DIY党的福利！鹅厂程序员教你200元之内制做专属分体键盘

时间 2019-12-05

原文原文链接

欢迎你们前往腾讯云+社区，获取更多腾讯海量技术实践干货哦~git

本文由VellHe发表于云+社区专栏程序员

前言

做为一名程序员，键盘在手，天下我有啊，不整把高大上的键盘怎么提高B格。以前一直想买个机械键盘，据说机械键盘敲代码和玩游戏都特别爽，也是装B神器。同时也以为普通的键盘打字打久了手腕会有点酸酸的，由于敲键盘时都是要弯着手腕的，一点也不符合人体工程学。因而乎就想买一个分体的机械键盘，结果找了半天都没有比较中意的，找到几我的体工程学键盘，都是薄膜的，并且价格高得离谱，不就多我的体工程学光环嘛。。。身为程序员中的屌丝，岂能被金钱这种东西下降自身B格呢bash

普通机械键盘机器学习

带 * “人体工程学光环” * 键盘工具

为了避免要这么纠结，就本身diy一个咯，正好有台3D打印机（又一个装B神器，你值得拥有，O(∩_∩)O哈哈~），所有外壳本身打印，控制板用Arduino Leonardo，原生支持键盘鼠标驱动，轴体考虑到成本，先买了80颗国产黑轴作实验，键帽也简单打印一下，说干就干oop

3D打印的分体黑轴机械键盘

符合人体工程学的分体式设计，全键无冲，可任意自定义快捷键，甚至可任性滴修改键位布局哦（从新设计外壳便可）布局

准备

* 工具学习

* 3D打印机（打印外壳）测试

* 电烙铁ui

* 热熔胶（固定按键用）

* 万用表

* 硬件

* Arduino Leonardo板（驱动板）

* 黑轴轴体

* 二极管+电阻+杜邦线+万能板

* 小螺丝（外壳装配）

* 软件

* SolidWorks （3D建模，设计外壳，可用任何3D建模软件代替哦）

* Arduino IDE （写键盘驱动程序）

是时候上点图了。。。

本身组装的三角洲式3D打印机

淘宝买的工具

步骤

先设计键位排布，使用 ** SolidWorks ** （任何3D建模软件都ok的，只是我比较熟系SolidWorks哦）画出简单的按键布局，先从左手开始，先完整的搞定左手能使用了，再作右手。设计好布局后制做支撑轴体的面板，而后设计电路，用飞线焊接，写代码测试按键是否都正常。电路正常后设计整个外壳，而后总体组装。这就完工啦

* 键位设计

右手之因此外形扭曲，是由于3D打印机打印面积有限

* 电路设计

因为Arduino板io口有限，必须使用矩阵扫描来实现按键。扫描方式就是：定义n个io口为扫描口，m个接收口，组成一个n*m的矩阵。扫描口默认所有都是低电压，而后依次将每一个扫描口单独置为高电压（即扫描动做），当这个高电压的扫描口上链接的某个按键有按下时，对应的接收口电压就也是高电压，这时就能够定位到是哪一个按钮按下了，矩阵如图所示：

Arduino有6个模拟口，14个数字口。我要作的键盘不超过80个键，因此使用8个数字口进行脉冲扫描，6个模拟口加4个数字口用来接收脉冲来定位按键，这样就实现了8*10的矩阵，支持80个键。还有2个数字键是空闲的，能够用于特殊按键定制。

* 按键冲突处理

若是按上图简单实现会存在冲突问题，当接收口上有多个按键被按下时，会存在回路，高电压的扫描口和低电压的扫描口发生短路，就不知道是哪一个按键被按下了。通常键盘都是5键左右不冲突，也就是这个键盘有5个接收口，只要保证在同一个接收口上的按键不会同时按下就不会有冲突。

使用矩阵扫描方式就会有按键冲突问题，我使用二极管来处理冲突，保证不会出现回路问题，如图（R是扫描口，C是接收口）：

* 电压动荡处理

二极管解决了冲突问题，可是不能解决电压动荡，电压不稳定有两方面，第一就是当扫描口高电压变为低电压时，接收口电压不会当即变成低电压，因此在接收口都须要加一个下拉电阻，让电压立马降下来。第二就是按键按下时接触片碰撞时致使的电压不稳，这个最好是经过加电容（和按键并联）去过滤波动电压，买元件时忘了买电容了，这里就简单粗暴了

* 最终电路设计

* 外壳设计（第一期简单点，不把电路板放到外壳内）

* 左手

* 右手

* 侧面

* 键帽设计

* 程序设计

#include "Keyboard.h"

#include "HID.h"



#define scanPin\_len 8

int scanPin[] = {4,5,6,7,0,1,2,3}; // 扫描pin，（默认低电平，逐个输出高电平）

int scanPos = 0; // 当前扫描位



#define btnPinA\_len 6

#define btnPinD\_len 4

int btnPinA[] = {5,4,3,2,1,0}; // 按钮pin，模拟端口

int btnPinD[] = {8,9,10,11}; // 按钮pin，数字端口



#define btn\_len 10

byte btn[scanPin\_len][btn\_len]; // 按钮状态

byte btnTmp[btn\_len]; // 临时按钮状态



#define KEY\_FN KEY\_RIGHT\_SHIFT // FN键

// 8\*10的按键映射矩阵

uint8\_t keyMap[scanPin\_len][btn\_len] = 

{

{'y','n','7','8',KEY\_F6,'h','m','u','j',' '},

{'o','.','0','9',KEY\_F7,'l',',','i','k',KEY\_FN},

{'p','/','-',KEY\_LEFT\_ARROW,KEY\_F8,';',KEY\_UP\_ARROW,'[','\'',KEY\_DOWN\_ARROW}, {KEY\_F10,KEY\_DELETE,'=',KEY\_BACKSPACE,KEY\_F9,KEY\_F11,KEY\_RETURN,']','\\',KEY\_RIGHT\_ARROW}, {KEY\_ESC,KEY\_LEFT\_GUI,'`',KEY\_LEFT\_CTRL,KEY\_TAB,'a','q','z',KEY\_CAPS\_LOCK,KEY\_LEFT\_SHIFT}, {KEY\_F1,KEY\_LEFT\_ALT,'1',KEY\_F2,'2','s','w','x','d','c'}, {KEY\_F3,' ','4',KEY\_F4,'3','e','r','b','f','v'}, {KEY\_F5,'6','5',0,0,0,'t','g',0,0} }; void setup() { Keyboard.begin(); Keyboard.releaseAll(); // 初始化扫描pin for(int i=0; i<scanPin\_len; i++) { pinMode(scanPin[i], OUTPUT); } // 初始化按钮pin for(int i=0; i<btnPinD\_len; i++) { pinMode(btnPinD[i], INPUT); } // 初始化按钮状态 for(int i=0; i<scanPin\_len; i++) { for(int j=0; j<btn\_len; j++) { btn[i][j] = 0; } } for(int j=0; j<btn\_len; j++) { btnTmp[j] = 0; } } void loop() { // 轮询设置scanPin for(int i=0; i<scanPin\_len; i++) { if(i == scanPos) { digitalWrite(scanPin[i], HIGH); } else { digitalWrite(scanPin[i], LOW); } } delay(5); // 读取按键信息 readBtn(); // 处理状态有改变的btn for(int i=0; i<btn\_len; i++) { if(btn[scanPos][i] != btnTmp[i]) { btn[scanPos][i] = btnTmp[i]; if(btnTmp[i] == 1) { Keyboard.press(keyMap[scanPos][i]); } else { Keyboard.release(keyMap[scanPos][i]); } } } scanPos = (scanPos + 1) % scanPin\_len; // 下一个 } void readBtn() { // 先读模拟口，再读数字口 // 5 -> 0 int index = 0; for(int i = 0; i < btnPinA\_len; i ++) { int val = analogRead(btnPinA[i]); if(val > 600) { btnTmp[index] = 1; } else { btnTmp[index] = 0; } index ++; } for(int i = 0; i < btnPinD\_len; i ++) { btnTmp[index] = digitalRead(btnPinD[i]); index ++; } } 复制代码