Вывод символов с матричной клавиатуры на LCD дисплей

Цель работы:

Получить дополнительный опыт работы с элементами: матричная клавиатура и LCD- дисплей. Собрать мини-проект с включением в единую схему этих элементов. Написать программный код реализующий вывод с клавиатуры на LCD-дисплей.

1. Начальные принципы электроники и схемотехники;
2. Составление принципиальных схем;
3. Сборка элетрических схем на плате беспаячного монтажа;
4. Знание простейшей элементной базы;
5. Получения опыта работы с микроконтроллером Arduino;
6. Получение навыков работы в среде программирования Arduino IDE;

Необходимые базовые знания, которыми вы должны обладать, для успешного выполнения работ:

• Начальные знания в электротехнике;
  
  • Понимание обозначения портов VCC, GND, OUT
  • Умение читать и понимать принципиальные схемы;
• Знание основ программирования на С++;
  
  • Инициализация глобальных переменных;
  • Инициализация входов и выходов(INPUT, OUTPUT);
  • Примитивные типы данных;
  • оператор if else;
  • цикл for;
  • функции задержки.
• Умение применять логическое мышления для решения задач;

Ответьте на  вопросы по теории, если какие-либо вопросы вызовут затруднение, ниже вы сможете получить информацию, которая поможет дать ответ:

1. Напишите минипрограмму которая будет реализовывать функцию задержки использую вместо delay () функцию millis ()/
   
    
2. С помощью какой команды можно сбросить дисплей?
   
    
     

Общий план выполнения работы:

1. Разработать принципиальную схему устройства, которое будет выводить значение нажатых клавиш на LCD-дисплей.
2. Реализовать данную схему на плате безпаячного монтажа.
3. Написать программу для микроконтроллера.
4. Провести тестирование устройства.

Ссылки на информацию, которая может помочь при выполнении работы:

1. Информация о среде программирования  Adruino IDE
2. Информация о матричной клавиатуре
3. Информация о LCD-display

Непосредственное выполнение работы:

Описание схемы:

Необходимые материалы:

1. Плата Adruino - 1шт.
2. Макетная плата - 1шт.
3. Светодиод - 1шт.
4. Резистор - 220 Ом - 1шт.
5. фотомодуль с фоторезистором - 1шт.
6. Провода папа - папа - 3шт.
7. Провода папа - мама - 3шт.

Возьмите все необходимые материалы. Удобно расположите плату беспаячного монтажа и микроконтроллер. Аккуратно, без сильных нажимов, во избежании поломки материалов, подсоедините каждый элемент как показано на схеме. Внимательно проверьте правильно ли подключены элементы, проверьте полярность элементов, посмотрите заземлены ли цепь.

Пояснение к сборке: В данной работе мы используем клавиатуру и LCD одновременно, что затрудняет использование микроконтроллера, так как он имеет всего 14 цифровых выводов, столько же нужно и нам, но выводы 0 и 1 используются для записи и чтения в последовательном порту и соответственно может возникнуть аппаратный конфликт. Поэтому я принял решение использовать матричную клавиатуру только 3х3, то есть только цифры от 1 до 9, тем самым освободив два порта. Для того чтобы все работало как заявлено, LCD нужно подключить как в лабораторной работе № 7, а матричную клавиатуру следует подсоединить следующим способом: подключить только выходы: 1, 2, 3, 5, 6, 7. Таким образом мы замкнем клавиши от 1 до 9, как видно из принципиальной схемы к матричной клавиатуре.

Схема лабораторной установки: 

Принципиальная схема Keypad:

Принципиальная схема LCD-дисплея:

Задание на программирование лабораторной установки:

Написать программу для собранной схемы, которая будет выполнять следующие действия: при нажатии на клавишу, на LCD экран должен выводиться символ нажатой клавиши, также каждые 10 секунд должен происходить сброс экрана; для контроля за временем выводите значение в монитор порта при каждом сбросе.

Алгоритм написания программы:

1. Уяснение задачи;
2. Поиск теоретических ресурсов и полезных материалов;
3. Подключение библиотеки, по мере необходимости;
4. Написание программного кода;
5. Компиляция.

Фото/видео отчет по выполненному заданию:

Программный код:

#include <LiquidCrystal.h>
#include <Keypad.h> 

LiquidCrystal lcd(6, 7, 2, 3, 4, 5);
const byte ROWS = 3;
const byte COLS = 3;
char keys[ROWS][COLS] = {
{'1','2','3'},
{'4','5','6'},
{'7','8','9'}
};
byte rowPins[ROWS] = {13,12,11};
byte colPins[COLS] = {10, 9, 8};
Keypad keypad = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS );

unsigned long previousMillis = 0;
unsigned long interval = 10000;
unsigned long currentMillis = millis ();

void setup(){
Serial.begin(9600);
lcd.begin(16, 2, 1);
}
void loop(){
unsigned long currentMillis = millis ();
Serial.print("currentMillis: ");
Serial.println(currentMillis);
char key = keypad.getKey();
if (key){
Serial.println(key); 
lcd.println(key);
}

if (currentMillis - previousMillis >= interval)
{
previousMillis = currentMillis;
Serial.print("previousMillis: ");
Serial.println(previousMillis);
lcd.clear();
lcd.home();
}
}

Выполните творческое задание:

Как видно, работа выполнена не совсем так как заявлено, помимо нужного символа выводится еще два непонятных знака, модифицируйте программу и добейтесь чистого выполнения!

Замечания к работе:

1. Сформулируйте замечания к работе:
2. Есть ли в работе какие-либо непонятные места?
   
   

Заключение: Я выполнил лабораторную работу по сборке мини-проекта, включающего клавиатуру и экран. Полностью реализовать программу не удалось, по неизвестным причинам.