Arduino lcd keypad shield проекты. Интеллектуальный LCD шилд для Arduino. Что нам стоит шилд построить

Описание LCD Keypad Shield

LCD Keypad Shield – оригинальный дополнительный модуль, организующий работу с ЖК индикаторами, совместимыми с HD44780 интерфейсом, и пятикнопочной клавиатурой по шине SPI или I2C.

Модуль основан на микросхеме MCP23S17 или MCP23017 (16-разрядный расширитель портов ввода/вывода с SPI или I2C интерфейсом, соответственно).

Комплектация

Модуль LCD Keypad Shield поставляется либо в собраном виде (в вариантах для шин SPI или I2C), либо без монтажа штыревых компонентов (также в вариантах для шин SPI или I2C). К модулю прилагается вилка PLS-16.

ЖК-дисплей в комплект поставки не входит!

LCD Keypad Shield SPI 1000 р. 750 р. В корзину

форме заказа .

LCD Keypad Shield на шину SPI (с микросхемой MCP23S17).

LCD Keypad Shield I2C 1000 р. 750 р. В корзину

Внимание! У Вас отключено выполнение JavaScript. Нормальная работа системы заказа и корзины невозможна. Если по каким-то причинам Вы не можете включить JavaScript, просто перечислите заказываемые товары в форме заказа .

LCD Keypad Shield на шину I2C (с микросхемой MCP23017).

LCD Keypad Shield SPI DIY 950 р. 720 р. В корзину

Внимание! У Вас отключено выполнение JavaScript. Нормальная работа системы заказа и корзины невозможна. Если по каким-то причинам Вы не можете включить JavaScript, просто перечислите заказываемые товары в форме заказа .

LCD Keypad Shield DIY (без монтажа штыревых компонентов) на шину SPI (с микросхемами MCP23S17).

LCD Keypad Shield I2C DIY 950 р. 720 р. В корзину

Внимание! У Вас отключено выполнение JavaScript. Нормальная работа системы заказа и корзины невозможна. Если по каким-то причинам Вы не можете включить JavaScript, просто перечислите заказываемые товары в форме заказа .

LCD Keypad Shield DIY (без монтажа штыревых компонентов) на шину I2C (с микросхемами MCP23S17).

ЖК индикатор WH1602B-YYK-CTK PLS 550 р. 400 р. В корзину

Внимание! У Вас отключено выполнение JavaScript. Нормальная работа системы заказа и корзины невозможна. Если по каким-то причинам Вы не можете включить JavaScript, просто перечислите заказываемые товары в форме заказа .

ЖК индикатор 16x2 WH1602B-YYK-CTK c запаянными "низкими" (4мм) штыревыми разъемами - специально для LCD Keypad Shield.

Технические характеристики

Основные технические характеристики LCD Keypad Shield:

• интерфейс с ЖК индикатором: HD44780 совместимый, 4-битный, 16-pin;
• доступные программно выводы интерфейса HD44780: RS, RW, E, DB4-DB7, подсветка;
• интерфейс с платой Arduino: SPI или I2C (в зависимости от выбранной модификации модуля);
• 5 кнопок, опрашиваемых программно по шине SPI или I2C, кнопка сброса;
• разъемы для ЖК индикатора и внешних кнопок позволяют разнести плату Arduino и ЖК индикатор с кнопками;
• модулю задается трехбитный адрес на шине (с помощью перемычек), что позволяет размещать на одной шине до 8 устройств с аналогичными микросхемами;
• возможность выбора с помощью перемычки номера соответствующего выхода микроконтроллера Arduino (digital pin 8, 9 или 10) для сигнала CS шины SPI;
• в модуле применены "проходные" разъемы, позволяющие состыковывать несколько модулей без сдвига относительно платы Arduino;

Перед началом работы с дополнительным модулем Expander Shield рекомендуем ознакомиться с его принципиальной электрической схемой.

Подготовка модуля к работе

На выводы модуля могут быть одеты транспортировочные фиксаторы, которые необходимо снять перед началом работы.

Выбор адреса модуля на шине

Модуль основан на микросхеме MCP23S17/MCP23017, для которой необходимо выбрать младшие три бита адреса на шине SPI/I2C. Биты выбираются с помощью перемычек на разъеме Address притягиванием битов 0, 1, 2 к "земле" (Gnd) или +5В (5V).

Адрес каждой микросхемы должен быть уникальным, и на одной шине можно разместить до 8 микросхем.

Таким образом, возможно, к примеру, подключение к плате Arduino восьми модулей LCD Keypad Shield, или четырех модулей LCD Keypad Shield и двух Expander Shield. Если применять I2C версии модулей, то вся конструкция будет задействовать всего 2 вывода платы Arduino!

При подключении нескольких модулей LCD Keypad Shield сами ЖК-дисплеи могут подключаються, например, с помощью шлейфов от дисковода, и угловых вилок PLS-16R.

При подключении нескольких модулей следует обратить внимание на то, что подсветка потребляет довольно большой ток - порядка 100-150 мА.

Управление подтяжкой шины I2C

Для I2C модификации модуля с помощью перемычек в левой части разъема XS включаются или отключаются резисторы, подтягивающие шину к +5В. Как правило, подтягивающие резисторы должны быть подключены если на шине I2C только одно устройство. Если устройств несколько, то резисторы подключаются только у одного из устройств.

Ниже представлено состояние перемычек при включенных подтягивающих резисторах и при отключенных. Также, для отключения подтягивающих резисторов можно просто снять перемычки.

Выбор номера вывода для управления сигналом CS шины SPI

Для SPI модификации модуля необходимо выбрать вывод микроконтроллера Freeduino/Arduino, используемый в качестве сигнала CS. Обычно используется вывод 10, что соответствует крайнему левому положению перемычки на разъеме CS. Переставляя перемычку на одно из двух других положений, возможен выбор 9 и 8 вывода соответственно.

Настройка контрастности дисплея

Для настройки контрастности дисплея используется подстроечный резистор R3. При неправильно настроенной контрастности на дисплее может быть совсем не видно символов, или видно очень плохо.

Библиотека MCP23xxx

Для упрощения работы с этим, и рядом других модулей, разработана библиотека MCP23xxx, предоставляющая простой интерфейс к функционалу микросхем серии MCP23xxx. Библиотека доступна для свободного скачивания: Библиотека совместима с ПО Arduino версии 1.0.5 (также предполагается совместимость и с более поздними версиями).

Фактически, это набор из двух библиотек: MCP23xxx и LiquidCrystal_MCP23x17.

Более подробно установка библиотек описана в разделе подключение библиотек . Структура каталогов папки libraries после установки должна стать такой:

/libraries/LiquidCrystal_MCP23x17
/libraries/MCP23xxx

В библиотеке MCP23xxx реализованы шаблоны классов, организующие работу с расширителями портов MCP23017, MCP23S17, MCP23008 и MCP23S08. Библиотека LiquidCrystal_MCP23x17 - это модифицированная стандартная библиотека LiquidCrystal, поддерживающая русский язык, и работающая через расширитель портов.

К библиотеке прилагаются примеры, поясняющие работу с ней. Также доступна для скачивания предыдущая версия библиотеки:

Рассмотрим пример "Hello World" для I2C модификации модуля. В нем показано не только как инициализировать модуль и выводить на него данные, но и приведен пример опроса одной из кнопок.

////Для SPI версии подключаем SPI.h:
//#include
//Для I2C версии подключаем Wire.h:
#include
//подключаем библиотеку
#include
#include

////Для SPI версии создаем объект класса CMCP23S17:
//CMCP23S17 MCP;
//Для I2C версии создаем объект класса CMCP23017:
CMCP23017 MCP;

//Объект для ЖК
LiquidCrystal_MCP23x17 lcd;

void setup() {
// //Для SPI версии конфигурируем шину SPI и объект MCP номером линии CS (10) и адресом (0)
// SPI.begin();
// MCP.init(10, 0);
//Для I2C версии конфигурируем шину I2C и объект MCP адресом (0)
Wire.begin () ; //TWBR = 12; // <- так можно сделать 400kHz I2C
MCP.init (0 ) ;

//настраиваем объект LCD для работы через указанный объект MCP
lcd.init (MCP) ;
//...и включаем подсветку
lcd.Backlight (1 ) ;

//...остальной код одинаков и для оригинальной LiquidCrystal и для LiquidCrystal_MCP23x17

// настраиваем число столбцов и строк:
lcd.begin (16 , 2 ) ;
// выводим сообщение.
lcd.print ("hello, world!" ) ;
// кнопка Enter подключена к 12 выводу микросхемы MCP
MCP.pinMode (12 , INPUT) ;
}

void loop() {
// устанавливем курсор
lcd.setCursor (0 , 1 ) ;
// выводим время в секундах, начиная со старта:
lcd.print (millis() / 1000 ) ;
// если нажата кнопка Enter, выводим сообщение
if (MCP.digitalRead (12 ) == 0 )
lcd.print (" Enter pressed" ) ;
// иначе, выводим пробелы, чтобы стереть сообщение
else
lcd.print (" " ) ;
}

Введение

Всем доброго, в этой статье будет приведен краткий обзор одного из интересных модулей шилдов для платы Arduino Uno, это как вы уже поняли RGB LCD KeyPad Shield размерностью 16х02. Модуль шилд конечно интересен, но при этом нельзя сказать что он являет собой какую - то новинку на рынке бюджетной любительской электроники, скорее всего для многих этот девайс остаётся своего рода тёмной лошадкой. Что же, эта статья как раз для тех кто не знаком еще с этим устройством. Итак, начнем описание:

Описание

• Шилд использует в качестве драйвера микросхему MCP23017.
• 5 кнопок управления (Вверх, вниз, вправо, влево, выбор).
• Пъезопищалка (Пин D3).
• Подсветка LCD экрана (Пин D9).
• Передача данных с кнопок управления и управление LCD экраном при помощи шины I2C.
• Совместим с платами Arduino Uno, Mega.

Ниже, на картинке можно видеть визуальное описание:

Библиотека

Библиотеку используемую для работы с этим шилдом можно скачать и .

После того как библиотека будет установлена в среду Arduino IDE, можно попробовать загрузить тестовый скетч-пример, его можно найти в Arduino IDE (Файл -> Примеры -> Adafruit RGB LCD Shield Library -> Hello World ), либо скопировать прямо из окна браузера, ниже приведён листинг скетча:

#include "Wire.h" #include "Adafruit_RGBLCDShield.h" #include "utility/Adafruit_MCP23017.h" Adafruit_RGBLCDShield lcd = Adafruit_RGBLCDShield(); #define RED 0x1 #define YELLOW 0x3 #define GREEN 0x2 #define TEAL 0x6 #define BLUE 0x4 #define VIOLET 0x5 #define WHITE 0x7 void setup() { Serial.begin(9600); lcd.begin(16, 2); int time = millis(); lcd.print("Hello, world!"); time = millis() - time; Serial.print("Took "); Serial.print(time); Serial.println(" ms"); lcd.setBacklight(WHITE); } uint8_t i=0; void loop() { lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(millis()/1000); uint8_t buttons = lcd.readButtons(); if (buttons) { lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); if (buttons & BUTTON_UP) { lcd.print("UP "); lcd.setBacklight(RED); } if (buttons & BUTTON_DOWN) { lcd.print("DOWN "); lcd.setBacklight(YELLOW); } if (buttons & BUTTON_LEFT) { lcd.print("LEFT "); lcd.setBacklight(GREEN); } if (buttons & BUTTON_RIGHT) { lcd.print("RIGHT "); lcd.setBacklight(TEAL); } if (buttons & BUTTON_SELECT) { lcd.print("SELECT "); lcd.setBacklight(VIOLET); } }

Заключение

О том как работает тестовая программа для этого шилда вы можете посмотреть видео ниже, ну и напоследок, посмотрев видео, можно сказать что библиотека немного "сырая", в ней пока что нереализована возможность плавного перехода цветов. Хотя, может быть эта функция и не поддерживается драйвером LCD экрана, если досконально поковыряться в библиотеке то это можно будет выяснить. Ну и на этом пожалуй всё, оставляйте свои комментарии и задавайте вопросы, возможно вместе мы сможем найти нужное решение.

Шилд - это плата дополнения. Я предлагаю разделить шилды на полноразмерные и отдельные модули. Полноразмерные своими очертаниями повторяют форму платы Arduino, будь то UNO, Nano или MEGA. Отдельные модули - это платы произвольной формы, созданные для выполнения определенного набора функций. И те и другие могут быть как универсальными, так и для выполнения узконаправленных задач.

В магазинах можно встретить великое множество шилдов, а при определенной квалификации вы сами можете развести печатную плату, по форме и расположению выводов повторяющую ардуину и собрать свой уникальный. На картинке изображена с набором шилдов.

Начнем с шилда, который не несёт в себе никаких особенных функций, а создан для удобства монтажа ваших проектов. Итак первый в нашем обзоре облегчит монтаж проектов с платой Arduino Nano, правда толку от малых размеров «НАНО» в таком случае ноль.

На плате расположен разъём для подключения штекера от блока пиитания, стабилизатор напряжения, а также клеммные колодки. Они подписаны и соответствуют выводам «Нанки». Кроме того присутствует кнопка «сброс» и светодиод «Питание».

Второй шилд предназначен для платы Uno. На нем расположена беспаечная макетная плата для сборки проекта и выводы, дублирующие те, что на самой ардуине - удобное решение.

Любой аналоговый датчик нуждается в питании и минусовом контакте, когда их много - перемчек становится столько, что разобраться в схеме будет очень трудно. Поэтому конструкторы придумали шилды для таких решений. В них выведены все входы и выходы, а питающие контакты продублированы и размещены рядом.

Вот пример такой платы для Ардуино версии Мега.

Проводная и беспроводная связь

С помощью этих плат можно организовать управление микроконтроллером по сети через кабель Ethernet, например, или беспроводов - через GSM-связь, вставив сим-карту.

Эта плата называется w5100 - содержит Ethernet модуль и модуль SD-кардридера. Это значит, что можно хранить данные, например лог измерений датчиков на карту памяти и управлять системой через web-интерфейс. Чтобы связать с ним ардуино пользуйтесь библиотеками:

Ethernet library;

Обратите внимание внешне он повторяет концепцию Arduino UNO R3, кроме того, он подойдет и на Mega.

Если W5100 вам кажется слишком крупным - то ENC28J60 займет меньше места. К сожалению в нем уже отсутствует SD-модуль.

Минусом является то, что он не может быть монтирован на плату, а выполнен в виде отдельного модуля.

W5500 - еще один вариант Ethernet-шилда. По своей сути - это доработанная версия W5100, оптимизированная в плане скорости и энергоэффективности.

Обратите внимание, на полноразмерных шилдах все пины дублируются клеммной колодкой. К сожалению, шилды используют порты. Конкретно этот задействует MOSI, MISO, SCK, и пин 10, для сигнала CS (выбор адресата для связи).

Если вам нужна беспроводная связь - ваш выбор это Wi-fi шилды, если есть интернет и роутер, а если этого нет - GSM-модули или GPRS Шилды.

На фото официальный шилд. На нём установлен слот под Micro SD-карту памяти, а связывается с микроконтроллером он по SPI-протоколам, через Mini-USB можно обновлять его программное обеспечение. Поддерживает 802.11b/g.

GPRS-шилд от «Амперки» вы видите выше. Вы можете заменить антенну на более мощную. Ближе к зрителю виден слот для SIM-карты, чуть дальше слот под батарейку CR1225. Батарейка на плате нужна для хота часов реального времени, а это немаловажное дополнение к возможностям GPRS-шилда. Вы можете отправлять СМС на него и с него.

С помощью этой платы можно вести контроль и давать команды (или любому другому проекту вашей реализации) находясь на любом удалении. Важно, чтобы вы находились в зоне приема сотовой связи.

Как хранить данные на Arduino?

В проектах не вся информация помещается в память микроконтроллера. Иногда требуется хранить некоторые объемы информации. Первое, что приходит на ум, уже сказано - это запись информации с датчиков, чтобы в дальнейшем изучать как изменяется окружающая среда с течение часов, дней, лет. Отличным примером является - домашняя метеостанция. Это полезно не только ученым-исследователям, но и любителям для общего образования и развития.

Это скорее не шилд, а модуль. Он миниатюрен и легок для повторению, кстати, вот его схема.

Есть и полноразмерный шилд хранения данных. Работает с SD-картами памяти, на борту есть модуль часов реального времени, которые питаются от батарейки CR1220 напряжением в 3 В, что является неплохим бонусом.

Управляем мощной нагрузкой с микроконтроллера

Первое что может прийти в голову - это реле. С их помощью можно коммутировать как цепи постоянного тока, так и с бытовой электросетью 220 Вольт они справятся на ура.

Конкретно тот модуль что изображен ниже может коммутировать 1 кВт 220 В нагрузки (или 5А) по каждому из каналов, для повышения мощности можно либо запараллелить несколько каналов, либо включать этим реле . В таком случае реле со шилда будут играть роль промежуточных усилителей.

Конечно вы можете коммутировать реле так, как я описал в статье , через транзистор и подобрать нужно реле по току, но использовать готовую плату будет надежнее, удобнее и выглядит лучше.

У реле есть один недостаток - ограниченное количество срабатываний - это следствие выгорания контактов. Это бывает из-за возникновения дуги, при размыкании мощной нагрузки (особенно индуктивного характера - это двигателя и т.п.). Сделать такой шилд можно по следующей схеме:

А вот как это выглядит в сборе:

Поэму для включения нагрузки переменного тока можно использовать тиристоры и симисторы. Одна проблема - прямо к ардуине подключать их нельзя, при пробое pn- перехода управляющего электрода, 220 В могут оказаться на плате микроконтроллера и сжечь его. Выход из этой ситуации - использования оптосимистора.

Так как это задача часто становится перед изобретателями, было разработано готовое решение - симисторный shield, его полное название - ICStation 8 Channel EL Escudo Dos Shield for Arduino. Он изначально предназначался для управления свечением «гибкого неона».

У него есть 8 каналов, к которым подключается сеть переменного тока и нагрузка.

Шилды для двигателей

Управление электродвигателем не всегда легкий процесс. В некоторых ситуациях вам может не хватить пинов для реализации поставленной задачи, или алгоритм управления достаточно сложный. С такими платами вы гораздо быстрее одолеете проект своего робота.

Мотор-ШИЛД для ардуино может управлять электродвигателями постоянного тока (4 штуки) или двумя шаговыми моторчиками.

Он построен на базе двух L293. Эта микросхема представляет собой сборку из двух H мостов, это позволяет управлять с возможностью реверса двумя ДПТ, либо 1 шаговым биполярным двигателем. Схемы подключения соответсвенно:

А в левом верхнем углу платы есть две колодки под сервоприводы (плюс, минус и управляющий сигнал). Красным кругом обведено место куда устанавливается перемычка джампер. Если она стоит - то эта плата питается от базовой платы ардуино, а если нет - от внешнего источника на 5 В.

С помощью этого модуля от отечественного производителя можно управлять двумя двигателями постоянного тока, в нём тоже есть джампер объединяющий линии питания микроконтроллера или разъединающий их - для питания от отдельного источника.

Можно управлять двигателями, которые рассчитаны на диапазон напряжение от 5 до 24 Вольт. Вместо 2-х DC-моторов можно использовать 1 однофазный шаговый или запараллелить каналы и подключить 1 мощный DC мотор с током до 4А, а это не мало - 48 Вт при напряжении питания в 24 В.

Для подключения сервопривода нужно три провода - плюс, минус и сигнал, но что делать, если у вас много серв? Ваша плата превратится в месиво из перемычек. Чтобы это избежать есть Мультисерво шилд.

Здесь тоже есть возможность разделения цепей питания, как это было в предыдущем варианте. Итого можно подключить 18 сервоприводов (на плате нумерация от 0 до 17).

Везде есть своя специфика, шилды для необычных задач…

В атмеге328, сердце нашей платы, есть АЦП. Главная проблема в том, что на плате ардуино уно мы видим всего лишь 6 аналоговых входов. Что делать если у нас больше аналоговых датчиков?

Можно собрать две ардуино в единую сеть. Одну использовать в качестве основной, а вторую вспомогательную для изменений и с первой отправлять на сервер сигналы измерений или выводить их на экран… Но это сложно: нужно тратить память на дополнительные строки программного кода для реализации такой системы.

А что если умножить каждый вход на 16? Итого у нас может быть до 16*6=96 аналоговых входов. Это реально с помощью мультиплексора. Он просто переключает по очереди 16 аналоговых каналов на один аналоговый выход, который вы подключаете к такому же входу любого мироконтроллера.

Средствами микроконтроллера Атмега о-о-очень трудно релизовать функцию распознавания голоса, но ардуинщики могут не отчаиваться, есть специальное решение - EasyVR Shield 3.0.

Это готовое, но дорогое решение, на момент написания статьи он стоит почти 100 долларов в России. Сначала шилд запишет вашу команду, затем сравнит её с тем что записано в памяти, определив номер - выполнит её.

Вы можете устроить «диалог с компьютером», он может воспроизводить то, что в нём записано. Без дополнительных усилителей рекомендуется «общаться» с этой платой с расстояния не более 60 см.

Выводим изображение

LCD Keypad shield - это настоящая панель управления. На нём расположен дисплей LCD1602 (16 символов в две строки), и набор кнопок. Из-за них задействовано довольно много портов, например A0 и с D4 по D7 под клавиатуру, а порт D10 - ШИМ-регулятор яркости подсветки. D8 и D9 - сброс и включение.

На самом деле существует много дисплеев совместимых с ардуино. Вернее тех, о которых написано больше всего информации и вы легко их запустите в своей системе. Довольно популярен в кругах самодельщиков дисплей от NOKIA 5110, на выбор есть и OLED и TFT экраны, работающие по I2C. Но они не в «шилдовом» исполнении.

Автономное питание

Довольно необычный шилд в этой подборке, который выполняет обычную задачу. Power shield - это со всеми необходимыми защитами и разъёмом для зарядки. Вроде бы ничего особенного, но это обеспечит завершенный вид вашему проекту, а цепи питания не придется размещать рядом с основными платами.

Заключение

Использование шилдов для всех задач проекта позволит избежать излишнего числа перемычек и соединений, а это снизит количество ошибок и лишних перемычек. После сборки вы получите многоэтажный бутерброд из плат заводского изготовления. Такой подход иногда называют «модульная конструкция». Между прочим, это облегчит обслуживание, ремонт и наладку оборудования.

Энтузиасты практикуют проектирование, разводку и сборку уникальных модулей. Это одна из причин высокой популярности Ардуино не просто как платформы для самоделок, макетов и прототипов, но и как платформы для готовых решений.

Проект, который отлично впишется в интерьер вашего DIY угла, комнаты, гаража или офиса, в котором вы собираете роботов и всякие гиковские автоматизированные проекты на Arduino.

На выходе проекта вы получите в пределах одного модуля следующие фичи:

• Часы!;
• Отображение даты и времени на LCD экране;
• Встроенный счетчик времени (для того, чтобы засекать время, затраченное на один проект);
• Будильник (чтобы напоминать о том, что вы засиделись и пора устроить себе разминку);
• Отслеживание движения (сберегает заряд аккумулятора, отключая LCD экран, когда вас нет рядом);
• Отлично впишется в ваш интерьер Arduino-разработчика!

Необходимые материалы для проекта

• LCD Keypad Shield (LCD шилд с кнопками) для Arduino (в данном случае - от производителя DFRobot)
• Часы реального времени (RTC) DS1307 (от Adafruit);
• Закрывающийся бокс (можно найти в радиомагазине или заказать у китайцев);
• Зуммер (Piezo Buzzer);
• PIR (Пассивный инфракрасный датчик движения);
• Проводники мама/мама;
• Джек 2.1 мм;
• Переходник для батарейки 9 В 5.5 мм / 2.1 мм;
• Крона 9 В.

Сборка модуля часов реального времени

Порой модуль часов реального времени (например, от компании Adafruit DS1307), поставляется в виде отдельных компонентов. Сборка не должна вызвать проблем. Тем более, есть отличная инструкция по использованию и сборке модуля часов реального времени . Как правило, батарейка идет в комплектации модуля. Работать от одной батарейки он будет не меньше трех лет.

Коннектор для питания

Для того, чтобы не возникало проблем с подключением Arduino, используется джек на 2.1 мм, к которому припаены контакты. В боксе сделано отверстие, джек посажен на клей. Теперь подключение Arduino не составляет проблем.

Батарейка (крона) на 9 В просто устанавливается на заднюю часть бокса.

Если вы обратили внимание, в боксе есть еще одно отверстие. Это была первая неудачная попытка. Джек в это отверстие не поместился.

Подсоединяем провода ко всем элементам

Очень рекомендую закупить разноцветные проводники типа мама/мама. Стоят они недорого, а процесс сборки облегчают очень сильно. Подключаем проводники к модулю часов реального времени, ПИР датчику движения , зуммеру, чтобы в дальнейшем подключить их к LCD шилду.

Подключаем все к LCD шилду

После этого добавлен кусок кода из скетча от DFRobot для LCD шилда (включая опцию управления кнопками). Этот скетч можно скачать .

Функции кнопок

На LCD шилде кнопки подписаны (смотрите на фото). Первые пять из шести доступных кнопок (button) были запрограммированы следующим образом:

Кнопка #1 (подписана SELECT) - это кнопка Menu. Эта кнопка отвечает за отображение листаемого списка доступных функций (таймер, установка будильника).

Кнопка #2 (подписана LEFT) - кнопка Select. Служит для выбора функции. Примечание: также используется для инкремента на 10 , когда выбраны часы, минуты и т.п.

Кнопки #3 и 4 (подписаны UP и DOWN) - кнопки Increment и Decrement (инкремент и декремент). Используются для уменьшения и увеличения часов и минут при настройке таймера или будильника. Используются также для переключения между временами суток AM и PM.

Кнопка #5 (подписана RIGHT) - GO! Используется для принятия выбранного значения (например, настроенных минут или часов).

Кнопка #6 (отмечена RST) - Reset, которая перезагружает наш Arduino.

Оставляйте Ваши комментарии, вопросы и делитесь личным опытом ниже. В дискуссии часто рождаются новые идеи и проекты!

Рассматриваемый шилд представляет собой плату с встроенными модулями индикации и управления. Индикация осуществляется с помощью LCD-дисплея TC1602, управление – через встроенные кнопки. Есть возможность регулировки яркости дисплея прямо на плате с помощью подстроечного резистора. Плата снабжена разъемами, в которые могут быть подключены другие устройства, например, датчики. Для работы с экраном используются пины 4-10, для определения нажатия кнопок – только один аналоговый пин A0. Свободными являются цифровые пины 0-3, 11-13 и аналоговые пины A1-A5.

Основные области применения шилда: создание управляющих модулей, реализующих настройки устройства с помощью интерфейса меню. Экран шилда можно использовать для вывода информации, получаемой с датчиков, с возможностью выполнения пользователем каких-либо действий путем нажатия на встроенные кнопки. Естественно, можно найти и другие способы использования платы: например, реализовать игру типа тетрис.

Технические характеристики

• Тип дисплея: LCD 1602, символьный, 4-х битный режим.
• Разрешение: 16×2 (две строки по 16 символов каждая). Знакоместо 5×8 точек.
• Цвет дисплея: синий (возможны варианты с желтым и зеленым цветом). Буквы белого цвета.
• Технология: STN, Transflective, Positive.
• Контроллер дисплея: HD44780U.
• Предельная частота обновления экрана: 5Гц
• Питание дисплея: 5 Вольт
• Кнопки: 6 кнопок (5 кнопок управления и Reset).
• Дополнительные элементы: регулировка яркости подсветки (потенциометр).
• Рабочая температура экрана: от -20 °С до +70 °С;
• Температура хранения экрана: от -30 °С до +80 °С.

Распиновка LCD shield для подключения к Arduino

Дополнительные элементы шилда

• Индикаторный светодиод (включается при подключении питания к плате).
• Контактные площадки для подключения аналоговых устройств (GND, VSS, пин данных).
• Потенциометр для регулирования контрастностью экрана.

Подключение платы LCD Shield к Arduino

Подключение шилда очень простое – нужно попасть ножками в соответствующие разъемы платы ардуино и аккуратно совместить их. Ничего дополнительно подсоединять или припаивать не надо. Нужно помнить и учитывать тот факт, что часть пинов зарезервированы для управления дисплеем и кнопками и не может быть использована для других нужд! Для удобства подключения дополнительного оборудования на плате выведены дополнительные разъемы 5В и GND к каждой контактной площадке аналоговых пинов. Это, безусловно, упрощает работу с датчиками. Также можно подключать цифровые устройства через свободные пины 0-3 и 11-13. Подключив шилд, мы можем работать с экраном и кнопками на нем так же, как с отдельными устройствами, учитывая только номера пинов, к которым припаяны соответствующие контакты.

Скетч для экрана на Arduino LCD shield

Для работы с LCD экранами обычно используют популярную библиотеку LiquidCrystal . На этапе инициализации создается объект класса LiquidCrystal, в конструкторе которого мы указываем пины с подключенными контактами экрана. Для нашего шилда требуется использовать такой вариант: LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7); Последовательность аргументов конструктора:

• RS (8)
• Enable (9)
• data(4)
• data(5)
• data(6)
• data(7)

Ничего сложного в работе с объектом нет. В setup() мы инициализируем объект, указывая ему количество символов и строк:

Lcd.begin(16, 2);

Для вывода информации на дисплей используем метод print():

Lcd.print (“Arduino Master!”);

Текст выведется в место текущего нахождения курсора (в начале работы скетча это первая строка и первый символ). Для указания произвольного положения курсора можно использовать функцию setCursor(<столбец>, <строка>):

Lcd.setCursor(0, 0); // Первый символ первой строки lcd.setCursor(0, 1); // Первый символ второй строки lcd.setCursor(2, 1); // Третий символ второй строки

Кнопки LCD Keypad Shield

На плате присутствуют пять управляющих кнопок, работа с которыми ведется через один аналоговый пин A0. В шилде использован достаточно распространенный способ простого кодирования сигнала, при котором каждая кнопка формирует определенное значение напряжения, которое после АЦП преобразуется в соответствующее значение от 0 до 1023. Таким образом, мы можем передавать информацию о нажатии разных кнопок через один пин, считывая его при помощи функции ;

Значения уровня сигнала на пине A0 в зависимости от выбранной кнопки:

Пример скетча работы с кнопками LCD Keypad Shield:

Int keyAnalog = analogRead(A0); if (keyAnalog < 100) { // Значение меньше 100 – нажата кнопка right // Выполняем какое-то действие для кнопки вправо. } else if (keyAnalog < 200) { // Значение больше 100 (иначе мы бы вошли в предыдущий блок результата сравнения, но меньше 200 – нажата кнопка UP // Выполняем какое-то действие для кнопки вверх } else if (keyAnalog < 400) { // Значение больше 200, но меньше 400 – нажата кнопка DOWN // Выполняем действие для кнопки вниз } else if (keyAnalog < 600) { // Значение больше 400, но меньше 600 – нажата кнопка LEFT // Выполняем действие для кнопки влево } else if (keyAnalog < 800) { // Значение больше 600, но меньше 800 – нажата кнопка SELECT // Выполняем действие для кнопки выбора пункта меню } else { // Все остальные значения (до 1023) будут означать, что нажатий не было }

В выбранном методе кодирования есть два главных недостатка:

• Нельзя отслеживать одновременное нажатие нескольких кнопок;
• Возможные искажения сигнала могут привести к ложным срабатываниям.

Нужно учитывать эти ограничения, выбирая этот шлд в своих проектах, если вы планируете использовать устройство в системах с большим количеством помех, которые могут искажать сигнал на входе A0, из-за чего АЦП может сформировать ошибочное значение и скетч в результате выполнит другие инструкции.

Пример скетча для работы с экраном и кнопками меню

В данном примере мы определяем текущую нажатую кнопку и выводим ее название на экран. Обратите внимание, что для удобства мы выделили операцию определения кнопки в отдельную функцию. Также в скетче мы выделили отдельный метод для вывода текста на экран. В ней мы показываем сообщение (параметр message) и очищаем его через секунду. Нужно помнить, что в течение этой секунды нажатия кнопок не обрабатываются

#include LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7); #define BTN_UP 1 #define BTN_DOWN 2 #define BTN_LEFT 3 #define BTN_RIGHT 4 #define BTN_SELECT 5 #define BTN_NONE 10 int detectButton() { int keyAnalog = analogRead(A0); if (keyAnalog < 100) { // Значение меньше 100 – нажата кнопка right return BTN_RIGHT; } else if (keyAnalog < 200) { // Значение больше 100 (иначе мы бы вошли в предыдущий блок результата сравнения, но меньше 200 – нажата кнопка UP return BTN_UP; } else if (keyAnalog < 400) { // Значение больше 200, но меньше 400 – нажата кнопка DOWN return BTN_DOWN; } else if (keyAnalog < 600) { // Значение больше 400, но меньше 600 – нажата кнопка LEFT return BTN_LEFT; } else if (keyAnalog < 800) { // Значение больше 600, но меньше 800 – нажата кнопка SELECT return BTN_SELECT; } else { // Все остальные значения (до 1023) будут означать, что нажатий не было return BTN_NONE; } } void clearLine(int line){ lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(" "); } void printDisplay(String message){ Serial.println(message); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(message); delay(1000); clearLine(1); } void setup() { Serial.begin(9600); lcd.begin(16, 2); lcd.print("Arduino Master"); delay(3000); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Arduino Master"); } void loop() { int button = detectButton(); switch (button) { case BTN_UP: printDisplay("UP"); break; case BTN_DOWN: printDisplay("DOWN"); break; case BTN_LEFT: printDisplay("LEFT"); break; case BTN_RIGHT: printDisplay("RIGHT"); break; case BTN_SELECT: printDisplay("SELECT"); break; default: //printDisplay("Press any key"); break; } }

Краткие выводы по плате расширения LCD keypad shield

Плата расширения LCD Keypad достаточно популярная, она проста и удобна для использования в проектах Arduino. Сегодня ее можно легко купить практически в любом интернет-магазине.

Плюсы LCD Shield:

• Упрощает подключение жидкокристаллического экрана.
• Уменьшает общие размеры устройства, т.к. убирает выступающие провода и монтажные платы.
• Сокращает количество ошибок, связанных с неправильным монтажом и подключением.
• Добавляет функциональность кнопочного управления, если на плате установлены кнопки (LCD Keypad shield).

Недостатки:

• Стоимость шилда выше, чем стоимость отдельного экрана.
• Не всегда нужна дополнительная функциональность в виде кнопок.
• Шилд потребляет больше энергии, чем отдельные элементы платы.