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前言
作為一名程序員，鍵盤在手，天下我有啊，不整把高大上的鍵盤怎么提升B格。之前一直想買個機械鍵盤，聽說機械鍵盤敲代碼和玩游戲都特別爽，也是裝B神器。同時也覺得普通的鍵盤打字打久了手腕會有點酸酸的，因為敲鍵盤時都是要彎着手腕的，一點也不符合人體工程學。於是乎就想買一個分體的機械鍵盤，結果找了半天都沒有比較中意的，找到幾個人體工程學鍵盤，都是薄膜的，而且價格高得離譜，不就多個人體工程學光環嘛。。。身為程序員中的屌絲，豈能被金錢這種東西降低自身B格呢
普通機械鍵盤
帶 * “人體工程學光環” * 鍵盤
為了不要這么糾結，就自己diy一個咯，正好有台3D打印機（又一個裝B神器，你值得擁有，O(∩_∩)O哈哈~），全部外殼自己打印，控制板用Arduino Leonardo，原生支持鍵盤鼠標驅動，軸體考慮到成本，先買了80顆國產黑軸做實驗，鍵帽也簡單打印一下，說干就干
3D打印的分體黑軸機械鍵盤
符合人體工程學的分體式設計，全鍵無沖，可任意自定義快捷鍵，甚至可任性滴修改鍵位布局哦（重新設計外殼即可）
准備
* 工具
* 3D打印機 （打印外殼）
* 電烙鐵
* 熱熔膠 （固定按鍵用）
* 萬用表
* 硬件
* Arduino Leonardo板 （驅動板）
* 黑軸軸體
* 二極管+電阻+杜邦線+萬能板
* 小螺絲 （外殼裝配）
* 軟件
* SolidWorks （3D建模，設計外殼，可用任何3D建模軟件代替哦）
* Arduino IDE （寫鍵盤驅動程序）
是時候上點圖了。。。
自己組裝的三角洲式3D打印機
淘寶買的工具
步驟
先設計鍵位排布，使用 ** SolidWorks ** （任何3D建模軟件都ok的，只是我比較熟系SolidWorks哦）畫出簡單的按鍵布局，先從左手開始，先完整的搞定左手能使用了，再做右手。設計好布局后制作支撐軸體的面板，然后設計電路，用飛線焊接，寫代碼測試按鍵是否都正常。電路正常后設計整個外殼，然后整體組裝。這就完工啦
* 鍵位設計
右手之所以外形扭曲，是因為3D打印機打印面積有限
* 電路設計
由於Arduino板io口有限，必須使用矩陣掃描來實現按鍵。掃描方式就是：定義n個io口為掃描口，m個接收口，組成一個n*m的矩陣。掃描口默認全部都是低電壓，然后依次將每個掃描口單獨置為高電壓（即掃描動作），當這個高電壓的掃描口上連接的某個按鍵有按下時，對應的接收口電壓就也是高電壓，這時就可以定位到是哪個按鈕按下了，矩陣如圖所示：
Arduino有6個模擬口，14個數字口。我要做的鍵盤不超過80個鍵，所以使用8個數字口進行脈沖掃描，6個模擬口加4個數字口用來接收脈沖來定位按鍵，這樣就實現了8*10的矩陣，支持80個鍵。還有2個數字鍵是空閑的，可以用於特殊按鍵定制。
* 按鍵沖突處理
如果按上圖簡單實現會存在沖突問題，當接收口上有多個按鍵被按下時，會存在回路，高電壓的掃描口和低電壓的掃描口發生短路，就不知道是哪個按鍵被按下了。一般鍵盤都是5鍵左右不沖突，也就是這個鍵盤有5個接收口，只要保證在同一個接收口上的按鍵不會同時按下就不會有沖突。
使用矩陣掃描方式就會有按鍵沖突問題，我使用二極管來處理沖突，保證不會出現回路問題，如圖（R是掃描口，C是接收口）：
* 電壓動盪處理
二極管解決了沖突問題，但是不能解決電壓動盪，電壓不穩定有兩方面，第一就是當掃描口高電壓變為低電壓時，接收口電壓不會立即變成低電壓，所以在接收口都需要加一個下拉電阻，讓電壓立馬降下來。第二就是按鍵按下時接觸片碰撞時導致的電壓不穩，這個最好是通過加電容（和按鍵並聯）去過濾波動電壓，買元件時忘了買電容了，這里就簡單粗暴了
* 最終電路設計
* 外殼設計（第一期簡單點，不把電路板放到外殼內）
* 左手
* 右手
* 側面
* 鍵帽設計
* 程序設計
#include "Keyboard.h"
#include "HID.h"
#define scanPin\_len 8
int scanPin[] = {4,5,6,7,0,1,2,3}; // 掃描pin，（默認低電平，逐個輸出高電平）
int scanPos = 0; // 當前掃描位
#define btnPinA\_len 6
#define btnPinD\_len 4
int btnPinA[] = {5,4,3,2,1,0}; // 按鈕pin，模擬端口
int btnPinD[] = {8,9,10,11}; // 按鈕pin，數字端口
#define btn\_len 10
byte btn[scanPin\_len][btn\_len]; // 按鈕狀態
byte btnTmp[btn\_len]; // 臨時按鈕狀態
#define KEY\_FN KEY\_RIGHT\_SHIFT // FN鍵
// 8\*10的按鍵映射矩陣
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();
// 初始化掃描pin
for(int i=0; i<scanPin\_len; i++) {
pinMode(scanPin[i], OUTPUT);
}
// 初始化按鈕pin
for(int i=0; i<btnPinD\_len; i++) {
pinMode(btnPinD[i], INPUT);
}
// 初始化按鈕狀態
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() {
// 輪詢設置scanPin
for(int i=0; i<scanPin\_len; i++) {
if(i == scanPos) {
digitalWrite(scanPin[i], HIGH);
} else {
digitalWrite(scanPin[i], LOW);
}
}
delay(5);
// 讀取按鍵信息
readBtn();
// 處理狀態有改變的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; // 下一個
}
void readBtn() {
// 先讀模擬口，再讀數字口
// 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 ++;
}
}
制作圖集
* 第一版鍵帽（3D打印機精度還是有點欠缺，特別是處理弧線）：
* 打印機底板想換成玻璃的，結果新買的毛玻璃打印時受熱不均，碎了。。。還是乖乖用回美紋紙吧
* 在打印中，加熱頭松動掉落，還好機器有自動保護，沒有造成火災。幸虧代碼不是我寫的，要不然肯定會火災的，^_^
* 打印過程中底座脫落，都打成鳥窩了。。。一路坎坷啊
* 軸體安裝，再次簡單粗暴的沒有使用衛星軸
* 飛線，這是第一版沒加二極管的連線，沒有做pcb，直接飛線連，簡單高效，適合屌絲程序員，O(∩_∩)O哈哈~
* ArduinoLeonardo還沒到貨，拿uno測試按鍵
* 外殼組裝效果
* 第一版鍵帽（字母是用美紋紙貼上去的，就是這么簡單粗暴）
* Leonardo到貨，測試驅動
* 右手組裝成功（黑色更有感覺啊）
* 新版鍵帽（白色），美紋紙弱爆了，必須整高端點，然后發現白色材料打印效果很贊，光滑度也高了不少，打印材料還是相當重要的
* 電路板，裸露在鍵盤外還是挺有極客范的哦
* 最后效果，鍵盤在手，天下我有
總結
做完整個鍵盤感覺非常有成就感，也非常實用，截止目前已經用了快半年時間了，已經非常喜歡機械鍵盤的按鍵反饋，也非常習慣分體鍵盤的布局，手腕也不再彎着，沒有酸過了。最后來大致匯總下花費吧（屌絲程序員裝B有望啦。。。）
* 80顆國產黑軸 104元
* 元器件 24元（郵費貴，還有很多二極管和萬能板沒用到）
* Leonardo 30元
大概材料花費在160元左右，比普通的機械鍵盤便宜多了，而且還是分體的，所有按鍵可隨意自定義（驅動程序都自己寫的，還有啥不能改的，O(∩_∩)O哈哈~）
最后曬一下我在小黑屋的辦公桌（這鍵盤是不是B格最高的？ O(∩_∩)O~~）
問答
文字識別在格式上有什么要求？
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