آموزش ساخت ماشین حساب با آردوینو

در این مقاله، قصد داریم آموزش ساخت ماشین حساب با آردوینو و صفحه کلید ۴ *۴ را توضیح دهیم. اطلاعات از طریق کیپد ارسال و نتیجه روی یک LCD نمایش داده می شود. این ماشین حساب عملیات ساده مانند جمع، تفریق، ضرب و تقسیم را پشتیبانی می کند. حتی می توانید با تغییرات اندک عملیات پیچیده ریاضی را نیز با این ماشین حساب پیاده سازی کنید.

در پایان این پروژه نحوه کار با LCD و صفحه کلید و برنامه نویسی آنها با آردوینو را خواهید آموخت.

وسال مورد نیاز پروژه ساخت ماشین حساب با آردوینو

آردوینو UNO : 1 عدد
۱۶×۲ LCD Display : 1 عدد
۴×۴ Keypad : 1 عدد
بردبورد : 1 عدد
باطری ۹ ولت : 1 عدد
سیم : 1 عدد

مدار آموزش ساخت ماشین حساب با آردوینو

اتصالات :

مدار کامل پروژه ماشین حساب آردوینو در تصویر بالا آماده است. سیم قرمز رنگ به پین ۵ ولت آردوینو و سیم مشکی به پین GND متصل است. برد آردوینو می توانید از طریق اتصال به کامپیوتر یا یک آداپتور ۱۲ ولت یا باطری کتابی ۹ ولت تغذیه شود.

در این پروژه ما از حالت ۴ بیتی LCD با آردوینو استفاده کردیم بنابراین ۴ بیت دیتای آخر LCD به آردوینو متصل شده است.

کیبورد ۸ پین خروجی دارد که مطابق تصویر باید به پین های ۰ تا ۷ آردوینو متصل شوند. جدول زیر اتصالات مدار را نشان می دهد.

نام پین در آردوینو	اتصال
D0	پین اول کیبورد
D1	پین دوم کیبورد
D2	پین سوم کیبورد
D3	پین چهارم کیبورد
D4	پین پنجم کیبورد
D5	پین ششم کیبورد
D6	پین هفتم کیبورد
D7	پین هشتم کیبورد
D8	پین رجیستر LCD – پین شماره ۴
D9	پین شماره ۶ LCD – فعال
D10	پین دیتا – شماره ۱۱
D11	پین دیتا – شماره ۱۱
D12	پین دیتا – شماره ۱۱
D13	پین دیتا – شماره ۱۱
+۵V	متصل به پین Vdd LCD – پین شماره ۲
Ground	متصل به پین های Vss,Vee و RW ( پین ۱ و ۳ و ۵ )

در صورت وجود اتصال هرچیزی به پین شماره ۰ و ۱ آردوینو، برخی از بردها ممکن است موقع آپلود خطا ایجاد شود. در صورت برخورد با این مورد کافیست هنگام آپلود برنامه صفحه کلید را جدا کنید.

پس از اتصال سخت افزار شما مشابه تصویر زیر خواهد بود :

برنامه ماشین حساب آردوینو:

کد کامل برنامه ماشین حساب آردوینو در انتهای مقاله آماده است. توضیحات قسمت های مختلف آمده است. ابتدا باید کتابخانه LCD و کتابخانه صفحه کلید را به آردوینو اضافه کنیم. کتابخانه LCD به صورت پیش فرض در IDE آردوینو اضافه شده است. کتابخانه Keypad را می توانید از GitHUB یا اینجا دانلود کنید.

توجه : به منظور راحتی کاربران و اطمینان از حذف نشدن فایل ها‌، یک نسخه از کتابخانه ها در وب سایت آپلود می شوند اما توصیه ما این است که در صورت امکان همواره آخرین نسخه را از مرجع اصلی دانلود کنید.

پس از دریافت فایل zip وارد منوی Sketch و سپس Include Library شوید. روی Add .zip file کلیک کنید و فایل دانلود شده را انتخاب کنید. با وجود اینکه از کتابخانه keypad استفاده می کنیم اما لازم است جزییاتی را در خصوص استفاده از صفحه کلید توضیح دهیم. متغیرهای ROWS و COLS مشخص می کند که صفحه کلید چه تعداد ردیف و ستون دارد. متغیر keymap ترتیب حضور کلیدها در صفحه کلید را مشخص می کند. keymap صفحه کلیدی که در این پروژه استفاده کردیم نیز در کد زیر آمده است :

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

// Define the Keymap
char keys[ROWS][COLS] = {
  {'۱','۲','۳','A'},
  {'۴','۵','۶','B'},
  {'۷','۸','۹','C'},
  {'*','۰','#','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.

const byte ROWS = 4; // Four rows

const byte COLS = 4; // Three columns

// Define the Keymap

char keys[ROWS][COLS] = {

{'۱','۲','۳','A'},

{'۴','۵','۶','B'},

{'۷','۸','۹','C'},

{'*','۰','#','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.

پس از تعریف متغیر های بالا، از آنها به این صورت استفاده می کنیم :

Keypad kpd = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS ); //  Create the Keypad

1	Keypad kpd = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS ); // Create the Keypad

به صورت مشابه باید مشخص کنیم که چه پین های از آدوینو به LCD متصل شده است. طبق مداری که در این پروژه بستیم کد به این صورت می شود:

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

1 2	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

در داخل تابع setup، مقداردهی و وضعیت اولیه LCD را انجام می دهیم.

در تابع loop اساسا، کاری که باید انجام شود این است که هر چیزی که در کیبورد تایپ می شود را بررسی و برای انجام عملیات ریاضی آماده سازی کنیم. هنگام فشردن دکمه = باید نتیجه را در خروجی چاپ کنیم.

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

if (key!=NO_KEY)
DetectButtons();

if (result==true)
CalculateResult();

DisplayResult();

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

if (key!=NO_KEY)

DetectButtons();

if (result==true)

CalculateResult();

DisplayResult();

توضیحات مربوط به هر تابع به صورت کامنت در داخل کد آمده است. اگر در خصوص هر قسمت از کد مشکلی داشتید از طریق نظرات با ما در ارتباط باشید.

شبیه سازی ماشین حساب آردوینو در نرم افزار Proteus

می توانید این پروژه را در نرم افزار پروتئوس شبیه سازی کنید. پروتئوس کامپوننت آردوینو ندارد، اما می توانید کتابخانه آن را دانلود و نصب کنید. پس از نصب کتابخانه آردوینو، Alphanumeric LCD و Keypad را اضافه و اتصالات را طبق دیاگرام انجام دهید. سپس فایل hex را دانلود و با دابل کلیک روی برد آردوینو در پروتئوس و انتخاب program file اضافه کنید.

توجه : با توجه به تفاوت صفحه کلید شبیه سازی با سخت افزار مورد استفاده، فایل hex ارائه شده با فایل برنامه متفاوت است.

نحوه کار ماشین حساب آردوینو

پس از ایجاد اتصالات طبق دیاگرم و آپلود کد کامل برنامه که در انتهای این مقاله آمده است، خروجی کار شما باید چیزی شبیه تصویر زیر باشد :

با توجه به اینکه صفحه کلید استفاده شده برای این منظور استفاده نشده است، از حروف الفبای صفحه کلید طبق جدول زبر استفاده کردیم :

کلید	کاربرد
“A”	جمع
“B”	تفریق
“C”	ضرب
“D”	تقسیم
“*”	پاک کردن صفحه
“#”	مساوی

می توانید با یک ماژیک عملیات مورد نظر را روی صفحه کلید نشانه گذاری کنید.

اعداد و عملگر را با صفحه کلید تایپ کنید و در نهایت دکمه # یا مساوی را بزنید و نتیجه را مشاهده کنید.

/*
 * Arduino Keypad calculator Program
 */

#include <LiquidCrystal.h> //Header file for LCD from https://www.arduino.cc/en/Reference/LiquidCrystal
#include <Keypad.h> //Header file for Keypad from https://github.com/Chris--A/Keypad

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

// Define the Keymap
char keys[ROWS][COLS] = {

  {'۷','۸','۹','D'},

  {'۴','۵','۶','C'},

  {'۱','۲','۳','B'},

  {'*','۰','#','A'}

};

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.

Keypad kpd = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS ); //  Create the Keypad

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);

 long Num1,Num2,Number;
 char key,action;
 boolean result = false;
 
void setup() {
  lcd.begin(16, 2); //We are using a 16*2 LCD display
  lcd.print("DIY Calculator"); //Display a intro message
  lcd.setCursor(0, 1);   // set the cursor to column 0, line 1
  lcd.print("-Educator.ir"); //Display a intro message 

   delay(2000); //Wait for display to show info
    lcd.clear(); //Then clean it
}

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

if (key!=NO_KEY)
DetectButtons();

if (result==true)
CalculateResult();

DisplayResult();   
}

void DetectButtons()
{ 
     lcd.clear(); //Then clean it
    if (key=='*') //If cancel Button is pressed
    {Serial.println ("Button Cancel"); Number=Num1=Num2=0; result=false;}
    
     if (key == '1') //If Button 1 is pressed
    {Serial.println ("Button 1"); 
    if (Number==0)
    Number=1;
    else
    Number = (Number*10) + 1; //Pressed twice
    }
    
     if (key == '4') //If Button 4 is pressed
    {Serial.println ("Button 4"); 
    if (Number==0)
    Number=4;
    else
    Number = (Number*10) + 4; //Pressed twice
    }
    
     if (key == '7') //If Button 7 is pressed
    {Serial.println ("Button 7");
    if (Number==0)
    Number=7;
    else
    Number = (Number*10) + 7; //Pressed twice
    } 
  

    if (key == '0')
    {Serial.println ("Button 0"); //Button 0 is Pressed
    if (Number==0)
    Number=0;
    else
    Number = (Number*10) + 0; //Pressed twice
    }
    
     if (key == '2') //Button 2 is Pressed
    {Serial.println ("Button 2"); 
     if (Number==0)
    Number=2;
    else
    Number = (Number*10) + 2; //Pressed twice
    }
    
     if (key == '5')
    {Serial.println ("Button 5"); 
     if (Number==0)
    Number=5;
    else
    Number = (Number*10) + 5; //Pressed twice
    }
    
     if (key == '8')
    {Serial.println ("Button 8"); 
     if (Number==0)
    Number=8;
    else
    Number = (Number*10) + 8; //Pressed twice
    }   
  

    if (key == '#')
    {Serial.println ("Button Equal"); 
    Num2=Number;
    result = true;
    }
    
     if (key == '3')
    {Serial.println ("Button 3"); 
     if (Number==0)
    Number=3;
    else
    Number = (Number*10) + 3; //Pressed twice
    }
    
     if (key == '6')
    {Serial.println ("Button 6"); 
    if (Number==0)
    Number=6;
    else
    Number = (Number*10) + 6; //Pressed twice
    }
    
     if (key == '9')
    {Serial.println ("Button 9");
    if (Number==0)
    Number=9;
    else
    Number = (Number*10) + 9; //Pressed twice
    }  

      if (key == 'A' || key == 'B' || key == 'C' || key == 'D') //Detecting Buttons on Column 4
  {
    Num1 = Number;    
    Number =0;
    if (key == 'A')
    {Serial.println ("Addition"); action = '+';}
     if (key == 'B')
    {Serial.println ("Subtraction"); action = '-'; }
     if (key == 'C')
    {Serial.println ("Multiplication"); action = '*';}
     if (key == 'D')
    {Serial.println ("Devesion"); action = '/';}  

    delay(100);
  }
  
}

void CalculateResult()
{
  if (action=='+')
    Number = Num1+Num2;

  if (action=='-')
    Number = Num1-Num2;

  if (action=='*')
    Number = Num1*Num2;

  if (action=='/')
    Number = Num1/Num2; 
}

void DisplayResult()
{
  lcd.setCursor(0, 0);   // set the cursor to column 0, line 1
  lcd.print(Num1); lcd.print(action); lcd.print(Num2); 
  
  if (result==true)
  {lcd.print(" ="); lcd.print(Number);} //Display the result
  
  lcd.setCursor(0, 1);   // set the cursor to column 0, line 1
  lcd.print(Number); //Display the result
}

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

* Arduino Keypad calculator Program

#include <LiquidCrystal.h> //Header file for LCD from https://www.arduino.cc/en/Reference/LiquidCrystal

#include <Keypad.h> //Header file for Keypad from https://github.com/Chris--A/Keypad

const byte ROWS = 4; // Four rows

const byte COLS = 4; // Three columns

// Define the Keymap

char keys[ROWS][COLS] = {

{'۷','۸','۹','D'},

{'۴','۵','۶','C'},

{'۱','۲','۳','B'},

{'*','۰','#','A'}

};

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.

Keypad kpd = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS ); // Create the Keypad

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);

long Num1,Num2,Number;

char key,action;

boolean result = false;

void setup() {

lcd.begin(16, 2); //We are using a 16*2 LCD display

lcd.print("DIY Calculator"); //Display a intro message

lcd.setCursor(0, 1); // set the cursor to column 0, line 1

lcd.print("-Educator.ir"); //Display a intro message

delay(2000); //Wait for display to show info

lcd.clear(); //Then clean it

}

void loop() {

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

if (key!=NO_KEY)

DetectButtons();

if (result==true)

CalculateResult();

DisplayResult();

}

void DetectButtons()

{

lcd.clear(); //Then clean it

if (key=='*') //If cancel Button is pressed

{Serial.println ("Button Cancel"); Number=Num1=Num2=0; result=false;}

if (key == '1') //If Button 1 is pressed

{Serial.println ("Button 1");

if (Number==0)

Number=1;

else

Number = (Number*10) + 1; //Pressed twice

}

if (key == '4') //If Button 4 is pressed

{Serial.println ("Button 4");

if (Number==0)

Number=4;

else

Number = (Number*10) + 4; //Pressed twice

}

if (key == '7') //If Button 7 is pressed

{Serial.println ("Button 7");

if (Number==0)

Number=7;

else

Number = (Number*10) + 7; //Pressed twice

}

if (key == '0')

{Serial.println ("Button 0"); //Button 0 is Pressed

if (Number==0)

Number=0;

else

Number = (Number*10) + 0; //Pressed twice

}

if (key == '2') //Button 2 is Pressed

{Serial.println ("Button 2");

if (Number==0)

Number=2;

else

Number = (Number*10) + 2; //Pressed twice

}

if (key == '5')

{Serial.println ("Button 5");

if (Number==0)

Number=5;

else

Number = (Number*10) + 5; //Pressed twice

}

if (key == '8')

{Serial.println ("Button 8");

if (Number==0)

Number=8;

else

Number = (Number*10) + 8; //Pressed twice

}

if (key == '#')

{Serial.println ("Button Equal");

Num2=Number;

result = true;

}

if (key == '3')

{Serial.println ("Button 3");

if (Number==0)

Number=3;

else

Number = (Number*10) + 3; //Pressed twice

}

if (key == '6')

{Serial.println ("Button 6");

if (Number==0)

Number=6;

else

Number = (Number*10) + 6; //Pressed twice

}

if (key == '9')

{Serial.println ("Button 9");

if (Number==0)

Number=9;

else

Number = (Number*10) + 9; //Pressed twice

}

if (key == 'A' || key == 'B' || key == 'C' || key == 'D') //Detecting Buttons on Column 4

{

Num1 = Number;

Number =0;

if (key == 'A')

{Serial.println ("Addition"); action = '+';}

if (key == 'B')

{Serial.println ("Subtraction"); action = '-'; }

if (key == 'C')

{Serial.println ("Multiplication"); action = '*';}

if (key == 'D')

{Serial.println ("Devesion"); action = '/';}

delay(100);

}

void CalculateResult()

{

if (action=='+')

Number = Num1+Num2;

if (action=='-')

Number = Num1-Num2;

if (action=='*')

Number = Num1*Num2;

if (action=='/')

Number = Num1/Num2;

}

void DisplayResult()

{

lcd.setCursor(0, 0); // set the cursor to column 0, line 1

lcd.print(Num1); lcd.print(action); lcd.print(Num2);

if (result==true)

{lcd.print(" ="); lcd.print(Number);} //Display the result

lcd.setCursor(0, 1); // set the cursor to column 0, line 1

lcd.print(Number); //Display the result

}

3 Comments

1

mahdi
20 آگوست 2019 در 10:54 ق.ظ
ببخشید ولی فایلی به نام وجود نداره Sketch
پاسخ دادن
2

amir hossein
22 دسامبر 2019 در 10:26 ق.ظ
کار نمیکنه خودتونو حیرون نکنین
پاسخ دادن
1. 2.1
  
  رضا شاهرخیان
  10 مارس 2020 در 7:35 ب.ظ
  مشکل کجاست ؟ بگید تا راهنمایی کنم
  پاسخ دادن

کنترل سروو موتور با بلوتوث و آردوینو

آموزش ساخت فلزیاب ساده

درباره نویسنده

رضا شاهرخیان

مطالب مرتبط

3 Comments

mahdi

amir hossein

رضا شاهرخیان

ارسال دیدگاه لغو پاسخ

نوشته‌های تازه

بایگانی

آخرین دیدگاه‌ها

دسته‌ها

آموزش ساخت ماشین حساب با آردوینو

وسال مورد نیاز پروژه ساخت ماشین حساب با آردوینو

مدار آموزش ساخت ماشین حساب با آردوینو

شبیه سازی ماشین حساب آردوینو در نرم افزار Proteus

نحوه کار ماشین حساب آردوینو

کنترل سروو موتور با بلوتوث و آردوینو

آموزش ساخت فلزیاب ساده

درباره نویسنده

رضا شاهرخیان

مطالب مرتبط

کنترل سروو موتور با بلوتوث و آردوینو

ساخت سطل زباله هوشمند با آردوینو

آموزش ساخت universal remote control با آردوینو

3 Comments

mahdi

amir hossein

رضا شاهرخیان

ارسال دیدگاه لغو پاسخ

نوشته‌های تازه

بایگانی

آخرین دیدگاه‌ها

دسته‌ها