Kalkulačka Arduino pomocí klávesnice 4x4

Programování je vždy zábavné a Arduino je skvělá platforma, pokud s programováním Embedded teprve začínáte. V tomto tutoriálu sestavíme vlastní kalkulačku s Arduinem. Hodnoty lze odesílat pomocí klávesnice (klávesnice 4 × 4) a výsledek lze zobrazit na LCD obrazovce (16 × 2 Dot-matrix). Tato kalkulačka může provádět jednoduché operace, jako je sčítání, odčítání, násobení a dělení s celými čísly. Ale jakmile pochopíte tento koncept, můžete implementovat i vědecké funkce pomocí vestavěných funkcí Arduina.

Na konci tohoto projektu budete vědět, jak používat 16x2 LCD a klávesnici s Arduino a také, jak snadné je pro ně programovat pomocí snadno dostupných knihoven. Pochopíte také, jak naprogramovat Arduino pro splnění konkrétního úkolu.

Potřebné materiály:

Arduino Uno (jakákoli verze bude fungovat)
16 × 2 LCD displej
Klávesnice 4 × 4
9V baterie
Nepájivé pole a spojovací dráty

Kruhový diagram:

Kompletní schéma zapojení tohoto projektu kalkulačky Arduino je uvedeno výše. Připojení + 5 V a uzemnění zobrazené ve schématu zapojení lze získat z 5 V a zemního kolíku Arduina. Samotné Arduino lze napájet z vašeho notebooku nebo pomocí DC konektoru pomocí 12V adaptéru nebo 9V baterie.

Displej LCD provozujeme ve 4bitovém režimu s Arduinem, takže k Arduinu jsou připojeny pouze poslední čtyři datové bity LCD. Klávesnice bude mít 8 výstupních pinů, které musí být připojeny od pinu 0 k pinu 7, jak je uvedeno výše. V následující tabulce připojení můžete ověřit své připojení k Arduinu, můžete také zkontrolovat propojení klávesnic 4x4 s Arduinem.

Název Pin Arduino:	Připojen k:
D0	1 ^st pin klávesnice
D1	2 ^nd kolík klávesnice
D2	3 ^rd pin klávesnice
D3	4 ^th pin klávesnice
D4	5 ^th čep klávesnice
D5	6 ^th pin klávesnice
D6	7 ^th kolík klávesnice
D7	8 ^th pin klávesnice
D8	Zaregistrujte vybraný kolík LCD (kolík 4)
D9	Povolit kolík LCD (kolík 6)
D10	Datový kolík 4 (kolík 11)
D11	Datový kolík 4 (kolík 11)
D12	Datový kolík 4 (kolík 11)
D13	Datový kolík 4 (kolík 11)
+ 5V	Připojeno k Vdd pinu LCD (pin 2)
Přízemní	Připojeno k Vss, Vee a RW pinu LCD (piny 1,3 a 5)

Některé desky Arduino mohou při nahrávání programu zobrazovat chybu, pokud je něco připojeno k pinům 0 a Pin1, takže pokud se setkáte s některými, jednoduše odeberte klávesnici během nahrávání programu.

Po dokončení připojení bude hardware vypadat níže

Program kalkulačky Arduino:

Kompletní Arduino Program pro tento projekt je uveden na konci tohoto projektu. Kód je rozdělen na malé smysluplné bloky a je vysvětleno níže.

Jak již bylo řečeno, budeme propojovat LCD a klávesnici s Arduino pomocí knihoven. Nejprve je tedy přidáme do našeho Arduino IDE. Knihovna pro LCD je ve vašem Arduinu již ve výchozím nastavení zahrnuta, takže si s ní nemusíme dělat starosti. Knihovnu klávesnic si můžete stáhnout z Githubu kliknutím na odkaz. Získáte soubor ZIP, přidejte toto lib do Arduina pomocí Sketch -> Zahrnout knihovnu -> Přidat soubor.ZIP a nasměrujte umístění na tento stažený soubor. Jakmile jsme hotovi, jsme připraveni na programování.

I když jsme pro používání klávesnice použili knihovnu, musíme zmínit několik podrobností (zobrazených níže) o klávesnici pro Arduino. Proměnná ROWS a COLS řekne, kolik řádků a sloupců má naše klávesnice a mapa kláves ukazuje pořadí, v jakém jsou klávesy na klávesnici. Klávesnice, kterou používám v tomto projektu, vypadá níže na mapě kláves, což také představuje totéž.

Dále jsme uvedli, ke kterým pinům je klávesnice připojena pomocí variabilního pole rowPins a colPins .

const byte ROWS = 4; // Čtyři řádky const byte COLS = 4; // Tři sloupce // Definujte klíče klíče Keymap = {{'1', '2', '3', 'A'}, {'4', '5', '6', 'B'}, { '7', '8', '9', 'C'}, {'*', '0', '#', 'D'}}; byte rowPins = {0, 1, 2, 3}; // Připojte klávesnici ROW0, ROW1, ROW2 a ROW3 k těmto pinům Arduino. byte colPins = {4, 5, 6, 7}; // Připojte klávesnici COL0, COL1 a COL2 k těmto pinům Arduino.

Jakmile jsme zmínili, jaký typ klávesnice používáme a jak je připojena, můžeme klávesnici vytvořit pomocí těchto podrobností pomocí řádku níže

Keyboard kpd = Keypad (makeKeymap (keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS); // Vytvoření klávesnice

Podobně musíme také říct, ke kterým pinům Arduina je připojen LCD. Podle našeho schématu budou definice vypadat jako níže

const int rs = 8, en = 9, d4 = 10, d5 = 11, d6 = 12, d7 = 13; // Kolíky, ke kterým je připojen LCD LiquidCrystal lcd (rs, en, d4, d5, d6, d7); // vytvoření LCD

Uvnitř nastavení funkcí, jsme prostě zobrazí název projektu a pak pokračovat do while, kde je hlavní projekt lži.

V zásadě musíme zkontrolovat, zda se na klávesnici něco píše, pokud zadáme, musíme rozpoznat, co se právě píše, a poté to převést na proměnnou, když je stisknuto „=“, musíme vypočítat výsledek a nakonec to zobrazit na LCD. Přesně to se děje uvnitř funkce smyčky , jak je znázorněno níže

key = kpd.getKey (); // uložení hodnoty stisknuté klávesy do znaku if (key! = NO_KEY) DetectButtons (); if (result == true) CalculateResult (); DisplayResult ();

Co se děje uvnitř každé funkce, je vysvětleno pomocí řádků komentářů, projděte si celý níže uvedený kód a projděte si to, abyste pochopili, jak to vlastně funguje. Pokud máte pochybnosti o konkrétním řádku, můžete použít sekci komentářů nebo fóra.

Simulace kalkulačky Arduino:

Můžeme také zkusit simulovat projekt pomocí softwaru Proteus. Proteus nemá vlastní komponentu Arduino, ale lze jej snadno stáhnout a přidat do své knihovny. Jakmile máte komponentu Arduino na Proteus, stačí přidat alfanumerický LCD a klávesnici, abyste vytvořili připojení, jak je znázorněno na schématu zapojení.

Poté stáhněte hexadecimální soubor odtud a přidejte jej do Arduina dvojitým kliknutím na desce v Proteus a nasměrujte „programový soubor“ na tento stažený hexadecimální soubor. Rychlý snímek simulace je uveden níže, kompletní fungování je uvedeno na videu níže.

Poznámka: Uvedený hexadecimální soubor není stejný jako originál níže uvedeného programu. Byla upravena tak, aby se odlišovala klávesová mapa simulační klávesnice a skutečná hardwarová klávesnice.

Práce s kalkulačkou Arduino:

Proveďte připojení podle schématu zapojení a nahrajte níže uvedený kód. Pokud se zobrazí chyba, ujistěte se, že jste přidali knihovnu podle výše uvedených pokynů. Můžete také vyzkoušet simulaci a zkontrolovat, zda je problém s vaším hardwarem. Pokud je vše hotové tak, jak má být, bude váš hardware vypadat níže tak, jak to zobrazuje LCD

Vzhledem k tomu, že zde použitá klávesnice nemá správné označení, předpokládám, že abecedy jsou operátory, jak je uvedeno níže

Znak na klávesnici	Předpokládá se
"A"	Sčítání (+)
„B“	Odečtení (-)
"C"	Násobení (*)
„D“	Divize (/)
„*“	Vymazat (C)
„#“	Se rovná (=)

Pomocí značky můžete přepsat, co každé tlačítko ve skutečnosti představuje.

Po dokončení můžete přímo začít používat kalkulačku. Zadejte číslo a objeví se na druhém řádku stiskněte operand a zadejte své druhé číslo a nakonec stiskněte klávesu „#“ pro získání výsledku. Můžete také zkusit sestavit tuto kalkulačku Arduino založenou na dotykové obrazovce.