Простое меню на Arduino и ЖК дисплее: схема и программа

В разнообразных проектах на основе платы Arduino достаточно часто возникает задача создания меню, отображаемого на экране ЖК дисплея 16х2 и управляемого с помощью кнопок. В данной статье мы рассмотрим один из самых простых способов создания подобного меню (какой я только нашел в интернете). В этом проекте мы с помощью данного меню будем управлять светодиодом, но его легко можно адаптировать под любые другие электронные проекты на основе платы Arduino.

Необходимые компоненты

Плата Arduino Uno (купить на AliExpress).
ЖК дисплей 16х2 (купить на AliExpress).
Светодиод (купить на AliExpress).
Резисторы 220 Ом (2 шт.) и 1 Ом (купить на AliExpress).
Кнопочная панель с 4-мя кнопками или 3 обычных кнопки (купить на AliExpress).
Макетная плата.
Соединительные провода.

Внешний вид компонентов, необходимых для сборки проекта, показан на следующем рисунке.

Схема проекта

Схема проекта меню на основе платы Arduino и ЖК дисплея 16х2 представлена на следующем рисунке.

На следующем рисунке эта схема показана применительно к ее сборке на макетной плате.

Далее на нескольких рисунках последовательно представлен процесс сборки этой схемы на макетной плате.

Сначала подключаем ЖК дисплей – питание и общий провод.

Затем подключаем контакты для передачи данных ЖК дисплея. Здесь использован 8-битный способ подключения ЖК дисплея к плате Arduino, но можно упростить схему, использовав 4-битный режим.

Подключаем контакт 16 ЖК дисплея на землю, а к контакту 15 дисплея подключаем резистор сопротивлением 1 Ом. Автор проекта (ссылка на оригинал приведена в конце статьи) рассчитал сопротивление данного резистора исходя из даташита на используемую им модель ЖК дисплея (LMB 162ABC). Если фоновая подсветка дисплея (Backlight) вам не нужна, то эти контакты можно оставить неиспользованными.

Далее подключаем светодиод к контакту 9 платы Arduino через токоограничивающий резистор 220 Ом.

Далее подключаем кнопочную панель согласно ранее представленной схемы, либо же вместо нее вы можете использовать 3 обычные кнопки. В результате получаем следующий внешний вид собранной конструкции проекта.

Исходный код программы (скетча)

Автор проекта разработал его код таким образом, чтобы его можно было легко адаптировать (изменять) под другие проекты. Схема меню, реализуемая кодом программы, показана на следующем рисунке.

При первоначальном нажатии кнопки вы можете выбрать пункт Navigate (навигация) или Execute (исполнение).

Пункт Execute (исполнение): в этом пункте мы будем управлять светодиодом – включать/выключать, плавно угасать или мигать.

Пункт Navigate (навигация): этот пункт меню мы будем использовать для навигации с помощью кнопок.

На следующем рисунке видно как автор проекта с помощью ленты подписал названия кнопок для упрощения навигации по меню.

Далее представлен исходный код программы для реализации меню.

#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 10, 5, 4, 3, 2); // ARDUINO UNO
//LiquidCrystal lcd(3, 2, 1, 7, 8, 9, 10); // ATTINY84
byte buttons[] = {6,7,8}; //10 for additional pin
const byte nrButtons = 3; // change to 4 if additional button added (число используемых кнопок)
int menusize = 10;
String menu[] = {
  "Menu",                   //0
  "Menu>LED",               //1
  "Menu>LED>Off",           //2
  "Menu>LED>On",            //3
  "Menu>LED>Fade",          //4
  "Menu>LED>Blink",         //5
  "Menu>LCDlight",          //6
  "Menu>Nothing1",          //7  
  "Menu>Nothing2",          //8
  "Menu>Nothing3"           //9
};

int t;
byte pressedButton, currentPos,currentPosParent, possiblePos[20], possiblePosCount, possiblePosScroll = 0;
String parent = "";

int brightness;
int LCDtoggle = 0;
int fadeAmount = 5;
unsigned long timer = (millis() / 10);
int ledMode = 0;

void updateMenu () {
  possiblePosCount = 0;
  while (possiblePosCount == 0) {
    
    for (t = 1; t < menusize;t++) {
      if (mid(menu[t],1,inStrRev(menu[t],">")-1).equals(menu[currentPos])) {
        possiblePos[possiblePosCount]  =  t;
        possiblePosCount = possiblePosCount + 1;
      }
    }
    
    //find the current parent for the current menu (находим родительское меню для текущего пункта меню
    parent = mid(menu[currentPos],1,inStrRev(menu[currentPos],">")-1);
    currentPosParent = 0;
    for (t = 0; t < menusize; t++) {
       if (parent == menu[t]) {currentPosParent = t;}
    }

    // reached the end of the Menu line (достигли конца строки меню)
    if (possiblePosCount == 0) {
      //Menu Option Items
      switch (currentPos) {
        case 2:
        case 3:
        case 4:
        case 5://Choose between 2,3,4,5
          for (t = 2; t<6; t++) {
            if (mid(menu[t],len(menu[t]),1) == "*") {
              menu[t] = mid(menu[t],1,len(menu[t])-1);
            }
          }
          menu[currentPos] = menu[currentPos] + "*";
        break;
        case 6: //Toggle
          if (mid(menu[currentPos],len(menu[currentPos]),1) == "*") {
            menu[currentPos] = mid(menu[currentPos],1,len(menu[currentPos])-1);
          } else {
            menu[currentPos] = menu[currentPos] + "*";    
          }
          
        break;
      }

      //Set Variables (устанавливаем переменные)
      switch (currentPos) {
        case 2:
          ledMode = 0;
        break;
        case 3:
          ledMode = 1;
        break;
        case 4:
          brightness = 128;
          ledMode = 2;
        break;
        case 5:
          brightness = 0;
          ledMode = 3;
        break;
        case 6:
          LCDtoggle = abs(LCDtoggle - 1);
          digitalWrite(13,LCDtoggle);
        break;
      }


      // go to the parent (переходим к родительскому пункту)
      currentPos = currentPosParent;
    }
  }
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0,0); lcd.print(mid(menu[currentPos],inStrRev(menu[currentPos],">")+1,len(menu[currentPos])-inStrRev(menu[currentPos],">")));
    lcd.setCursor(0,1); lcd.print(mid(menu[possiblePos[possiblePosScroll]],inStrRev(menu[possiblePos[possiblePosScroll]],">")+1,len(menu[possiblePos[possiblePosScroll]])-inStrRev(menu[possiblePos[possiblePosScroll]],">")));

}

// Look for a button press (смотрим какие кнопки нажаты)
byte checkButtonPress() {
  byte bP = 0;
  byte rBp = 0;
  for (t = 0; t<nrButtons;t++) {
    if (digitalRead(buttons[t]) == 0) {bP = (t + 1);}
  }
  rBp = bP;
  while (bP != 0) { // wait while the button is still down (ждем пока кнопка еще нажата)
    bP = 0;
    for (t = 0; t<nrButtons;t++) {
      if (digitalRead(buttons[t]) == 0) {bP = (t + 1);}
    }
  }
  return rBp;
}

void setup() {
  
  lcd.begin(16,2); 
  lcd.clear();
  
  for (t=0;t<nrButtons;t++) {
    pinMode(buttons[t],INPUT_PULLUP); 
  }
  
  pinMode(13,OUTPUT);
  pinMode(9,OUTPUT);

  lcd.setCursor(0,0); lcd.print("HELLO");
  delay(1000);
  updateMenu();

}

void loop() {

  
  switch (ledMode) {
    case 0:
      analogWrite(9, 0);
    break;
    case 1:
      analogWrite(9, 255);
    break;
    case 3:
      if ((millis() / 10) - timer > 30) {
        timer = (millis() / 10);
        brightness = abs(brightness - 255);
        timer = (millis() / 10);
        analogWrite(9, brightness);
      }
    break;
    case 2:
      if ((millis() / 10) - timer > 3) {
        timer = (millis() / 10);
        analogWrite(9, brightness);
        brightness = brightness + fadeAmount;
        if (brightness <= 0 || brightness >= 255) {
          fadeAmount = -fadeAmount;
        }
      }
    break;
  }

  pressedButton = checkButtonPress();
  if (pressedButton !=0) {
    switch (pressedButton) {
      case 1:
          possiblePosScroll = (possiblePosScroll + 1) % possiblePosCount; // Scroll
      break;
      // If I wanted a 4 button controll of the menu (если добавляем 4-ю кнопку для управления меню)
      //case 4:
        //  possiblePosScroll = (possiblePosScroll + possiblePosCount - 1) % possiblePosCount; // Scroll
      //break;
      case 2:
        currentPos = possiblePos[possiblePosScroll]; //Okay
      break;
      case 3:
        currentPos = currentPosParent; //Back
        possiblePosScroll = 0;
      break;
    }
    updateMenu();
  }
}

String mid(String str, int start, int len) {
   int t = 0;
   String u = ""; 
   for (t = 0; t < len;t++) {
    u = u + str.charAt(t+start-1);
   }
   return u;
}

int inStrRev(String str,String chr) {
  int t = str.length()-1;
  int u = 0;
   while (t>-1) {
    if (str.charAt(t)==chr.charAt(0)) {
      u = t+1;t = -1;
    }
    t = t - 1;
   }
  return u;
}

int len(String str) {
  return str.length();
}

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

195

196

197

198

199

200

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

212

213

214

215

216

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(12, 11, 10, 5, 4, 3, 2); // ARDUINO UNO

//LiquidCrystal lcd(3, 2, 1, 7, 8, 9, 10); // ATTINY84

byte buttons[] = {6,7,8}; //10 for additional pin

const byte nrButtons = 3; // change to 4 if additional button added (число используемых кнопок)

int menusize = 10;

String menu[] = {

"Menu", //0

"Menu>LED", //1

"Menu>LED>Off", //2

"Menu>LED>On", //3

"Menu>LED>Fade", //4

"Menu>LED>Blink", //5

"Menu>LCDlight", //6

"Menu>Nothing1", //7

"Menu>Nothing2", //8

"Menu>Nothing3" //9

};

int t;

byte pressedButton, currentPos,currentPosParent, possiblePos[20], possiblePosCount, possiblePosScroll = 0;

String parent = "";

int brightness;

int LCDtoggle = 0;

int fadeAmount = 5;

unsigned long timer = (millis() / 10);

int ledMode = 0;

void updateMenu () {

possiblePosCount = 0;

while (possiblePosCount == 0) {

for (t = 1; t < menusize;t++) {

if (mid(menu[t],1,inStrRev(menu[t],">")-1).equals(menu[currentPos])) {

possiblePos[possiblePosCount] = t;

possiblePosCount = possiblePosCount + 1;

}

//find the current parent for the current menu (находим родительское меню для текущего пункта меню

parent = mid(menu[currentPos],1,inStrRev(menu[currentPos],">")-1);

currentPosParent = 0;

for (t = 0; t < menusize; t++) {

if (parent == menu[t]) {currentPosParent = t;}

}

// reached the end of the Menu line (достигли конца строки меню)

if (possiblePosCount == 0) {

//Menu Option Items

switch (currentPos) {

case 2:

case 3:

case 4:

case 5://Choose between 2,3,4,5

for (t = 2; t<6; t++) {

if (mid(menu[t],len(menu[t]),1) == "*") {

menu[t] = mid(menu[t],1,len(menu[t])-1);

}

menu[currentPos] = menu[currentPos] + "*";

break;

case 6: //Toggle

if (mid(menu[currentPos],len(menu[currentPos]),1) == "*") {

menu[currentPos] = mid(menu[currentPos],1,len(menu[currentPos])-1);

} else {

menu[currentPos] = menu[currentPos] + "*";

}

break;

}

//Set Variables (устанавливаем переменные)

switch (currentPos) {

case 2:

ledMode = 0;

break;

case 3:

ledMode = 1;

break;

case 4:

brightness = 128;

ledMode = 2;

break;

case 5:

brightness = 0;

ledMode = 3;

break;

case 6:

LCDtoggle = abs(LCDtoggle - 1);

digitalWrite(13,LCDtoggle);

break;

}

// go to the parent (переходим к родительскому пункту)

currentPos = currentPosParent;

}

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0); lcd.print(mid(menu[currentPos],inStrRev(menu[currentPos],">")+1,len(menu[currentPos])-inStrRev(menu[currentPos],">")));

lcd.setCursor(0,1); lcd.print(mid(menu[possiblePos[possiblePosScroll]],inStrRev(menu[possiblePos[possiblePosScroll]],">")+1,len(menu[possiblePos[possiblePosScroll]])-inStrRev(menu[possiblePos[possiblePosScroll]],">")));

}

// Look for a button press (смотрим какие кнопки нажаты)

byte checkButtonPress() {

byte bP = 0;

byte rBp = 0;

for (t = 0; t<nrButtons;t++) {

if (digitalRead(buttons[t]) == 0) {bP = (t + 1);}

}

rBp = bP;

while (bP != 0) { // wait while the button is still down (ждем пока кнопка еще нажата)

bP = 0;

for (t = 0; t<nrButtons;t++) {

if (digitalRead(buttons[t]) == 0) {bP = (t + 1);}

}

return rBp;

}

void setup() {

lcd.begin(16,2);

lcd.clear();

for (t=0;t<nrButtons;t++) {

pinMode(buttons[t],INPUT_PULLUP);

}

pinMode(13,OUTPUT);

pinMode(9,OUTPUT);

lcd.setCursor(0,0); lcd.print("HELLO");

delay(1000);

updateMenu();

}

void loop() {

switch (ledMode) {

case 0:

analogWrite(9, 0);

break;

case 1:

analogWrite(9, 255);

break;

case 3:

if ((millis() / 10) - timer > 30) {

timer = (millis() / 10);

brightness = abs(brightness - 255);

timer = (millis() / 10);

analogWrite(9, brightness);

}

break;

case 2:

if ((millis() / 10) - timer > 3) {

timer = (millis() / 10);

analogWrite(9, brightness);

brightness = brightness + fadeAmount;

if (brightness <= 0 || brightness >= 255) {

fadeAmount = -fadeAmount;

}

break;

}

pressedButton = checkButtonPress();

if (pressedButton !=0) {

switch (pressedButton) {

case 1:

possiblePosScroll = (possiblePosScroll + 1) % possiblePosCount; // Scroll

break;

// If I wanted a 4 button controll of the menu (если добавляем 4-ю кнопку для управления меню)

//case 4:

// possiblePosScroll = (possiblePosScroll + possiblePosCount - 1) % possiblePosCount; // Scroll

//break;

case 2:

currentPos = possiblePos[possiblePosScroll]; //Okay

break;

case 3:

currentPos = currentPosParent; //Back

possiblePosScroll = 0;

break;

}

updateMenu();

}

String mid(String str, int start, int len) {

int t = 0;

String u = "";

for (t = 0; t < len;t++) {

u = u + str.charAt(t+start-1);

}

return u;

}

int inStrRev(String str,String chr) {

int t = str.length()-1;

int u = 0;

while (t>-1) {

if (str.charAt(t)==chr.charAt(0)) {

u = t+1;t = -1;

}

t = t - 1;

}

return u;

}

int len(String str) {

return str.length();

}

Видео, демонстрирующее работу проекта

Источник статьи

Исходный код программы (скетча)

Видео, демонстрирующее работу проекта

Похожие статьи

Добавить комментарий Отменить ответ

Добавить комментарий