1. Teclado Matricial 4x4

Um teclado matricial é uma interface de entrada composta por botões (chaves tácteis) organizados em um arranjo de linhas e colunas. Essa técnica é amplamente utilizada em sistemas embarcados para maximizar o uso dos pinos de I/O do microcontrolador.

Diferente de conectar cada botão individualmente a um pino, o teclado matricial interconecta as chaves de forma que \(N\) linhas e \(M\) colunas resultem em \(N \times M\) teclas utilizando apenas \(N + M\) pinos. Por exemplo:

• Um teclado de 16 teclas (4×4) utiliza apenas 8 pinos do microcontrolador, em vez de 16.
• Internamente, as teclas são interruptores do tipo Normalmente Aberto (NA). Quando uma tecla é pressionada, ela cria um curto-circuito elétrico entre uma linha e uma coluna específica.

1.1 Como usar: Conexão e Hardware

Para o funcionamento correto, o hardware deve garantir que os pinos de entrada não fiquem "flutuando".

• Conexão física: Geralmente, as linhas são configuradas como entradas (com resistores de pull-up ou pull-down) e as colunas como saídas de controle.
• Resistores: O uso de resistores é fundamental para manter um nível lógico conhecido quando nenhuma tecla está pressionada. Em microcontroladores com pull-ups internos, eles são utilizados frequentemente para simplificar o circuito.

1.2 A Técnica de Varredura (Scanning)

A leitura do teclado não ocorre de forma passiva; o microcontrolador executa um processo sequencial chamado varredura:

1. O sistema coloca nível lógico baixo (0) em apenas uma coluna por vez, mantendo as outras em nível alto (1) ou alta impedância.
2. O software então lê o estado das linhas. Se uma linha apresentar nível baixo, significa que a tecla correspondente ao cruzamento daquela linha com a coluna ativa foi pressionada.
3. Esse processo se repete rapidamente para todas as colunas, de modo que a percepção para o usuário seja instantânea.

1.3 Implementação em Software

Para converter o sinal elétrico em um caractere útil, o programador utiliza:

• Matriz de Decodificação: Uma tabela (lookup table) no código que associa os índices de linha e coluna aos caracteres desejados (como '1', '2', '3', 'A').
• Debounce: Assim como em botões simples, é necessário aplicar um atraso (delay) de aproximadamente 10 ms a 20 ms para ignorar o ruído mecânico dos contatos antes de validar a tecla.

1.4 Alternativa: Leitura via ADC

Uma técnica avançada e ainda mais econômica em pinos consiste em utilizar uma rede resistiva ligada a um Conversor Analógico-Digital (ADC). Nesse arranjo, cada tecla pressionada gera uma tensão única em um único pino analógico, permitindo ler até 16 teclas com apenas um pino de I/O, embora exija resistores de precisão para evitar erros de leitura.