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Lezione 4 – Arduino GamePad – Disegnare caratteri speciali su LCD1602 Keypad Shield della Keyestudio

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In riferimento a quanto esposto a lezione questa mattina durante la lezione a distanza, aggiungo alcune indicazioni per disegnare icone personalizzate sul display: pacman, alieno, fantasmi, ecc… La modalità di realizzazione icone è la medesima di quella spiegata nella lezione svolta alcuni mesi fa: Disegnare caratteri personalizzati con Arduino per un LCD 16×2 in cui veniva utilizzato un display I2C.

Le modifiche per l’utilizzo dell’LCD1602 Keypad Shield della Keyestudio sono minime e di seguito indico alcuni esempi.

E’ importante, per inserire nuove icone sul display, studiare la lezione precedente in cui descrivo come realizzare le icone.

Di seguito tre esempi utili per sviluppare il vostro progetto di PCTO.

Esempio 1

In questo esempio mostro come visualizzare sulla prima riga del display una stringa di presentazione e sulla seconda riga 8 icone

/* 
 *  Prof. Michele Maffucci
 *  Crezione di caratteri personali
 *  Utilizzo di un display LCD1602 Keypad Shield della Keyestudio
 *  Data: 19.03.2021
*/

// inclusione della libreria LiquidCrystal.h
#include <LiquidCrystal.h>

// inizializza la libreria con i numeri dei pin dell'interfaccia
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);

// caratteri personalizzati

byte lucchettoChiuso[8] = {
  0b01110,
  0b10001,
  0b10001,
  0b10001,
  0b11111,
  0b11011,
  0b11011,
  0b11111
};

byte lucchettoAperto[8] = {
  0b01110,
  0b10000,
  0b10000,
  0b10000,
  0b11111,
  0b11011,
  0b11011,
  0b11111
};

byte Altoparlante[8] = {
  0b00001,
  0b00011,
  0b01111,
  0b01111,
  0b01111,
  0b00011,
  0b00001,
  0b00000
};

byte batteriaMezza[8] = {
  0b01110,
  0b11011,
  0b10001,
  0b10001,
  0b10001,
  0b11111,
  0b11111,
  0b11111
};

byte alieno[8] = {
  0b10001,
  0b01010,
  0b11111,
  0b10101,
  0b11111,
  0b11111,
  0b01010,
  0b11011
};


byte pacmanBoccaChiusa[8] = {
  0b01110,
  0b11101,
  0b11111,
  0b11111,
  0b11000,
  0b11111,
  0b11111,
  0b01110
};

byte pacmanBoccaAperta[8] = {
  0b01110,
  0b11101,
  0b11111,
  0b11100,
  0b11000,
  0b11000,
  0b11111,
  0b01110
};

byte fantasmino[8] = {
  0b01110,
  0b11111,
  0b10101,
  0b11111,
  0b11111,
  0b11111,
  0b11111,
  0b10101
};

void setup()
{
 // impostazione del numero di colonne e righe del display
  lcd.begin(16, 2);

  // creazione nuovi caratteri
  lcd.createChar(0, lucchettoChiuso);
  lcd.createChar(1, lucchettoAperto);
  lcd.createChar(2, Altoparlante);
  lcd.createChar(3, batteriaMezza);
  lcd.createChar(4, alieno);
  lcd.createChar(5, pacmanBoccaChiusa);
  lcd.createChar(6, pacmanBoccaAperta);
  lcd.createChar(7, fantasmino);
  
  // Cancella il display
  lcd.clear();

  // Stampa la stringa
  lcd.print("PCTO a.s. 20/21");

}

void loop()
{
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.write(byte(0));

  lcd.setCursor(2, 1);
  lcd.write(byte(1));

  lcd.setCursor(4, 1);
  lcd.write(byte(2));

  lcd.setCursor(6, 1);
  lcd.write(byte(3));

  lcd.setCursor(8, 1);
  lcd.write(byte(4));

  lcd.setCursor(10, 1);
  lcd.write(byte(5));

  lcd.setCursor(12, 1);
  lcd.write(byte(6));

  lcd.setCursor(14, 1);
  lcd.write(byte(7));
}

Esempio 2

In questo secondo esempio mostriamo come visualizzare l’icona del Pacman che va avanti e indietro sulla prima riga del display

/* 
 *  Prof. Michele Maffucci
 *  Crezione di caratteri personali
 *  Utilizzo di un display LCD1602 Keypad Shield della Keyestudio
 *  Data: 19.03.2021
 *  
 *  Movimento verso destra e sinistra di una icona (alieno)
*/

// inclusione della libreria LiquidCrystal.h
#include <LiquidCrystal.h>

// inizializza la libreria con i numeri dei pin dell'interfaccia
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);

// Velocità con cui viene stampato il l'icona  
int velocita = 300;

// caratteri personalizzati

byte alieno[8] = {
  0b10001,
  0b01010,
  0b11111,
  0b10101,
  0b11111,
  0b11111,
  0b01010,
  0b11011
};

void setup()
{
 // impostazione del numero di colonne e righe del display
  lcd.begin(16, 2);

  // creazione nuovi caratteri
  lcd.createChar(4, alieno);

  // visualizzazione sul display del nome
  // dell'attività
  
  // Cancella il display
  lcd.clear();

  // Stampa la stringa
  lcd.print("PCTO a.s. 20/21");
  delay(1000);

  // Cancella il display
  lcd.clear();
}

void loop()
{
   // Movimento verso destra del carattere
  for (int contatorePosizioneColonna = 0; contatorePosizioneColonna < 16; contatorePosizioneColonna++) {
    // Cancella il display
    lcd.clear();
    // Spostamento di una posizione verso destra del cursore
    lcd.setCursor(contatorePosizioneColonna, 0);
    // Stampa del icona: alieno
    lcd.write(byte(4));
    // Attesa di un'istante per percepire il movimento del carattere
    delay(velocita);
  }

  // Movimento verso sinistra del carattere
  for (int contatorePosizioneColonna = 16; contatorePosizioneColonna > 0; contatorePosizioneColonna--) {
    // Cancella il display
    lcd.clear();
    // Spostamento di una posizione verso sinistra del cursore
    lcd.setCursor(contatorePosizioneColonna, 0);
    // Stampa del icona: alieno
    lcd.write(byte(4));
    // Attesa di un'istante per percepire il movimento del carattere
    delay(velocita);
  }
}

Esempio 3

Realizzare le medesime funzionalità dell’esercizio precedente in cui l’icona del Pacman nell’avanzamento apre e chiude la bocca.
In questo esempio il Pacman quando torna indietro non si gira.


/*
    Prof. Michele Maffucci
    Crezione di caratteri personali
    Utilizzo di un display LCD1602 Keypad Shield della Keyestudio
    Data: 19.03.2021

    Movimento verso destra e sinistra di una icona (Pacman)
    Durante il movimento il Pacman apre e chiude la bocca
*/

// inclusione della libreria LiquidCrystal.h
#include <LiquidCrystal.h>

// inizializza la libreria con i numeri dei pin dell'interfaccia
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);

// Velocità con cui viene stampato il l'icona
int velocita = 300;

// caratteri personalizzati

byte pacmanBoccaChiusa[8] = {
  0b01110,
  0b11101,
  0b11111,
  0b11111,
  0b11000,
  0b11111,
  0b11111,
  0b01110
};

byte pacmanBoccaAperta[8] = {
  0b01110,
  0b11101,
  0b11111,
  0b11100,
  0b11000,
  0b11000,
  0b11111,
  0b01110
};

void setup()
{
  // impostazione del numero di colonne e righe del display
  lcd.begin(16, 2);

  // creazione nuovi caratteri
  lcd.createChar(0, pacmanBoccaChiusa);
  lcd.createChar(1, pacmanBoccaAperta);

  // Cancella il display
  lcd.clear();

  // Stampa la stringa
  lcd.print("PCTO a.s. 20/21");
}

void loop()
{

  // Movimento verso destra del carattere
  for (int contatorePosizioneColonna = 0; contatorePosizioneColonna < 16; contatorePosizioneColonna++) {
    // Cancella il display
    lcd.clear();
    // Spostamento di una posizione verso destra del cursore
    lcd.setCursor(contatorePosizioneColonna, 0);
    if (contatorePosizioneColonna % 2 == 0) {
      // Stampa del icona: Pacman bocca chiusa
      lcd.write(byte(0));
    }
    else
    {
      // Stampa del icona: Pacman bocca aperta
      lcd.write(byte(1));
    }
    // Attesa di un'istante per percepire il movimento del carattere
    delay(velocita);
  }

  // Movimento verso sinistra del carattere
  for (int contatorePosizioneColonna = 16; contatorePosizioneColonna > 0; contatorePosizioneColonna--) {
    // Cancella il display
    lcd.clear();
    // Spostamento di una posizione verso sinistra del cursore
    lcd.setCursor(contatorePosizioneColonna, 0);
    if (contatorePosizioneColonna % 2 == 0) {
      // Stampa del icona: Pacman bocca chiusa
      lcd.write(byte(0));
    }
    else
    {
      // Stampa del icona: Pacman bocca aperta
      lcd.write(byte(1));
    }
    // Attesa di un'istante per percepire il movimento del carattere
    delay(velocita);
  }
}

Esercizio 1

Eseguire le stesse funzionalità dell’esempio 3 in cui però il Pacman rivolga il viso nella stessa direzione del movimento.

Esercizio 2

Movimentare il Pacman con i pulsanti RIGHT e LEFT, rivolgendo sempre il viso nella giusta posizione di movimento.

Buon Coding a tutti 🙂

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Lezione 2 – Arduino GamePad – LCD1602 Keypad Shield della Keyestudio

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Pubblico la seconda lezione per il gruppo di lavoro della mia classe terza Automazione che sta operando con lo shield LCD1602 Keypad Shield della Keyestudio, suggerendo alcuni sketch che potranno poi essere riutilizzati e modificati opportunamente per realizzare alcune dinamiche di gioco.
Per chi volesse cimentarsi in queste sperimentazioni ricordo che non è essenziale possedere LCD1602 Keypad Shield della Keyestudio, il tutto può essere ottenuto anche mediante un normale display, a questo dovrete aggiungere i 6 pulsanti che potranno essere connessi o al pin A0, secondo la rete resistiva che potete riprodurre guardando gli schemi elettrici della shield oppure gestendo il tutto collegando i pulsanti a dei pin digitali.

Esempio 01

Il primo degli sketch, molto semplice, permette di far rimbalzare avanti e indietro un carattere. Per questo esempio sono state utilizzate le funzioni: scrollDisplayRight() e scrollDisplayLeft() ciascuna inclusa in un ciclo for, il primo muove il carattere “*” verso destra di 16 posizioni, tante quante sono le colonne del display ed il secondo muoverà il carattere da sinistra verso destra.

/*
   Prof. Michele Maffucci
   Utilizzo dell'LCD Keypad Shield della Keystudio
   Data: 14.03.2021

   Movimento ripetuto di un carattere, avanti e indietro su una riga
*/

// inclusione della libreria LiquidCrystal.h
#include <LiquidCrystal.h>

// inizializza la libreria con i numeri dei pin dell'interfaccia
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);

// Velocità con cui viene stampato il carattere  
int velocita = 200;

void setup() {
  // impostazione del numero di colonne e righe del display
  lcd.begin(16, 2);

  // Inizializzazione della Serial Monitor
  Serial.begin(9600);

  // Carattere stampato nella prima colonna e prima riga (0,0)
  lcd.print("*");
}

void loop() {
  
  // Movimento verso destra del carattere
  for (int contatorePosizioneColonna = 0; contatorePosizioneColonna < 16; contatorePosizioneColonna++) {
    // Spostamento di una posizione verso destra
    lcd.scrollDisplayRight();
    // Attesa di un'istante per percepire il movimento del carattere
    delay(velocita);
  }

  // Movimento verso sinistra del carattere
  for (int contatorePosizioneColonna = 0; contatorePosizioneColonna < 16; contatorePosizioneColonna++) {
    // Spostamento di una posizione verso sinistra
    lcd.scrollDisplayLeft();
    // Attesa di un'istante per percepire il movimento del carattere
    delay(velocita);
  }
}

Esercizio 1

Realizzare le medesime funzionalità dell’esempio 1, quando il carattere giunge nell’ultima colonna a destra, scende nella riga sottostante e ripercorre il tragitto verso sinistra, giunto alla prima colonna a sinistra risale sulla prima riga e si sposta nuovamente verso destra. Far ripetere in loop questa sequenza.

Esempio 02

Nell’esempio che segue vengono utilizzati i pulsanti RIGHT e LEFT del display per spostare verso destra o verso sinistra di un passo il carattere “*”.
L’identificazione del pulsante premuto avviene controllando il valore numerico restituito dall’analogRead() così come spiegato nella lezione 1.

Le due istruzioni if hanno come condizione il controllo del valore analogico, che indicherà il pulsante premuto il tutto è posto in AND con la posizione attuale (la colonna) del carattere, colonna memorizzata nella variabile “contatorePosizioneColonna” che nello spostamento verso destra dovrà essere incrementata e nello spostamento verso sinistra dovrà essere decrementata.

/*
   Prof. Michele Maffucci
   Utilizzo dell'LCD Keypad Shield della Keystudio
   Data: 14.03.2021

   Controllo dello spostamento di un carattere destra/sinistra
   mediante i pulsanti: RIGHT e LEFT sul display
*/

// inclusione della libreria LiquidCrystal.h
#include <LiquidCrystal.h>

// inizializza la libreria con i numeri dei pin dell'interfaccia
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);

// Colonna in cui si trova il carattere
int contatorePosizioneColonna = 0;

// Valore restituito dall'analogRead su A0
int val;

void setup() {
  // impostazione del numero di colonne e righe del display
  lcd.begin(16, 2);

  // Carattere stampato nella prima colonna e prima riga (0,0)
  lcd.print("*");
}

void loop() {

  // Memorizza in val il valore presente su A0
  // per identificare il pulsante che viene premuto.
  int val = analogRead(A0);

  // Premendo il pulsante RIGHT sul display, il carattere si sposta di una posizione
  // a destra fino a quando non si raggiunge l'ultima colonna a destra.
  // Premendo ancora il pulsante RIGHT non si ha l'avanzamento del carattere.
  if ((val >= 0 && val <= 50) && contatorePosizioneColonna < 15) {
    lcd.scrollDisplayRight();
    delay(200);
    contatorePosizioneColonna++;
  }

  // Premendo il pulsante LEFT sul display, il carattere si sposta di una posizione
  // a sinistra fino a quando non si raggiunge l'ultima colonna a sinistra.
  // Premendo ancora il pulsante LEFT non si ha l'avanzamento del carattere.
  if ((val >= 300 && val <= 500) && contatorePosizioneColonna > 0) {
    lcd.scrollDisplayLeft();
    delay(200);
    contatorePosizioneColonna--;
  }
}

Esercizio 2

Realizzare le stesse funzionalità dell’esempio 2 ed aggiungere la possibilità di selezionare il carattere da movimentare, mediante un menù iniziale in cui potrà essere fatta la selezione secondo lo schema di seguito indicato:

Pulsante SELECT: @
Pulsante DOWN : X
Pulsante UP : #

La selezione del carattere avviene una sola volta all’avvio del programma.

Esercizio 3

Eseguire le stesse funzionalità dell’esercizio 3 con la possibilità di visualizzare il menù di scelta carattere in qualsiasi momento, così da permettere la selezione del carattere da movimentare. Scegliere liberamente il pulsante da premere per visualizzare il menù.

Esempio 3

Nell’esempio che segue si mostra come movimentare da destra a sinistra due caratteri: da destra a sinistra “>” e da sinistra verso destra “<“. In questo esempio viene utilizzata il metodo setCursor() che permette di posizionare ad una colonna e riga specifica il cursore.

/*
   Prof. Michele Maffucci
   Utilizzo dell'LCD Keypad Shield della Keystudio
   Data: 14.03.2021

   Movimento ripetuto avanti e indietro:
   - movimento verso destra stampa del carattere: >
   - movimento verso sinistra stampa del carattere: <
   
*/

// inclusione della libreria LiquidCrystal.h
#include <LiquidCrystal.h>

// Velocità con cui viene stampato il carattere  
int velocita = 200;

// inizializza la libreria con i numeri dei pin dell'interfaccia
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);

void setup() {
  // impostazione del numero di colonne e righe del display
  lcd.begin(16, 2);

  // Inizializzazione della Serial Monitor
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  
  // Movimento verso destra del carattere
  for (int contatorePosizioneColonna = 0; contatorePosizioneColonna < 16; contatorePosizioneColonna++) {
    // Cancella il display
    lcd.clear();
    // Spostamento di una posizione verso destra del cursore
    lcd.setCursor(contatorePosizioneColonna, 0);
    // Stampa del carattere: >
    lcd.print(">");
    // Attesa di un'istante per percepire il movimento del carattere
    delay(velocita);
  }

  // Movimento verso sinistra del carattere
  for (int contatorePosizioneColonna = 16; contatorePosizioneColonna > 0; contatorePosizioneColonna--) {
    // Cancella il display
    lcd.clear();
    // Spostamento di una posizione verso sinistra del cursore
    lcd.setCursor(contatorePosizioneColonna, 0);
    // Stampa del carattere: >
    lcd.print("<");
    // Attesa di un'istante per percepire il movimento del carattere
    delay(velocita);
  }
}

Esercizio 4

All’interno del ciclo for, prima di posizionare e stampare il carattere, viene cancellato il display con il metodo clear(), sapresti indicare il motivo di questa scelta? Ci sono altri modi per ottenere il medesimo comportamento (movimento)?

Buon Coding a tutti.

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Arduino – Utilizzo dell’LCD1602 Keypad Shield della Keyestudio

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Questo post è dedicato ai miei allievi Paolo e Sami 🙂 della 3B Automazione, che amano i videogiochi platform a cui ho assegnato un’attività di PCTO in cui è richiesto appunto la progettazione di un gioco elettronico di tipo platform con Arduino.
A tal proposito, per ridurre i tempi di prototipazione verrà usato un LCD Keypad Shield della Keystudio, il tutto verrà poi inserito in un contenitore stampato in 3D, sempre progettato dai due studenti e che dovrà ricordare un Game Boy.

Per le specifiche tecniche della scheda seguire il link allegato, seguono alcune indicazioni  della scheda ricavati dalla pagina del prodotto ed alcuni link a risorse per la produzione di semplici videogiochi con Arduino.

La shield della Keyestudio integra su di esso un display  LCD 1602 e sei pulsanti ed si inserisce su qualdsiasi scheda Arduino UNO R3 compatibile. Il display può comunicare con la scheda Arduino in due modi: ad 8 bit o a 4 bit, la connessione predefinita del display è a 4 bit. Come riportato nell’immagine che segue, al di sotto del display sono presenti  5 pulsanti di controllo (Seleziona, Su, Giù, Sinistra, Destra) e un pulsante di reset, che è collegato direttamente al reset della scheda Arduino.

I 5 pulsanti sono collegati all’ingresso analogico A0, quindi potrete monitorare lo stato dei pulsanti utilizzando un solo ingresso analogico di Arduino. Attenzione però che potrete monitorare solamente la pressione di un pulsante alla volta, quaindi la pressione contemporanea di due o più pulsanti non potrà essere identificata. La shield è inoltre dotata di un trimmer che permette la regolazione della retroilluminazione dell’LCD.

Nel caso si abbia la necessità di utilizzare i restanti pin di Arduino, non utilizzati per il controllo del display, è possibile saldare sulla scheda pin passanti femmina.

Nello sketch che segue, modificato leggermente rispetto a quello usato da Keystudio, la pressione di ogni singolo pulsante, ad esclusione del reset, corrisponderà ad uno specifico valore restituito dall’analogRead sul pin A0, la pressione di ogni pulsante restituirà un valore numerico all’interno di un intervallo specificato, così come indicato nell’immagine precedente, ciò permetterà quindi di intercettare quale pulsante è stato premuto.
I valori dell’analogRead corrispondenti al pulsante premuto verranno visualizzati anche sulla SerialMonitor.

Nei commenti nel codice la spiegazione di ogni sezione.

/*
 * Prof. Michele Maffucci
 * Utilizzo dell'LCD Keypad Shield della Keystudio
 * Data: 08.02.2021
 */
 
// inclusione della libreria LiquidCrystal.h
#include <LiquidCrystal.h>

// inizializza la libreria con i numeri dei pin dell'interfaccia
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);

void setup() {
  // impostazione del numero di colonne e righe del display
  lcd.begin(16, 2);
  Serial.begin(9600);
  // Stampa 5 puntini per dare la sensazione di avvio programma
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    lcd.print(".");
    delay(250);
  }
  // Posiziona il cursore in colonna 0 e riga 0
  lcd.setCursor(0, 0);
  // Stampa il messaggio
  lcd.print("Salve Mondo!");
}

void loop() {
  // Posiziona il cursore in colonna 0 e riga 0
  lcd.setCursor(0, 1);
  // Stampa il numero di secondi dall'avvio
  lcd.print(millis() / 1000);

  // Memorizza in val il valore presente su A0
  int val = analogRead(A0);

  // Stampa il valore di val sulla Serial Monitor
  Serial.println(val);

  // In funzione del pulsante premuto val assumerà valori diversi
  if (val >= 0 && val <= 50)
  {
    lcd.setCursor(5, 1);
    lcd.print("Destra  ");
  }
  else if (val >= 50 && val <= 150)
  {
    lcd.setCursor(5, 1);
    lcd.print("Su'     ");
  }
  else if (val >= 150 && val <= 300)
  {
    lcd.setCursor(5, 1);
    lcd.print("Giu'    ");
  }
  else if (val >= 300 && val <= 500)
  {
    lcd.setCursor(5, 1);
    lcd.print("Sinistra");
  }
  else if (val >= 500 && val <= 750)
  {
    lcd.setCursor(5, 1);
    lcd.print("Set     ");
  }
}

Di seguito alcuni link a giochi in cui viene sfruttato un l’LCD 1602 e in cui potreste utilizzata la shield della Keyestudio.

Nel caso in cui fosse necessario realizzare caratteri o icone personalizzate consultare: Disegnare caratteri personalizzati con Arduino per un LCD 16×2

Buon divertimento 🙂

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