如何使用Arduino構(gòu)建一個計算器

編程總是很有趣，如果你剛剛開始嵌入式編程，Arduino是一個很好的平臺。在本教程中，我們將使用 Arduino 構(gòu)建自己的計算器。這些值可以通過鍵盤（4×4 鍵盤）發(fā)送，結(jié)果可以在LCD 屏幕上查看（16×2 點陣）。該計算器可以執(zhí)行簡單的運算，例如整數(shù)的加法，減法，乘法和除法。但是一旦你理解了這個概念，你甚至可以使用Arduino的內(nèi)置函數(shù)實現(xiàn)科學(xué)函數(shù)。

在本項目結(jié)束時，您將了解如何將 16x2 LCD 和鍵盤與 Arduino 一起使用，以及使用現(xiàn)成的庫為它們編程是多么容易。

所需材料：

Arduino Uno （任何版本都可以）

16×2 液晶顯示屏

4×4 鍵盤

9V電池

試驗板和連接線

電路圖：

上面給出了這個Arduino計算器項目的完整電路圖。電路圖中顯示的+5V和接地連接可以從Arduino的5V和接地引腳獲得。Arduino本身可以從筆記本電腦或通過DC插孔使用12V適配器或9V電池供電。

我們使用Arduino以4位模式操作LCD，因此只有LCD的最后四個數(shù)據(jù)位連接到Arduino。鍵盤將有 8 個輸出引腳，必須從引腳 0 連接到引腳 7，如上所示。您可以使用以下連接表來驗證您與Arduino的連接，也可以檢查4x4鍵盤與Arduino的接口。

如果有任何連接到引腳 0 和 pin1 的內(nèi)容，某些 Arduino 板可能會在上傳程序時顯示錯誤，因此，如果您遇到任何問題，只需在上傳程序時刪除鍵盤即可。

連接完成后，您的硬件將如下所示

Arduino計算器程序：
該項目的完整Arduino程序在本項目結(jié)束時給出。代碼被分成有意義的小塊，并在下面解釋。

如前所述，我們將使用庫將LCD和鍵盤與Arduino連接。因此，讓我們先將它們添加到Arduino IDE中。默認(rèn)情況下，LCD庫已包含在Arduino中，因此我們不必?fù)?dān)心。對于鍵盤庫，單擊鏈接以從Github下載。您將獲得一個 ZIP 文件，然后通過 Sketch -> Include Library -> 添加.ZIP文件并將位置指向此下載文件添加到 Arduino。完成后，我們就可以進行編程了。

盡管我們使用了一個庫來使用鍵盤，但我們不得不提到一些關(guān)于Arduino鍵盤的細(xì)節(jié)（如下所示）。變量 ROWS 和 COLS 將告訴我們的鍵盤有多少行和列，鍵盤映射顯示按鍵在鍵盤上出現(xiàn)的順序。我在這個項目中使用的鍵盤如下所示，鍵映射也表示相同。

下面我們進一步提到了鍵盤使用可變數(shù)組 rowPins 和 colPin 連接到哪些引腳。

const byte ROWS = 4; // Four rows
const byte COLS = 4; // Three columns

// Define the Keymap
char keys[ROWS][COLS] = {
{'1','2','3','A'},
{'4','5','6','B'},
{'7','8','9','C'},
{'*','0','#','D'}
};
byte rowPins[ROWS] = { 0, 1, 2, 3 };// Connect keypad ROW0, ROW1, ROW2 and ROW3 to these Arduino pins.
byte colPins[COLS] = { 4, 5, 6, 7 }; // Connect keypad COL0, COL1 and COL2 to these Arduino pins.
一旦我們提到了我們正在使用的鍵盤類型及其連接方式，我們就可以使用以下行使用這些詳細(xì)信息創(chuàng)建鍵盤

Keypad kpd = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS ); // Create the Keypad
同樣，我們還必須告訴LCD連接到Arduino的哪些引腳。根據(jù)我們的電路圖，定義如下

const int rs = 8, en = 9, d4 = 10, d5 = 11, d6 = 12, d7 = 13; //Pins to which LCD is connected
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7); //create the LCD
在設(shè)置函數(shù)中，我們只顯示項目的名稱，然后繼續(xù)主項目所在的 while 循環(huán)。

基本上，我們必須檢查鍵盤上是否鍵入了任何內(nèi)容，如果鍵入，我們必須識別正在鍵入的內(nèi)容，然后在按下“=”時將其轉(zhuǎn)換為變量，我們必須計算結(jié)果，然后最終將其顯示在LCD上。這正是循環(huán)函數(shù)內(nèi)部所做的，如下所示

key = kpd.getKey(); //storing pressed key value in a char

if (key!=NO_KEY)
DetectButtons();

if (result==true)
CalculateResult();

DisplayResult();
使用注釋行解釋每個函數(shù)內(nèi)部發(fā)生的情況，瀏覽下面的完整代碼，擺弄它以了解它的實際工作原理。

Arduino計算器的模擬：

我們也可以嘗試使用 Proteus 軟件模擬項目。Proteus本身沒有Arduino組件，但可以輕松下載并添加到其庫中。在Proteus上安裝Arduino組件后，只需添加字母數(shù)字LCD和鍵盤即可進行連接，如電路圖所示。

然后從這里下載十六進制文件，并通過雙擊Proteus將其添加到Arduino中，并將“程序文件”指向此下載的十六進制文件。模擬的快照如下所示，完整的工作顯示在下面的視頻中。

注意：給出的十六進制文件與下面給出的程序的原始文件不同。由于仿真鍵盤的鍵盤映射和實際硬件鍵盤的鍵盤映射是不同的。

Arduino計算器的工作：

按照電路圖進行連接并上傳下面的代碼。如果顯示錯誤，請確保已按照上面給出的說明添加了庫。您還可以嘗試模擬以檢查問題是否出在您的硬件上。如果一切都按預(yù)期完成，那么您的硬件將如下所示，LCD 顯示此

由于此處使用的鍵盤上沒有適當(dāng)?shù)臉?biāo)記，因此我假設(shè)字母表是下面列出的運算符

您可以使用標(biāo)記來覆蓋每個按鈕實際表示的內(nèi)容。

完成后，您可以直接開始使用計算器。鍵入數(shù)字，將出現(xiàn)在第二行，按操作數(shù)并鍵入第二個數(shù)字，最后按“#”鍵獲得結(jié)果。