
      pin     = 7-(pin % 8);  
      
      if (pos > _num_cis_out) {
        pos = pos - _num_cis_out;
        return (  (_pins_in[pos] & (1 << pin)) != 0   );
      } else {
        return (  (_pins_out[pos] & (1 << pin)) != 0   );
      }
    }
    
    byte readByte(int num_ci) { 
      if (num_ci >= _num_cis_out) {
        num_ci = num_ci - _num_cis_out;
        return _pins_in[num_ci];
      } else {
        return _pins_out[num_ci];
      }
    }
    
    void write(int pin, int value){
      if (pin >= _num_cis_out*8) { return; }
      
      int pos = pin / 8;  //pos -> indica qual ci será atualizado.
      pin     = 7-(pin % 8);
 
      if (pos > _num_cis_out) {
        return; //se estiver tentando escrever um pino de entrada, apenas retorna, sem fazer nada.
      } else {
        if (value){
          _pins_out[pos] |= (1 << pin);  //set a bit HIGH
        } else {
          _pins_out[pos] &= ~(1 << pin); //set a bit LOW
        }
      }
    }
    
    void writeByte(int num_ci, byte b, int first = MSBFIRST) {  
      if (num_ci > _num_cis_out) {
        return; //se estiver tentando escrever um pino de entrada, apenas retorna, sem fazer nada.
      }
      
      if (first == LSBFIRST) {
        byte r=0;
        for(int i=0;i<8;i++) {
          r |= ((b>>i) & 0b1)<<(7-i);
        }
        b = r;
      }
       
      _pins_out[num_ci] = b; 
    } ;
};

/********************************************************************************************
*******************CLASSE Expansor74HC595_74HC165     FIM ***********************************
*********************************************************************************************/

const int PIN_CLOCK = 4; 
const int PIN_LATCH = 7; 
const int PIN_DATA  = 12; 

 
Expansor74HC595_74HC165 * exp1;


/****************************************************************
*********funcao pra ler teclado matricial com 595 e 165**********
*****************************************************************/

#define GET_PIN(num_ci, pos)  num_ci*8+pos
#define col1 GET_PIN(3, 7)   //pino do CI 3 (QUARTO CI) 165 - 31
#define col2 GET_PIN(3, 6)   //pino do CI 3 (QUARTO CI) 165 - 30
#define col3 GET_PIN(3, 5)   //pino do CI 3 (QUARTO CI) 165 - 29
#define lin1 GET_PIN(1, 4)   //pino do CI 1 (SEGUNDO CI) 595 - 12
#define lin2 GET_PIN(1, 3)   //pino do CI 1 (SEGUNDO CI) 595 - 11
#define lin3 GET_PIN(1, 2)   //pino do CI 1 (SEGUNDO CI) 595 - 10
#define lin4 GET_PIN(1, 1)   //pino do CI 1 (SEGUNDO CI) 595 - 9
 
 
char get_tecla(){
  int l[]={lin1, lin2, lin3, lin4}; // Array de 4 posições contendo os 4 pinos de linhas
  int i = 0, k = 0, t = 0;
   
  for (i=0; i<4; i++) {
    exp1->write(lin1, LOW); 
    exp1->write(lin2, LOW);
    exp1->write(lin3, LOW);
    exp1->write(lin4, LOW);
    exp1->write(l[i],HIGH); 
    
    exp1->update();
    exp1->update();
    
    if(exp1->read(col1)) { t = i*3+1; break; }
    if(exp1->read(col2)) { t = i*3+2; break; }
    if(exp1->read(col3)) { t = i*3+3; break; }
  }
   
  if (t > 0 ){
    if (t >= 1 && t<=9){ return char(t+48);   }  //48--> ASCII: o charactere '1' na tabela ascii é 49º item, o '2' é o 50º item e assim por diante
    if (t==10)         { return '*'; }
    if (t==11)         { return '0'; }
    if (t==12)         { return '#'; }
  }
   
  return '\0';
}
  
/****************************************************************
*********fim da funcao pra ler teclado matricial com 595 e 165***
*****************************************************************/
  
  
/****************************************************************
********************************setup e loop**********************
*****************************************************************/

void setup() {
  exp1   = new Expansor74HC595_74HC165(PIN_CLOCK, PIN_LATCH, PIN_DATA, 2, 2);
  
  Serial.begin(9600);
}
  
unsigned long millis_alt = 0;
  
void loop() {
  if (  (millis() - millis_alt) > 1000  ){
    exp1->write(15, !exp1->read(15));
    exp1->update();
    millis_alt = millis();
  }
  
  if (get_tecla() != '\0'){
    Serial.println( get_tecla() );
  }
}

/****************************************************************
********************************fim setup e loop******************
*****************************************************************/