Kategorie: Anzeigemodule
Schlagwörter: LCD I2C
Ziel des Projekts
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.
Auf dem LCD:
Benötigte Bauteile
- ⇒4-zeiliges LCD mit I²C-Schnittstelle
- Leitungsdrähte
Benötigte Bibliothek
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
Das Programm
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.
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#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:
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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:
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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.
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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.
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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.
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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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