程序员如何创设属于自己的分体键盘

前言

作为一名程序员,键盘在手,天下自己有啊,不整把巨大上的键盘怎么升高B格。之前向来想买个数字键盘,听说游戏键盘敲代码和玩游戏都专门爽,也是装B神器。同时也认为普通的键盘打字打久了手腕会有点酸酸的,因为敲键盘时都是要弯初叶腕的,一点也不符合人体工程学。于是乎就想买一个分体的平板键盘,结果找了半天都从不比较知足的,找到多少人身工程学键盘,都是薄膜的,而且价钱高得不可信,不就多少个身体工程学光环嘛。。。身为程序员中的屌丝,岂能被金钱那种事物下跌自身B格呢

一般数字键盘

带 * “人体工程学光环” * 键盘

为了不用这样纠结,就自己diy一个咯,正好有台3D打印机(又一个装B神器,你值得所有,O(∩_∩)O哈哈~),全体外壳自己打印,控制板用Arduino
Leonardo,原生扶助键盘鼠标驱动,轴体考虑到开销,先买了80颗国产黑轴做试验,键帽也简单打印一下,说干就干

3D打印的分体黑轴超薄键盘

符合人体工程学的分体式设计,全键无冲,可任意自定义疾速键,甚至可任性滴修改键位布局哦(重新设计外壳即可)

准备

  • 工具
    • 3D打印机 (打印外壳)
    • 电烙铁
    • 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。。。
协调组装的三角洲式3D打印机

Tmall买的工具


步骤

先规划键位排布,使用 **机械键盘, SolidWorks **
(任何3D建模软件都ok的,只是自我比较熟系SolidWorks哦)画出简约的按键布局,先从左侧起初,先全体的搞定左手能运用了,再做右手。设计好布局后制作支撑轴体的面板,然后设计电路,用飞线焊接,写代码测试按键是不是都健康。电路正常后规划总体外壳,然后全体组装。那就竣工啦

  • 键位设计

左侧之所以外形扭曲,是因为3D打印机打印面积有限

  • 电路设计

    鉴于Arduino板io口有限,必须选拔矩阵扫描来已毕按键。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。扫描口默许全体都是低电压,然后挨家挨户将各种扫描口单独置为高电压(即扫描动作),当以此高电压的扫描口上连年的某个按键有按下时,对应的接收口电压就也是高电压,那时就可以固定到是哪个按钮按下了,矩阵如图所示:

Arduino有6个模拟口,14个数字口。我要做的键盘不当先80个键,所以利用8个数字口进行脉冲扫描,6个模拟口加4个数字口用来收取脉冲来稳定按键,那样就贯彻了8*10的矩阵,接济80个键。还有2个数字键是悠闲的,可以用来特殊按键定制。

  • 按键冲突处理

若果按上图简单达成会存在争执难题,当接收口上有多少个按键被按下时,会设有回路,高电压的扫描口和低电压的扫描口暴发阻塞,就不知晓是哪个按键被按下了。一般键盘都是5键左右不顶牛,也就是其一键盘有5个接收口,只要有限支撑在同一个接收口上的按键不会同时按下就不会有争执。

应用矩阵扫描方式就会有按键龃龉难题,我利用二极管来处理冲突,保证不会产出回路难点,如图(R是扫描口,C是接收口):

  • 电压动荡处理
    二极管解决了抵触难题,可是不能够化解电压动荡,电压不安定有两方面,第一就是当扫描口高电压变为低电压时,接收口电压不会登时成为低电压,所以在接收口都亟需加一个下拉电阻,让电压立马降下来。第二就是按键按下时接触片碰撞时造成的电压不稳,那个最好是通过加电容(和按键并联)去过滤波动电压,买元件时忘了买电容了,那里就大约残酷了

  • 终极电路设计

  • 外壳设计(第一期大约点,不把电路板放到外壳内)

    • 左手
-   右手



-   侧面
  • 键帽设计
  • 先后设计

#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 ++;
  }
}

创造图集

  • 第一版键帽(3D打印机精度照旧有点不足,越发是处理弧线):
  • 打印机底板想换成玻璃的,结果新买的毛玻璃打印时受热不均,碎了。。。依然宝宝用回美纹纸吧
  • 在打印中,加热头松动掉落,还好机器有全自动尊崇,没有造成火灾。幸亏代码不是本人写的,要不然肯定会火灾的,\_

  • 打印进程中底座脱落,都打成鸟窝了。。。一路周折啊

  • 轴体安装,再一次不难无情的从未有过动用卫星轴
  • 飞线,那是第一版没加二极管的连线,没有做pcb,直接飞线连,简单火速,适合屌丝程序员,O(∩_∩)O哈哈~
  • Arduino雷纳德o还没到货,拿uno测试按键
  • 外壳组装效果
  • 首先版键帽(字母是用美纹纸贴上去的,就是这么简单凶狠)
  • 雷纳德o到货,测试驱动
  • 出手组装成功(蓝色更有感觉啊)
  • 新版键帽(白色),美纹纸弱爆了,必须整高端点,然后发现白色材料打印效果很赞,光滑度也高了诸多,打印材料如故格外重大的
  • 电路板,裸露在键盘外仍然挺有极客范的哦
  • 最后效果,键盘在手,天下自己有

总结

做完全个键盘感觉很是有成就感,也丰盛实用,截至如今一度用了快三个月时间了,已经极度喜欢数字键盘的按键反馈,也非凡习惯分体键盘的布局,手腕也不再弯着,没有酸过了。最终来大致集中下用度吧(屌丝程序员装B有望啊。。。)

  • 80颗国产黑轴 104元
  • 元器件 24元(邮费贵,还有众多二极管和万能板没用到)
  • Leonardo 30元
    粗粗材料费用在160元左右,比平常的教条键盘便宜多了,而且依旧分体的,所有按键可任意自定义(驱动程序都协调写的,还有啥不可能改的,O(∩_∩)O哈哈~)

终极晒一下自我在小黑屋的办公桌(那键盘是还是不是B格最高的? O(∩_∩)O~~)

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