KURS
Kurs Arduino (3)
Obsługa modułu LCD
W EP 4/2011 opublikowaliśmy
opis modułu LCD z przyciskami
(AVT1615) współpracującego
z płytką Arduino oraz
kompatybilną  AVTduino.
W tym artykule pokażemy
sposób obsługi programowej
tego modułu oraz komponentów
interfejsu użytkownika, które
on zawiera: przycisków,
potencjometru, generatora
piezzo, diod LED oraz czujnika
temperatury LM35.
Zacznijmy od przykładów praktycznych
rozwiązań, których będzie można użyć w sa-
modzielnie opracowywanych aplikacjach.
Na listingu 1 zamieszczono przykładowy
Dodatkowe materiały na CD/FTP:
program dla modułu AVT1615. Program ten przez termometr LM35 dołączony do nóżki
ftp://ep.com.pl, user: 10925, pass: 87thc181
wyświetla komunikat na wyświetlaczu LCD, A1. Dzięki 8-bajtowej tablicy byte st[8]={& }
" poprzednie części kursu
mierzy napięcie na suwaku potencjometru, zdefiniowano symbol stopnia, który jest uży-
odczytuje temperaturę, wyświetla umowny wany jako jednostka temperatury.
numer naciśniętego przycisku oraz zaświeca W funkcji setup() za pomocą komendy Char(0, st), której argumentami są numer
umieszczoną koło niego diodę LED. Dodatko- lcd.begin(16, 2) zdefiniowano rozdzielczość znaku (kod) oraz bajty definicji (w naszym
wo, naciśnięcie przycisku jest sygnalizowa- zastosowanego wyświetlacza LCD. Pierwszy wypadku jest to tablica st[]). Komenda ana-
ne dz
więkiem brzęczyka piezzo. parametr określa liczbę znaków w wierszu logReference(DEFAULT) ustala napięcie od-
W Arduino do obsługi modułów wyświe- (kolumn) a drugi liczbę wierszy. Jak łatwo niesienia dla wewnętrznego przetwornika
tlaczy z kontrolerem HD44780 jest przezna- domyślić się, w przykładzie zastosowano A/C mikrokontrolera na napięcie zasilające
czona biblioteka LiquidCrystal (LCD) która wyświetlacz 2�16 znaków. Do utworzenia (w tym wypadku 5 V). Przetwornik mikro-
umożliwia sterowanie modułem wyświetla- znaku stopnia służy komenda lcd.create- kontrolera będzie mierzył sygnały analogowe
cza za pomocą interfejsu z 4- lub 8-bitową
szyną danych. W tabeli 1 zamieszczono ko-
Tabela 1. Komendy obsługi wyświetlacza LCD
mendy dostępne w tej bibliotece.
LiquidCrystal() Definiuje piny do których został dołączony LCD
Niektóre z komend wymienionych w ta-
begin() Definiuje rozdzielczość zastosowanego LCD
beli 1 zastosowano w przykładowym pro-
clear() Czyści ekran LCD
gramie z listingu 1. Jak można zauważyć,
home() Ustawia kursor na początku ekranu LCD
w programie w pierwszej kolejności dołączo-
setCursor() Ustawia kursor w zadanym miejscu LCD
no bibliotekę obsługi LCD  LiquidCrystal.h.
write() Zapisuje znak do LCD
Następnie zadeklarowano stałe definiujące
print() Zapisuje znak lub znaki do LCD
wyprowadzenia, do których dołączono dio-
cursor() Włącza kursor
dy LED, klawisze i brzęczyk piezzo. Dla lep-
noCursor() Wyłącza kursor
szej czytelności programu nadano im łatwe
blink() Włącza miganie kursora
do zapamiętania nazwy. Numery wyprowa-
noBlink() Wyłącza miganie kursor
dzeń są zgodnie z opisem na płytkach Ardu-
display() Włącza ekran LCD
ino Uno i Avtduino LCD. Dalej, za pomocą
noDisplay() Wyłącza ekran LCD
komendy LiquidCrystal(rs, enable, d4, d5, d6,
scrollDisplayLeft() Przesuwa zawartość LCD w lewo
d7) zgodnie ze schematem ideowym przypi-
scrollDisplayRight() Przesuwa zawartość LCD w prawo
sano wyprowadzenia, do których został dołą-
autoscroll() Automatyczne przesuwanie zawartości na LCD
czony LCD. W dalszej części programu utwo-
noAutoscroll() Wyłączenie automatycznego przesuwania zawartości na LCD
rzono zmienne wykorzystywane do oblicze-
leftToRight() Ustawia kierunek zapisu tekstu od prawej do lewej
nia wartości zmierzonego napięcia z suwaka
rightToLeft() Ustawia kierunek zapisu tekstu od lewej do prawej
potencjometru dołączonego do nóżki A0
createChar() Umożliwia zdefiniowanie własnego znaku
oraz do obliczenia temperatury zmierzonej
86 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2011
Kurs Arduino
o napięciu od 0 V do 5 V z rozdzielczością
Listing 1. Przykładowy program dla modułu AVT11615
/*
10-bitow. Komendy pinMode() definiują spo-
Przykład programu do obsługi modułu AVT1615 z:
sób pracy portów I/O mikrokontrolera. Linie,
- wyświetlaczem LCD 2x16 znaków
- 4 diodami LED
które sterują diodami LED oraz generatorem
- 4 przyciskami
- brzęczykiem piezzo
piezzo skonfigurowano jako wyjścia, a linie,
- czujnikiem temperatury LM35
do których dołączono przyciski jako wejścia.
*/
Za pomocą funkcji digitalWrite() dołączono
#include //biblioteka obsługi LCD rezystory zasilające pull-up, które polaryzują
wejścia. Przyciśnięcie przycisku zmienia po-
const int Led1 = 13; //przypisanie aliasów do pinów portów
const int Led2 = 12;
ziom dołączonego wejścia na niski.
const int Led3 = 11;
W funkcji loop() znajduje się program
const int Led4 = 10;
const int SW1 = 3;
główny. W pierwszej kolejności za pomocą
const int SW2 = 2;
const int SW3 = 1;
komendy lcd.clear() jest czyszczony ekran
const int SW4 = 0;
LCD. Następnie, za pomocą komendy lcd.set-
const int Buzzer = A5;
Cursor(4, 0) kursor jest ustawiany w pierw-
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7); //konfigurowanie linii do których został
dołączony LCD szym wierszu i 5 kolumnie LCD (współ-
rzędne numerowane są od 0). Komenda lcd.
int wart_pot; //zmienna na wartość zmierzona z potencjometru
int wart_czuj; //zmienna na wartość zmierzonej z czujnika temperatury
print( Arduino ) wyświetla od ustawionej
float wart_nap; //zmienna na wartość zmierzonego napięcia
pozycji kursora komunikat Arduino. Jako pa-
float temperatura; //zmienna na wartość zmierzonej temperatury
rametr funkcji lcd.print() można użyć stałych
byte st[8] = { //tablica znaku stopnia dla wyświetlacza LCD
B00100,
w cudzysłowie lub zmiennych typu: char,
B01010,
byte, int, long, string. Funkcja ta ma również
B00100,
B00000,
drugi opcjonalny parametr, który umożliwia
B00000,
B00000, formatowanie wyświetlanych liczb. Dozwo-
B00000,
lone są następujące ich formaty: DEC (dzie-
};
siętny), BIN (binarny), OCT (ósemkowy)
void setup() { //funkcja inicjalizacji
i HEX (szesnastkowy). Następnie, w pro-
lcd.begin(16, 2); //konfigurowanie rozdzielczości LCD
lcd.createChar(0, st); //funkcja utworzenia własnego znaku z tablicy st
gramie przykładowym za pomocą komendy
o kodzie 0
analogReference(DEFAULT); //konfigurowanie napięcia odniesienia analogRead(A0) jest odczytywane napięcie
//dla przetwornika A/C - domyślnie 5V
zmierzone przez przetwornik A/C na wejściu
pinMode(Led1, OUTPUT); //konfigurowanie I/O, do których są
//dołączone diody LED
A0. Jak pamiętamy, jest to napięcie z suwaka
pinMode(Led2, OUTPUT);
potencjometru. Dla uniknięcia błędów po-
pinMode(Led3, OUTPUT);
pinMode(Led4, OUTPUT);
miar jest wykonywany 20 razy w pętli FOR,
pinMode(Buzzer, OUTPUT); //konfigurowanie I/O, do której jest
//dołączony brzęczyk piezzo
jego wynik jest sumowany w zmiennej wart_
pinMode(SW1, INPUT); //konfigurowanie I/O, do których są
pot, a następnie jest obliczana średnia aryt-
//dołączone przyciski
pinMode(SW2, INPUT);
metyczna z wyników pomiarów. Za pomocą
pinMode(SW3, INPUT);
pinMode(SW4, INPUT); wyrażenia wart_nap=(5.0*wart_pot)/1024.0
digitalWrite(SW1, HIGH); //dołączenie wewnętrznych rezystorów
wartość obliczonej średniej jest zamieniana
//zasilających
digitalWrite(SW2, HIGH);
na napięcie. Stała  5.0 to napięcie odnie-
digitalWrite(SW3, HIGH);
sienia dla przetwornika, natomiast  1024 to
digitalWrite(SW4, HIGH);
digitalWrite(Led1, HIGH); //wyłączenie diod LED
jego rozdzielczość. Tak przeliczona wartość
digitalWrite(Led2, HIGH);
digitalWrite(Led3, HIGH);
zmiennej zostaje wyświetlona w drugiej linii
digitalWrite(Led4, HIGH);
wyświetlacza LCD.
digitalWrite(Buzzer, HIGH); //wyłączenie brzęczyka piezzo
}
Podobnie w dalszej części programu jest
void loop() { //pętla główna programu wykonywany pomiar temperatury za pomo-
lcd.clear(); //czyszczenie LCD
cą pomiaru napięcia na wyjściu czujnika
lcd.setCursor(4, 0); //ustawienie kursora w 5 kolumnie
//pierwszego wiersza
LM35. Zmiana temperatury o 1�C powoduje
lcd.print( Arduino ); //wyświetlenie na LCD napisu Arduino
wzrost napięcia na wyjściu czujnika tempe-
//pomiar napięcia z potencjometru i dodanie wyniku do wart_pot
for (int i = 0; i < 20; i++) { //pętla wykonywana 20 razy
ratury o 10 mV. A
atwo wywnioskować, że
wart_pot = wart_pot + analogRead(A0);
} zmiana temperatury o 10�C będzie odpowia-
//obliczenie średniej arytmetycznej z 20 pomiarów
dała zmianie napięcia wyjściowego czujnika
wart_pot = wart_pot / 20;
//przeliczenie odczytanej wartości na napięcie
o 100 mV. Temperatura jest odczytywana za
wart_nap=(5.0*wart_pot)/1024.0;
pomocą funkcji analogRead(A1) mierzącej
//ustawienie kursora w pierwszej pozycji drugiego wiersza LCD
lcd.setCursor(0, 1);
równoważne jej napięcie z czujnika LM35
lcd.print( U= ); //wyświetlenie napisu U=
lcd.print(wart_nap); //wyświetlenie napięcia
na wejściu A1. Również w tym wypadku jest
lcd.print( V ); //wyświetlenie znaku V
wykonywane 20 pomiarów, z których jest ob-
for (int i = 0; i < 20; i++) { //pętla wykonywana 20
liczana średnia arytmetyczna. Następnie za
//pomiar napięcia z czujnika temperatury i dodawanie wart_czuj
wart_czuj = wart_czuj + analogRead(A1); pomocą wyrażenia temperatura=(5.0*wart_
}
czuj*100)/1024.0 liczba odczytana z rejestru
//obliczenie średniej arytmetycznej z 20 pomiarów
wart_czuj = wart_czuj / 20;
przetwornika A/C jest zamieniana na tempe-
//przeliczenie wartości na stopnie Celsjusza
raturę. Wartość temperatury jest wyświetla-
temperatura=(5.0*wart_czuj*100)/1024.0;
//ustawienie kursora na pozycji 9 drugiego wiersza LCD lcd.setCursor(9, 1);
na na wyświetlaczu w pozycji wskazywanej
lcd.print( T= ); //wyświetlenie napisu T=
lcd.print((long)temperatura);
przez komendę lcd.setCursor(9, 1). Komenda
//wyświetlenie wartości temperatury zaokrąglonej do pełnych stopni
lcd.write(0) powoduje wyświetlenie po war-
lcd.write(0); //wyświetlenie znaku stopnia
tości temperatury symbolu stopnia.
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2011 87
KURS
W dalszej części programu umieszczo-
Listing 1. c.d.
lcd.print( C ); //wyświetlenie znaku C
no cztery bloki podobnych instrukcji obsłu-
gujących przyciski S1...S4 z diodami oraz
//sprawdzenie czy naciśnięto przycisk S1
if (digitalRead(SW1) == LOW) {
brzęczyk piezzo. Ich działanie omówimy na
digitalWrite(Led1, LOW); //zaświecenie LED1
digitalWrite(Buzzer, LOW); //włączenie brzęczyka
przykładzie instrukcji odczytujących stan
lcd.clear(); //czyszczenie LCD
przycisku S1, ponieważ pozostałe działają
//ustawienie kursora w pierwszym rzędzie i drugiej kolumnie lcd.
setCursor(2, 0);
w ten sam sposób.
lcd.print( Przycisk S1 ); //wyświetlenie nazwy przycisku
Za pomocą funkcji digitalRead(SW1) jest //oczekiwanie na zwolnienie przycisku S1
while(digitalRead(SW1) == LOW);
odczytywany stan wejścia, do którego dołączo-
} else { //w przeciwnym razie
digitalWrite(Led1, HIGH); //wyłączenie diody LED1
no przycisk S1. Następnie program sprawdza,
digitalWrite(Buzzer, HIGH); //wyłączenie brzęczyka
czy odczytano poziom niski. Jeśli tak, to naci- }
śnięto przycisk i zostają wykonane instrukcje
if (digitalRead(SW2) == LOW) { //sprawdzenie czy naciśnięto S2
zawarte w warunku IF. Jako pierwsza jest za- digitalWrite(Led2, LOW);
digitalWrite(Buzzer, LOW);
świecana dioda LED1 za pomocą komendy di-
lcd.clear();
lcd.setCursor(2, 0);
gitalWrite(Led1, LOW). Kolejna instrukcja  di-
lcd.print( Przycisk S2 );
gitalWrite(Buzzer, LOW)  powoduje załączenie while(digitalRead(SW2) == LOW);
} else {
brzęczyka piezzo. Następnie jest czyszczony
digitalWrite(Led2, HIGH);
digitalWrite(Buzzer, HIGH);
ekran LCD, pozycjonowany kursor oraz wy-
}
świetlany komunikat informujący o numerze
if (digitalRead(SW3) == LOW) { //sprawdzenie czy naciśnięto S3
wciśniętego przycisku. W pętli while(digital-
digitalWrite(Led3, LOW);
digitalWrite(Buzzer, LOW);
Read(SW1) == LOW) następuje oczekiwanie
lcd.clear();
na zwolnienie przycisku. Po jej zakończeniu są
lcd.setCursor(2, 0);
lcd.print( Przycisk S3 );
wykonane instrukcje digitalWrite(Led1, HIGH),
while(digitalRead(SW3) == LOW);
digitalWrite(Buzzer, HIGH) wyłączające diodę } else {
digitalWrite(Led3, HIGH);
LED oraz brzęczyk piezzo.
digitalWrite(Buzzer, HIGH);
}
Kolejne bloki programowe w taki sam
sposób obsługują pozostałe przyciski i diody
if (digitalRead(SW4) == LOW) { //sprawdzenie czy naciśnięto S4
digitalWrite(Led4, LOW);
LED. Analogicznie, naciśnięcie przycisku S2
digitalWrite(Buzzer, LOW);
spowoduje zaświecenie się LED2, S3 zapali lcd.clear();
lcd.setCursor(2, 0);
LED3 itd. Na ekranie LCD będą wyświetlane
lcd.print( Przycisk S4 );
while(digitalRead(SW4) == LOW);
odpowiednie komunikaty, a naciśnięcie każ-
} else {
dego przycisku będzie sygnalizowane przez
digitalWrite(Led4, HIGH);
digitalWrite(Buzzer, HIGH);
brzęczyk piezzo. Program kończy się instruk-
}
cją delay(300), która powoduje zwłokę o cza-
delay(300); //opóz
nienie o 300ms
sie trwania 300 ms.
} //koniec pętli głównej
Więcej informacji na temat komend ob-
sługujących wyświetlacz LCD można zna-
lez
ć na stronach internetowych Arduino Przyciski, w które jest wyposażony zestaw W kolejnym odcinku kursu omówimy
w informacjach dotyczących zastosowania AVT1615 umożliwiają realizację interfejsu podobny moduł, jednak wyposażony w wy-
biblioteki LiquidCrystal. użytkownika umożliwiającego na przykład świetlacze LED. Umożliwia on na przykład
wprowadzanie nastaw. Niewątpliwym atu- zbudowanie miernika panelowego, zegara
Podsumowanie tem są również diody LED i brzęczyk, któ- i innych urządzeń. Jednymi z najważniej-
Moduł LCD zapewne będzie jednym rych można użyć do sygnalizowania stanu szych cech Arduino są bowiem prostota
z najczęściej stosowanych we własnych apli- budowanego przez siebie urządzenia, sy- użycia i niesamowita wręcz elastyczność
kacjach. Uniwersalny, umożliwiający wy- gnalizowania alarmów itp. Mam nadzieję, platformy umożliwiająca różnorodne jej za-
świetlanie liczb, komunikatów tekstowych, że zaprezentowane przykłady obsługi wyja- stosowanie.
prostych ikon i pasków postępu na pewno śniają jak można użyć tych elementów we Marcin Wiązania
będzie chętnie używany do różnych zadań. własnym projekcie. [e-mail]
Oferta dla prenumeratorów Elektroniki Praktycznej
Avtduino specjalnie z myślą o elektronikach-praktykach!
Od numeru EP 04/2011 rozpoczęliśmy za darmo jedną, wybraną płytkę drukowaną
kurs programowania mikrokontrolerów AVR modułu rozszerzenia dla zestawu Avtduino
z użyciem bezpłatnego środowiska progra- (zgodne z Arduino), dla których przykłady
mistycznego Arduino. Kurs będzie się opierał aplikacji przedstawimy w ramach kursu publi-
na przykładach przygotowanych dla pły- kowanego na łamach czasopisma.
tek rozszerzających do bazy (kompatybilnej
z systemem modułów Arduino) wyposażonej Pierwsze artykuły kursowe o Arduino
m.in. w mikrokontroler ATmega, opisanej opublikowaliśmy w EP 4/2011 na stronach:
w EP1/2011 (odpowiednik Arduino Duemila- 96 i 98.
nove, AVT-5272). Opis pierwszego modułu rozszerzającego
Dla prenumeratorów Elektroniki Prak- do płyty bazowej Avtduino opublikowaliśmy
tycznej przygotowaliśmy niespodziankę: w Elektronice Praktycznej 4/2011 na stronie
Płytka bazowa systemu Avtduino będąca bazowym
wszystkim prenumeratorom papierowej wer- 47 (AVT-1615), kolejnego w bieżącym nume-
sji miesięcznika w grudniu 2011 zaoferujemy rze na stronie 55 (AVT-1616). rozwiązaniem dla uczestników kursu
88 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2011