Das Ergebnis der im Seriellen Monitor eingegebenen Rechnungen werden im Seriellen Monitor und auf einem LCD angezeigt.
Du kannst das Programm auch nur mit dem Arduino verwenden.
So sieht es aus:
Auf dem LCD:
Im Seriellen Monitor:
Schließe das LCD an:
⇒LCD
Normalerweise wäre eine komplexe Verkabelung zum Betrieb eines LCDs nötig. Der ⇒I2C-Bus regelt über einen eigenen Mikroprozessor die Kommunikation der Datenleitungen untereinander. Es werden deshalb nur vier Anschlüsse benötigt.
Die Helligkeit kann mit einem Potentiometer auf der Rückseite des LCDs eingestellt werden.
Bevor du starten kannst musst du eine Bibliothek installieren:
oder: Sketch -> Bibliothek einbinden -> Bibliotheken verwalten
Benötigte Bauteile:
- 4‑zeiliges LCD mit I²C-Schnittstelle
- Leitungsdrähte
Schaltpläne
Arduino UNO
schwarz GND
rot 5V
grün A4
gelb A5
Wemos D1 Mini
schwarz GND
rot 5V
grün D2
gelb D1
NodeMCU
schwarz GND
rot 5V
grün D2
gelb D1
ESP32-Wroom
schwarz GND
rot 5V
grün 21
gelb 22
XIAO-ESP32-C3
schwarz GND
rot 5V
grün D4
gelb D5
ESP32-C6
schwarz GND
rot 5V
grün 23
gelb 22
Vorgaben, die beachtet werden sollen:
- Der Datentyp float rechnet mit einfacher Genauigkeit. Deshalb werden lediglich zwei Nachkommastellen berechnet.
- Für Dezimalzahlen wird die Punkt-Notation (2.5 statt 2,5) verwendet. Eingabe und Ausgabe sollen aber mit Komma erfolgen.
- Wenn das Ergebnis eine natürlich Zahl ist, sollen die Nachkommastellen abgeschnitten werden.
Binde die benötigte Bibliothek ein und definiere die Variablen.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | #include “LCDIC2.h” // LCD Adresse/Namen festlegen LCDIC2 lcd(0x27, 20, 4); String Eingabe; String Rechnung; float Ergebnis; // Fehlervariablen für gefundenen Buchstaben oder Division durch 0 bool BuchstabeGefunden = false; bool DivisionNull = false; |
Der setup-Teil. Beachte die Kommentare.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 | void setup() { Serial.begin(9600); // auf serielle Verbindung warten while (!Serial); delay(1000); // LCD einschalten lcd.begin(); // Cursor “verstecken” lcd.setCursor(false); // Erklärung anzeigen Serieller Monitor Serial.println(“Taschenrechner”); Serial.println(“_______________________”); Serial.println(“+\tAddition”); Serial.println(“-\tSubtraktion”); Serial.println(“*\tMultiplikation”); Serial.println(“:\tDivision”); Serial.println(“_______________________”); // LCD lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(“+ Addition”); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(“- Subtraktion”); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print(“* Multiplikation”); lcd.setCursor(0, 3); lcd.print(“: Division”); } |
Der loop-Teil. Beachte die Kommentare:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 | void loop() { String GleichZeichen = ” = “; lcd.setCursor(0, 0); while (Serial.available() > 0) { // solange lesen, bis return \n = return eingegeben wurde Eingabe = Serial.readStringUntil(‘\n’); // das letzte Zeichen ist return = \n -> soll entfernt werden (-1) Eingabe = Eingabe.substring(0, Eingabe.length() - 1); lcd.clear(); // Addition // “+” Zeichen suchen if (Eingabe.indexOf(‘+’) > 0) { int PlusZeichen = Eingabe.indexOf(‘+’); // erster Summand: von 0 bis zur Position des Pluszeichens String SummandEins = Eingabe.substring(0, PlusZeichen); // Leerzeichen entfernen SummandEins.trim(); // für die Rechnung , durch . ersetzen SummandEins.replace(“,”, “.”); // zweiter Summand: von der Position hinter dem Pluszeichen // bis zum letzten Zeichen String SummandZwei = Eingabe.substring(PlusZeichen + 1, Eingabe.length()); // Leerzeichen entfernen SummandZwei.trim(); // für die Rechnung , durch . ersetzen SummandZwei.replace(“,”, “.”); // rechnen Ergebnis = SummandEins.toFloat() + SummandZwei.toFloat(); // prüfen, ob Ergebnis eine natürliche Zahl String StringPruefen = NullEntfernen(String(Ergebnis)); // String Rechnung “zusammenbauen” Rechnung = SummandEins + ” + ” + SummandZwei + GleichZeichen + String(StringPruefen); // . durch , ersetzen Rechnung.replace(“.”, “,”); BuchstabeGefunden = BuchstabeSuchen(SummandEins + SummandZwei); } // Subtraktion // “-” Zeichen suchen if (Eingabe.indexOf(‘-’) > 0) { int MinusZeichen = Eingabe.indexOf(‘-’); // Minuend: von 0 bis zur Position des Minuszeichens String Minuend = Eingabe.substring(0, MinusZeichen); // Leerzeichen entfernen Minuend.trim(); // für die Rechnung , durch . ersetzen Minuend.replace(“,”, “.”); // Subtrahend: von der Position hinter dem Minuszeichen // bis zum letzten Zeichen String Subtrahend = Eingabe.substring(MinusZeichen + 1, Eingabe.length()); // Leerzeichen entfernen Subtrahend.trim(); // für die Rechnung , durch . ersetzen Subtrahend.replace(“,”, “.”); // rechnen Ergebnis = Minuend.toFloat() - Subtrahend.toFloat(); // prüfen, ob Ergebnis eine natürliche Zahl String StringPruefen = NullEntfernen(String(Ergebnis)); // String Rechnung “zusammenbauen” Rechnung = Minuend + ” — ” + Subtrahend + GleichZeichen + String(StringPruefen); Rechnung.replace(“.”, “,”); // nach Buchstaben suchen BuchstabeGefunden = BuchstabeSuchen(Subtrahend + Minuend); } // Multiplikation // “*” Zeichen suchen if (Eingabe.indexOf(‘*’) > 0) { int MalZeichen = Eingabe.indexOf(‘*’); // erster Faktor: von 0 bis zur Position des Malzeichens String FaktorEins = Eingabe.substring(0, MalZeichen); // Leerzeichen entfernen FaktorEins.trim(); // für die Rechnung , durch . ersetzen FaktorEins.replace(“,”, “.”); // zweiter Faktor: von der Position hinter dem Malzeichen // bis zum letzten Zeichen String FaktorZwei = Eingabe.substring(MalZeichen + 1, Eingabe.length()); // Leerzeichen entfernen FaktorZwei.trim(); // für die Rechnung , durch . ersetzen FaktorZwei.replace(“,”, “.”); // rechnen Ergebnis = FaktorEins.toFloat() * FaktorZwei.toFloat(); // prüfen, ob Ergebnis eine natürliche Zahl String StringPruefen = NullEntfernen(String(Ergebnis)); // String Rechnung “zusammenbauen” Rechnung = FaktorEins + ” * ” + FaktorZwei + GleichZeichen + String(StringPruefen); Rechnung.replace(“.”, “,”); } // Division // “/” Zeichen suchen if (Eingabe.indexOf(‘:’) > 0) { int GeteiltZeichen = Eingabe.indexOf(‘:’); // Dividend: von 0 bis zur Position des Geteiltzeichens String Dividend = Eingabe.substring(0, GeteiltZeichen); // Leerzeichen entfernen Dividend.trim(); Dividend.replace(“,”, “.”); // Divisor: von der Position hinter dem Geteiltzeichen // bis zum letzten Zeichen String Divisor = Eingabe.substring(GeteiltZeichen + 1, Eingabe.length()); // Leerzeichen entfernen Divisor.trim(); Divisor.replace(“,”, “.”); /* String Rechnung “zusammenbauen” Besonderheit: das Ergebnis einer Division kann eine Kommazahl sein -> Datentyp float -> Kommazahlen Ergebnis zeigt nur 2 Nachkommastellen */ // Division durch 0 nicht möglich if (Divisor == “0”) { DivisionNull = true; // String Rechnung ohne Ergebnis “zusammenbauen” Rechnung = Dividend + ” : ” + Divisor + GleichZeichen; } // Divisor != 0 -> rechnen else { Ergebnis = Dividend.toFloat() / Divisor.toFloat(); String StringPruefen = NullEntfernen(String(Ergebnis)); // String Rechnung “zusammenbauen” Rechnung = Dividend + ” : ” + Divisor + GleichZeichen + String(StringPruefen); BuchstabeGefunden = BuchstabeSuchen(Dividend + Divisor); // . durch , ersetzen Rechnung.replace(“.”, “,”); } } // wenn kein Buchstabe gefunden wurde oder Divisor != 0 -> Rechnung ausgeben if (!BuchstabeGefunden && !DivisionNull) RechnungAusgeben(); // Division durch 0 -> Meldung anzeigen if (DivisionNull) { Serial.println(Rechnung); Serial.println(“Division durch 0 ist verboten ;-)”); lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(Rechnung); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(“Divison durch 0”); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print(“ist verboten ;-)”); } // Buchstabe eingegeben -> Meldung anzeigen if (BuchstabeGefunden) { Rechnung = Rechnung.substring(0, Rechnung.indexOf(‘=’)); Serial.println(Rechnung); Serial.println(“Buchstaben sind nicht erlaubt ;-)”); lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(Rechnung); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(“Buchstaben sind ”); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print(“nicht erlaubt ;-)”); } // Eingaben löschen, Fehlervariablen auf false setzen Rechnung = “”; Eingabe = “”; DivisionNull = false; BuchstabeGefunden = false; } } |
Die Funktion RechnungAusgeben() zeigt die Rechnung und das Ergebnis im Seriellen Monitor und auf dem LCD an.
Für die Anzeige auf dem LCD gibt es noch eine Besonderheit:
Wenn die Rechnung 20 Zeichen überschreitet, wird sie vor dem =-Zeichen umgebrochen.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 | void RechnungAusgeben() { // Ausgabe Serieller Monitor Serial.println(Rechnung); // Ausgabe LCD lcd.clear(); // Ergebnis zu String umwandeln, damit die Länge bestimmt werden kann String LaengeErgebnis = String(Ergebnis); lcd.setCursor(0, 0); int laenge = Rechnung.length(); // wenn die Länge der Rechnung > 20 if (laenge > 20) { // Position des =-Zeichen bestimmen int GleichZeichen = Rechnung.indexOf(‘=’); // Rechnung bis =-Zeichen anzeigen lcd.print(Rechnung.substring(0, GleichZeichen + 1 )); // Ergebnis anzeigen lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(Rechnung.substring(GleichZeichen + 2, Rechnung.length())); } // Rechnung passt in eine Zeile else lcd.print(Rechnung); } |
Jetzt fehlt nur noch die Funktion, mit deren Hilfe geprüft wird, ob in der Rechnung Buchstaben vorhanden sind.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 | bool BuchstabeSuchen(String Pruefen) { bool BuchstabeGefunden = false; // wenn das Zeichen im zu prüfenden String ein Buchstabe (isAlpha) ist // -> BuchstabeGefunden = true for (int zaehler = 0; zaehler < Pruefen.length(); zaehler++) { if (isAlpha(Pruefen.charAt(zaehler))) { BuchstabeGefunden = true; // nicht weiter suchen Schleife verlassen break; } } return BuchstabeGefunden; } |
Die Funktion NullEntfernen() testet, ob das Ergebnis eine natürliche Zahl ist – die beiden Nackommenstellen sind 0 — und schneidet die Nachkommastellen ab.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 | String NullEntfernen(String PruefString) { String TestString; // Leerzeichen entfernen PruefString.replace(“ “, “”); // wenn die letzten Ziffern 00 sind -> Ergebnis ist natürliche Zahl if (PruefString.indexOf(“.00”) > 0) { TestString = PruefString.substring(0, PruefString.indexOf(“.00”)); } // Nachkommastellen > 0 else TestString = PruefString; return TestString; } |
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