Rotačný enkodér

Záverečný projekt predmetu MIPS / LS2023 - Viktor Fos

Zadanie

Rotačný enkóder - vytvorime program pre zadávanie hodnoty nejakej veličiny na LCD displeji pomocou tohoto enkodéra. Jednoduché menu, výber hodnoty a zadávanie číselnej veličiny so zmenou nahor/nadol a potvrdenie stlačením.

Vývojová doska ACROB.

Literatúra:

• Dokumentácia k Rotačnemu enkóderu
• Dokumentácia k LCD display-u

Analýza a opis riešenia

Najprv som podľa schémy zapojenia pripojil LCD displej a rotačný enkoder na dosku Arduino Uno.

Schéma zapojenia

Algoritmus a program

Algoritmus programu je....

AVR C-codeArduino

#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <util/delay.h>


#define clk_pin PB3
#define data_pin PB4
#define swt_pin PB5

volatile int poutput;
volatile int counter = 0;
volatile bool buttonPressed = false;


enum MenuState { MENU_MAIN, MENU_VALUE };
volatile MenuState menuState = MENU_MAIN;


void initLCD()
{
   
    DDRD |= (1 << PD0) | (1 << PD1) | (1 << PD2) | (1 << PD3) | (1 << PD4) | (1 << PD5);
    
    
    PORTD = 0x20;
    PORTD |= 0x04;
    PORTD &= ~0x04;
    
    
    sendLCDCommand(0x28);
    
  
    sendLCDCommand(0x0C);
    
    sendLCDCommand(0x01);
    
    
    DDRB &= ~(1 << clk_pin) & ~(1 << data_pin) & ~(1 << swt_pin);
    PORTB |= (1 << clk_pin) | (1 << data_pin) | (1 << swt_pin);
    
    
    poutput = PINB & (1 << clk_pin);
}


void sendLCDCommand(uint8_t command)
{
    PORTD = (command & 0xF0);
    PORTD &= ~(1 << PD4);
    PORTD |= (1 << PD5);
    _delay_us(1);
    PORTD &= ~(1 << PD5);
    
    PORTD = ((command << 4) & 0xF0);
    PORTD &= ~(1 << PD4);
    PORTD |= (1 << PD5);
    _delay_us(1);
    PORTD &= ~(1 << PD5);
    
    _delay_us(40);
}


void sendLCDData(uint8_t data)
{
    PORTD = (data & 0xF0);
    PORTD |= (1 << PD4);
    PORTD |= (1 << PD5);
    _delay_us(1);
    PORTD &= ~(1 << PD5);
    
    PORTD = ((data << 4) & 0xF0);
    PORTD |= (1 << PD4);
    PORTD |= (1 << PD5);
    _delay_us(1);
    PORTD &= ~(1 << PD5);
    
    _delay_us(40);
}


void updateCounterDisplay()
{
    sendLCDCommand(0x80 | 0x40); 
    sendLCDData('P');
    sendLCDData('o');
    sendLCDData('s');
    sendLCDData('i');
    sendLCDData('t');
    sendLCDData('i');
    sendLCDData('o');
    sendLCDData('n');
    sendLCDData(':');
    
    sendLCDCommand(0x80 | 0x40 | 0x09);  
    sendLCDData(' ');
    sendLCDData(' ');
    sendLCDData(' ');
    sendLCDData(' ');
    sendLCDData(' ');
    sendLCDData(' ');
    sendLCDData(' ');
    sendLCDData(' ');
    
    sendLCDCommand(0x80 | 0x40 | 0x09);  
    sendLCDData((counter / 100) + '0');
    sendLCDData(((counter / 10) % 10) + '0');
    sendLCDData((counter % 10) + '0');
}


void handleMainMenu()
{
    if ((PINB & (1 << clk_pin)) != poutput)
    {
        if ((PINB & (1 << data_pin)) != poutput)
        {
            counter++;
        }
        else
        {
            counter--;
        }
        updateCounterDisplay();
    }
    
    poutput = PINB & (1 << clk_pin);
    
    if ((PINB & (1 << swt_pin)) == 0 && !buttonPressed)
    {
        buttonPressed = true;
        sendLCDCommand(0x01);  
        sendLCDData('P');
        sendLCDData('r');
        sendLCDData('e');
        sendLCDData('s');
        sendLCDData('s');
        sendLCDData('e');
        sendLCDData('d');
        _delay_ms(500);
        sendLCDCommand(0x01); 
        menuState = MENU_VALUE;
        updateCounterDisplay();
    }
    else if ((PINB & (1 << swt_pin)) != 0)
    {
        buttonPressed = false;
    }
}


void handleValueMenu()
{
    if ((PINB & (1 << clk_pin)) != poutput)
    {
        if ((PINB & (1 << data_pin)) != poutput)
        {
            counter++;
        }
        else
        {
            counter--;
        }
        sendLCDCommand(0x80 | 0x40);  
        sendLCDData('P');
        sendLCDData('o');
        sendLCDData('s');
        sendLCDData('i');
        sendLCDData('t');
        sendLCDData('i');
        sendLCDData('o');
        sendLCDData('n');
        sendLCDData(':');
        
        sendLCDCommand(0x80 | 0x40 | 0x09);  
        sendLCDData((counter / 100) + '0');
        sendLCDData(((counter / 10) % 10) + '0');
        sendLCDData((counter % 10) + '0');
    }
    
    poutput = PINB & (1 << clk_pin);
    
    if ((PINB & (1 << swt_pin)) == 0 && !buttonPressed)
    {
        menuState = MENU_MAIN;
        sendLCDCommand(0x01);  
        sendLCDData('V');
        sendLCDData('a');
        sendLCDData('l');
        sendLCDData('u');
        sendLCDData('e');
        sendLCDData(' ');
        sendLCDData('e');
        sendLCDData('n');
        sendLCDData('t');
        sendLCDData('e');
        sendLCDData('r');
        sendLCDData('e');
        sendLCDData('d');
        sendLCDCommand(0x80 | 0x40);  
        sendLCDData(' ');
        sendLCDData(' ');
        sendLCDData(' ');
        sendLCDData(' ');
        sendLCDData(' ');
        sendLCDData(' ');
        sendLCDData(' ');
        sendLCDData(' ');
        sendLCDCommand(0x01);
        sendLCDData(' ');
        sendLCDData('R');
        sendLCDData('o');
        sendLCDData('t');
        sendLCDData('a');
        sendLCDData('r');
        sendLCDData('y');
        sendLCDData(' ');
        sendLCDData('E');
        sendLCDData('n');
        sendLCDData('c');
        sendLCDData('o');
        sendLCDData('d');
        sendLCDData('e');
        sendLCDData('r');
        sendLCDData(' ');
        sendLCDData(' ');
        sendLCDData(' ');
        sendLCDData(' ');
        sendLCDData(' ');
        sendLCDData(' ');
        sendLCDData(' ');
        sendLCDData(' ');
        updateCounterDisplay();
    }
    else if ((PINB & (1 << swt_pin)) != 0)
    {
        buttonPressed = false;
    }
}

// Hlavní smyčka programu
int main(void)
{
    initLCD();
    sei();  
    
    while (1)
    {
        switch (menuState)
        {
            case MENU_MAIN:
                handleMainMenu();
                break;
            case MENU_VALUE:
                handleValueMenu();
                break;
        }
    }
}

#include <LiquidCrystal.h>

const int clk = 3;
const int data = 4;
const int swt = 5;

int poutput;
int counter = 0;
bool buttonPressed = false;

enum MenuState { MENU_MAIN, MENU_VALUE };
MenuState menuState = MENU_MAIN;

LiquidCrystal lcd(0, 1, 8, 9, 10, 11);

void setup() {
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.print(" Rotary Encoder ");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("  With Arduino  ");
  delay(2000);
  lcd.clear();

  pinMode(clk, INPUT);
  pinMode(data, INPUT);
  pinMode(swt, INPUT_PULLUP);

  poutput = digitalRead(clk);
}

void loop() {
  switch (menuState) {
    case MENU_MAIN:
      handleMainMenu();
      break;
    case MENU_VALUE:
      handleValueMenu();
      break;
  }
}

void handleMainMenu() {
  if (digitalRead(clk) != poutput) {
    if (digitalRead(data) != poutput) {
      counter++;
    } else {
      counter--;
    }
    updateCounterDisplay();
  }

  poutput = digitalRead(clk);

  if (digitalRead(swt) == LOW && !buttonPressed) {
    buttonPressed = true;
    lcd.clear();
    lcd.print("Pressed");
    delay(500);
    lcd.clear();
    menuState = MENU_VALUE;
    updateCounterDisplay();
  } else if (digitalRead(swt) == HIGH) {
    buttonPressed = false;
  }
}

void handleValueMenu() {
  if (digitalRead(clk) != poutput) {
    if (digitalRead(data) != poutput) {
      counter++;
    } else {
      counter--;
    }
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("Position: ");
    lcd.print(counter);

    lcd.setCursor(9, 1);
    lcd.print("       ");  // Clear the previous position

    lcd.setCursor(9, 1);
    lcd.print(counter);
  }

  poutput = digitalRead(clk);

  if (digitalRead(swt) == LOW && !buttonPressed) {
    menuState = MENU_MAIN;
    lcd.clear();
    lcd.print("Value entered:");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print(counter);
    delay(2000);
    lcd.clear();
    lcd.print(" Rotary Encoder ");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("  With Arduino  ");
    delay(2000);
    lcd.clear();
    updateCounterDisplay();
  } else if (digitalRead(swt) == HIGH) {
    buttonPressed = false;
  }
}

void updateCounterDisplay() {
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Position: ");
  lcd.print(counter);

  lcd.setCursor(9, 1);
  lcd.print("       ");  // Clear the previous position

  lcd.setCursor(9, 1);
  lcd.print(counter);
}

Tento program riadi LCD displej a rotujúci enkodér pomocou AVR studia. Po inicializácii LCD displeja a nastavení pinov pre enkodér, program prechádza cez hlavnú slučku, kde sa kontinuálne vykonáva obsluha stavového automatu. Stavový automat má dva stavy: MENU_MAIN (hlavné menu) a MENU_VALUE (menu pre zmenu hodnoty).

V stave MENU_MAIN sa program sleduje rotáciu enkodéra a na základe smeru rotácie sa upravuje hodnota premennej counter. Ak je stlačené tlačidlo enkodéra, program prechádza do stavu MENU_VALUE.

V stave MENU_VALUE sa program opäť sleduje rotáciu enkodéra a upravuje hodnotu counter. Zároveň sa na LCD displej vypisuje text "Pozition:" a za ním aktuálna hodnota counter. Ak je stlačené tlačidlo enkodéra, program sa vráti do stavu MENU_MAIN.

Celkovo program zabezpečuje riadenie LCD displeja a rotujúceho enkodéra, pričom aktualizuje hodnotu na displeji podľa rotácie enkodéra a umožňuje zmenu hodnoty pomocou stlačenia tlačidla enkodéra. zdrojaky.zip:

Zdrojový kód: zdrojaky.zip

Overenie

Program overujeme tak, že najprv restartujeme Arduino dosku, kde nám na LCD displeji vyškrtne "Rotary Encoder With Arduino". Následne sa nám na obrazovke zjavuje text "Pressed" a potom "Position: 0". V momente, keď začneme otáčať enkóderom, začne sa meniť aj hodnota na LCD displeji, ktorá bola na začiatku 0. Keď prídeme k nejakej vybranej pozícii na enkóderi, stlačíme tlačidlo a na LCD displeji sa nám zobrazí "Value Entered" a posledná zadaná hodnota.

Aplikácia.

Video:

Kľúčové slová 'Category', ktoré sú na konci stránky nemeňte.