Arduino UNO Q - Tastenfeld 4x4
Möchten Sie ein vollständiges 16-Tasten-Membrantastenfeld zu Ihrem Arduino UNO Q-Projekt hinzufügen? In diesem Tutorial erfahren Sie, wie Sie alle 16 Tasten auslesen und ein Passwort-Eingabesystem erstellen – mit Telegram-Benachrichtigungen.
In diesem Tutorial erfahren Sie:
- Was ein 4x4-Tastenfeld ist und wie es funktioniert
- Wie Sie das 4x4-Tastenfeld mit Arduino UNO Q verdrahten
- Wie Sie die MCU programmieren (C/C++-Arduino-Code), um Tastendrücke zu erkennen
- Wie Sie ein auf dem Tastenfeld eingegebenes Passwort überprüfen
- Wie Sie beide Seiten programmieren (Python auf Linux-Seite und C/C++ auf MCU-Seite), um das Tastenfeld über Bridge zu lesen
- Wie Sie Telegram-Benachrichtigungen senden, wenn auf Arduino UNO Q eine Taste gedrückt wird
- Wie Sie OpenClaw auf Arduino UNO Q mit dem 4x4-Tastenfeld verwenden
Hardware erforderlich
Oder Sie können die folgenden Kits kaufen:
| 1 | × | DIYables Sensor-Kit (18 Sensoren/Displays) |
Offenlegung: Einige der in diesem Abschnitt bereitgestellten Links sind Amazon-Affiliate-Links. Wir können eine Provision für Käufe erhalten, die über diese Links getätigt werden, ohne zusätzliche Kosten für Sie. Wir schätzen Ihre Unterstützung.
Über das 4x4-Tastenfeld
Ein 4x4-Tastenfeld hat 16 Membrantasten, angeordnet in 4 Reihen und 4 Spalten – mit Ziffern 0–9, Buchstaben A–D und Symbolen * und #.
Pinbelegung
Ein 4x4-Tastenfeld hat 8 Pins, unterteilt in Reihen und Spalten:
- 4 Pins für Reihen: R1, R2, R3, R4
- 4 Pins für Spalten: C1, C2, C3, C4
Verdrahtungsdiagramm
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
| Tastenfeld-Pin | Arduino UNO Q MCU |
|---|---|
| R1 (Reihe 1) | D9 |
| R2 (Reihe 2) | D8 |
| R3 (Reihe 3) | D7 |
| R4 (Reihe 4) | D6 |
| C1 (Spalte 1) | D5 |
| C2 (Spalte 2) | D4 |
| C3 (Spalte 3) | D3 |
| C4 (Spalte 4) | D2 |
Arduino UNO Q Code
Arduino UNO Q hat zwei Prozessoren, die zusammenarbeiten:
- Die STM32 MCU liest die Tastenfeld-Matrix direkt mit der DIYables_Keypad-Bibliothek
- Die Qualcomm MPU führt Debian Linux aus und verwaltet Wi-Fi, Python und Cloud-Konnektivität
- In diesem Abschnitt wird nur die MCU programmiert – die Linux-Seite bleibt untätig. Ein späterer Abschnitt zeigt, wie beide Prozessoren über Bridge zusammenarbeiten.
/*
* Dieser Arduino UNO Q Code wurde von newbiely.de entwickelt
* Dieser Arduino UNO Q Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt.
* Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte:
* https://newbiely.de/tutorials/arduino-uno-q/arduino-uno-q-keypad-4x4
*/
#include <DIYables_Keypad.h>
const int ROW_NUM = 4;
const int COLUMN_NUM = 4;
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 }; // Arduino UNO Q MCU pins for rows
byte pin_column[COLUMN_NUM] = { 5, 4, 3, 2 }; // Arduino UNO Q MCU pins for columns
DIYables_Keypad keypad = DIYables_Keypad(makeKeymap(keys), pin_rows, pin_column, ROW_NUM, COLUMN_NUM);
void setup() {
Serial.begin(115200);
delay(1500);
Serial.println("Arduino UNO Q Keypad 4x4 ready");
}
void loop() {
char key = keypad.getKey();
if (key) {
Serial.print("Key pressed: ");
Serial.println(key);
}
}
Schnelle Schritte
Erste Erfahrung mit Arduino UNO Q? Folgen Sie dem Tutorial Erste Schritte mit Arduino UNO Q, um Ihre Entwicklungsumgebung vorzubereiten.
- Verbinden: Verdrahten Sie das 4x4-Tastenfeld wie im Verdrahtungsdiagramm oben gezeigt mit Arduino UNO Q MCU.
- Öffnen Sie Arduino App Lab: Starten Sie Arduino App Lab und warten Sie, bis Ihr Arduino UNO Q erkannt wird.
- Erstellen Sie eine neue App: Klicken Sie auf die Schaltfläche Neue App erstellen.
- Geben Sie der App einen Namen, beispielsweise: Keypad4x4
- Klicken Sie auf Erstellen, um zu bestätigen.
- Fügen Sie die Skizze ein: Kopieren Sie den MCU-Code oben und fügen Sie ihn in sketch/sketch.ino ein. Behalten Sie andere Dateien als Standard.
- Install the library: Click the Add sketch library button (the open book icon with a + sign) in the left sidebar.
- Search for DIYables_Keypad created by DIYables.io and click the Install button.
Bricks
No bricks added...
Sketch Libraries
No sketch libra...
Files
python
sketch
.gitignore
README.md
app.yaml
sketch.ino
- Upload: Klicken Sie auf die Run-Schaltfläche in Arduino App Lab.
- Öffnen Sie den Seriellen Monitor und drücken Sie Tasten auf dem Tastenfeld. Sie werden jede gedrückte Taste sehen.
sketch.ino
1#include "Arduino_RouterBridge.h"
Serial Monitor
Python
[2026-04-29 09:00:01] Arduino UNO Q Keypad 4x4 ready
[2026-04-29 09:00:05] Key pressed: 1
[2026-04-29 09:00:08] Key pressed: A
[2026-04-29 09:00:11] Key pressed: #
Tastenfeld und Passwort
Ein häufiger Einsatz eines 4x4-Tastenfeldes ist die Eingabe eines Passworts. Zwei spezielle Tasten werden verwendet:
- * – löscht die aktuelle Eingabe und startet von vorne
- # – bestätigt die Eingabe und überprüft das Passwort
Alle anderen Tasten bauen die Passwort-Zeichenkette nacheinander auf.
Die Logik:
- Beliebige Taste drücken → an den Eingabepuffer anhängen
- * drücken → Eingabepuffer löschen
- # drücken → Eingabe mit gespeichertem Passwort vergleichen, dann Puffer löschen
/*
* Dieser Arduino UNO Q Code wurde von newbiely.de entwickelt
* Dieser Arduino UNO Q Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt.
* Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte:
* https://newbiely.de/tutorials/arduino-uno-q/arduino-uno-q-keypad-4x4
*/
#include <DIYables_Keypad.h> // DIYables_Keypad library
const int ROW_NUM = 4; //four rows
const int COLUMN_NUM = 3; //three columns
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}; //connect to the row pinouts of the keypad
byte pin_column[COLUMN_NUM] = {5, 4, 3}; //connect to the column pinouts of the keypad
DIYables_Keypad keypad = DIYables_Keypad( makeKeymap(keys), pin_rows, pin_column, ROW_NUM, COLUMN_NUM );
const String password = "1234"; // change your password here
String input_password;
void setup(){
Serial.begin(9600);
Serial.println("Keypad 3x4 password");
input_password.reserve(32); // maximum input characters is 33, change if needed
}
void loop(){
char key = keypad.getKey();
if (key){
Serial.println(key);
if(key == '*') {
input_password = ""; // clear input password
} else if(key == '#') {
if(password == input_password) {
Serial.println("password is correct");
// DO YOUR WORK HERE
} else {
Serial.println("password is incorrect, try again");
}
input_password = ""; // clear input password
} else {
input_password += key; // append new character to input password string
}
}
}
※ Notiz:
Ändern Sie die password-Variable vor dem Upload auf Ihr gewünschtes Passwort. Sie können jede Kombination aus Ziffern 0–9, Buchstaben A–D und * oder # im Passwort verwenden.
Bridge: Linux + MCU
Dieser Abschnitt zeigt, wie Sie beide Prozessoren des Arduino UNO Q programmieren, damit die Linux-Seite Tastenfeld-Drücke ferngesteuert lesen kann:
- Das 4x4-Tastenfeld ist mit der MCU (STM32) verbunden – die MCU prüft es über keypad.getKey() in loop()
- Die MPU kann Tastenfeld-Pins nicht direkt lesen – sie muss die zuletzt gedrückte Taste über Bridge.call() von der MCU anfordern
- Die MPU hat Wi-Fi – es läuft vollständiges Debian Linux, daher kann sie auf Tastatureingaben reagieren und Warnungen über das Internet senden
- Arduino_RouterBridge ermöglicht RPC-Kommunikation zwischen den beiden Prozessoren
- ⚠️ /dev/ttyHS1 (Linux) und Serial1 (MCU) sind RESERVIERT vom Router – öffnen Sie diese nie in Benutzercode
Kurz gesagt: MCU prüft das Tastenfeld → MPU liest die zuletzt gedrückte Taste über Bridge → MPU kann auf Tastatureingaben von überall über das Internet reagieren.
Hinweis: Im Bridge-Sketch wird keypad.getKey() in der Arduino-loop() aufgerufen, um Tastatureingaben kontinuierlich zu erkennen – dies ist erforderlich und beeinträchtigt die Bridge-Kommunikation nicht.
MCU-Code (Bridge)
/*
* Dieser Arduino UNO Q Code wurde von newbiely.de entwickelt
* Dieser Arduino UNO Q Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt.
* Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte:
* https://newbiely.de/tutorials/arduino-uno-q/arduino-uno-q-keypad-4x4
*/
#include <DIYables_Keypad.h>#include "Arduino_RouterBridge.h"
const int ROW_NUM = 4;
const int COLUMN_NUM = 4;
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 };
byte pin_column[COLUMN_NUM] = { 5, 4, 3, 2 };
DIYables_Keypad keypad = DIYables_Keypad(makeKeymap(keys), pin_rows, pin_column, ROW_NUM, COLUMN_NUM);
char last_key = 0;
String get_key(String arg) {
char key = last_key;
last_key = 0;
if (key == 0)
return "none";
return String(key);
}
String get_status(String arg) {
if (last_key == 0)
return "No key pressed";
return "Last key: " + String(last_key);
}
void setup() {
Bridge.begin();
Monitor.begin();
Bridge.provide("get_key", get_key);
Bridge.provide("get_status", get_status);
Monitor.println("Arduino UNO Q Keypad 4x4 Bridge ready");
}
void loop() {
char key = keypad.getKey();
if (key) {
last_key = key;
Monitor.println("Key pressed: " + String(key));
}
}
Python-Code (Bridge)
/*
* Dieser Arduino UNO Q Code wurde von newbiely.de entwickelt
* Dieser Arduino UNO Q Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt.
* Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte:
* https://newbiely.de/tutorials/arduino-uno-q/arduino-uno-q-keypad-4x4
*/
from arduino.app_utils import *
import time
def loop():
result = Bridge.call("get_key")
if result != "none":
print(f"Key pressed: {result}")
else:
print("No key pressed")
time.sleep(0.2)
App.run(user_loop=loop)
Schnelle Schritte
- Verbinden: Verdrahten Sie das 4x4-Tastenfeld wie im Verdrahtungsdiagramm gezeigt mit Arduino UNO Q.
- Öffnen Sie Arduino App Lab: Starten Sie Arduino App Lab und warten Sie auf die Board-Erkennung.
- Erstellen Sie eine neue App: Klicken Sie auf Neue App erstellen, geben Sie der App den Namen Keypad4x4Bridge und klicken Sie auf Erstellen.
- Fügen Sie die MCU-Skizze ein: Kopieren Sie den MCU-Bridge-Code oben und fügen Sie ihn in sketch/sketch.ino ein.
- Fügen Sie den Python-Code ein: Kopieren Sie den Python-Bridge-Code oben und fügen Sie ihn in die Python-Datei der App ein.
- Upload: Klicken Sie auf die Run-Schaltfläche in Arduino App Lab.
- Drücken Sie Tasten auf dem Tastenfeld und beobachten Sie die Python-Konsole.
App Lab Konsolenausgabe
sketch.ino
1#include "Arduino_RouterBridge.h"
Serial Monitor
Python
[2026-04-29 09:00:01] Arduino UNO Q Keypad 4x4 Bridge ready
[2026-04-29 09:00:05] Key pressed: A
[2026-04-29 09:00:08] Key pressed: #
sketch.ino
1#include "Arduino_RouterBridge.h"
Serial Monitor
Python
[2026-04-29 09:00:03] No key pressed
[2026-04-29 09:00:05] Key pressed: A
[2026-04-29 09:00:07] No key pressed
[2026-04-29 09:00:08] Key pressed: #
Telegram
Erhalten Sie Telegram-Benachrichtigungen, wenn auf dem 4x4-Tastenfeld eine Taste gedrückt wird – nützlich für Fernzugriffssysteme, Ereignisauslöser oder PIN-Code-Warnungen.
MCU-Skizze: Behalten Sie die gleiche MCU-Skizze aus dem vorherigen Bridge-Abschnitt.
Python-Code (Telegram)
/*
* Dieser Arduino UNO Q Code wurde von newbiely.de entwickelt
* Dieser Arduino UNO Q Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt.
* Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte:
* https://newbiely.de/tutorials/arduino-uno-q/arduino-uno-q-keypad-4x4
*/
from arduino.app_utils import *
import requests
import time
TELEGRAM_BOT_TOKEN = "YOUR_TELEGRAM_BOT_TOKEN"
CHAT_ID = "YOUR_CHAT_ID"
last_update_id = 0
def get_updates():
global last_update_id
url = f"https://api.telegram.org/bot{TELEGRAM_BOT_TOKEN}/getUpdates"
params = {"offset": last_update_id + 1, "timeout": 5}
try:
response = requests.get(url, params=params, timeout=10)
data = response.json()
if data["ok"]:
return data["result"]
except Exception as e:
print(f"Error getting updates: {e}")
return []
def send_message(chat_id, text):
url = f"https://api.telegram.org/bot{TELEGRAM_BOT_TOKEN}/sendMessage"
payload = {"chat_id": chat_id, "text": text}
try:
requests.post(url, data=payload, timeout=10)
except Exception as e:
print(f"Error sending message: {e}")
def loop():
global last_update_id
# Poll keypad and notify on key press
result = Bridge.call("get_key")
if result != "none":
msg = f"Key pressed: {result}"
print(msg)
send_message(CHAT_ID, msg)
# Handle incoming Telegram commands
updates = get_updates()
for update in updates:
last_update_id = update["update_id"]
if "message" not in update:
continue
message = update["message"]
chat_id = message["chat"]["id"]
text = message.get("text", "").strip()
print(f"Received: {text}")
if text == "/start":
send_message(chat_id,
"Arduino UNO Q Keypad 4x4 Bot\n"
"/key - Read the last key pressed\n"
"/status - Get keypad status")
elif text == "/key":
result = Bridge.call("get_key")
if result != "none":
send_message(chat_id, f"Key pressed: {result}")
else:
send_message(chat_id, "No key pressed")
elif text == "/status":
result = Bridge.call("get_status")
send_message(chat_id, result)
else:
send_message(chat_id, "Unknown command. Send /start for help.")
time.sleep(0.2)
App.run(user_loop=loop)
Schnelle Schritte
- Ersetzen Sie YOUR_TELEGRAM_BOT_TOKEN durch Ihren tatsächlichen Bot-Token von BotFather.
- Ersetzen Sie YOUR_CHAT_ID durch Ihre Telegram-Chat-ID.
- Fügen Sie diesen Python-Code in die Python-Datei Ihrer App ein (behalten Sie die gleiche MCU-Skizze).
- Klicken Sie auf die Run-Schaltfläche. Drücken Sie Tasten auf dem Tastenfeld – Ihr Telegram-Chat erhält automatisch Warnungen.
App Lab Konsolenausgabe
sketch.ino
1#include "Arduino_RouterBridge.h"
Serial Monitor
Python
[2026-04-29 09:15:00] Waiting for Telegram messages...
[2026-04-29 09:15:05] Key pressed: B
[2026-04-29 09:15:20] Received: /key
[2026-04-29 09:15:35] Key pressed: D
Telegram
12:45
Welcome to Telegram!
ArduinoBot
10:19
Chatting with Arduino...
BotFather
Yesterday
Your bot has been created.
ArduinoBot
bot
OpenClaw
You can adapt the OpenClaw to this tutorial by refering the instruction on Arduino Uno Q - OpenClaw Tutorial
Projektideen
Sie können viele kreative Projekte mit dem 4x4-Tastenfeld und Arduino UNO Q erstellen:
- Ferngesteuertes PIN-Code-Schloss: Der Benutzer gibt eine PIN auf dem Tastenfeld ein; die MCU überprüft diese und steuert ein Relais oder Elektroschloss, während die MPU bei Erfolg oder Misserfolg eine Telegram-Warnung sendet
- Funktionstasten-Controller: Verwenden Sie die Tasten A–D als Funktionstasten-Schnellzugriffe – jede löst eine andere IoT-Aktion aus (z.B. A = Lichter an, B = Lichter aus, C = Lüfter an, D = Alarm)
- Taschenrechner-Schnittstelle: Erstellen Sie einen einfachen Taschenrechner, bei dem der Benutzer zwei Zahlen und einen Operator über das Tastenfeld eingibt und das Ergebnis im Seriellen Monitor oder auf einem LCD angezeigt wird
- Telegram-gesteuerte Tastenfeld-Protokollierung: Alle Tastatureingaben werden automatisch an eine Telegram-Gruppe weitergeleitet, um den Fernzugriff auf einen physischen Ort zu überwachen
- Multi-Benutzer-Zugriffssystem: Weisen Sie verschiedenen Benutzern unterschiedliche PINs zu – die MPU protokolliert jeden erfolgreichen Login mit einem Benutzernamen und Zeitstempel über Telegram
Herausforderungen
Bereit, noch weiter mit dem 4x4-Tastenfeld auf Arduino UNO Q zu gehen? Versuchen Sie diese Herausforderungen:
- Leicht: Ändern Sie die MCU-Skizze so, dass eine LED eingeschaltet wird, wenn Taste A gedrückt wird, und ausgeschaltet wird, wenn Taste B gedrückt wird.
- Mittel: Implementieren Sie ein vollständiges Passwort-System in Python: Sammeln Sie Tastatureingaben, die über Bridge empfangen werden, überprüfen Sie die Eingabe, wenn # ankommt, und senden Sie eine Telegram-Nachricht mit „Zugriff gewährt" oder „Zugriff verweigert".
- Fortgeschritten: Erstellen Sie ein Multi-Benutzer-Tastenfeld-Zugriffssystem – speichern Sie zwei verschiedene PINs in Python; wenn eine der beiden PINs korrekt auf dem Tastenfeld eingegeben wird, aktiviert die MCU ein Relais und die MPU protokolliert das Ereignis mit einem Zeitstempel und sendet eine Telegram-Benachrichtigung, die angibt, welche PIN verwendet wurde.