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아두이노 러닝보드/아두이노 전자산업기사 실기

[전자산업기사] 아두이노 LCD와 버튼을 활용한 모드 선택 프로젝트 실기

by 모빌리티키즈 2025. 4. 26.
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아두이노를 이용해 LCD 화면과 버튼을 활용하여 모드를 변경하고, 특정 조건에서 초기 화면으로 돌아가는 기능을 구현해보겠습니다. 🤖✨

 

오늘은 전자산업기사 1번 공개 문제를 풀어 보도록 하겠습니다.

 

1. 프로젝트 개요

이 프로젝트에서는 아두이노 메가(Arduino Mega)와 I2C 방식의 LCD, 버튼(SW1, SW2, SW3)을 사용하여 모드를 선택하는 시스템을 만듭니다. 기능은 다음과 같습니다.

🔹 LCD에 기본 메시지(init_LCD()) 표시 🔹 LCD 백라이트를 5번 깜박인 후 모드 선택 화면(mode_LCD())으로 이동 🔹 SW1 버튼을 클릭할 때마다 모드1(mode1_LCD())과 모드2(mode2_LCD())가 번갈아 표시 🔹 SW1 버튼을 3초 이상 누르면 초기 화면으로 복귀

2. 사용 부품

✅ 아두이노 메가 (Arduino Mega) ✅ LiquidCrystal_I2C LCD (16x2) ✅ 푸시 버튼 3개 (SW1, SW2, SW3) ✅ 저항 (각 버튼에 10kΩ 풀다운 저항 사용) ✅ 점퍼 와이어

3. 회로 연결

버튼 연결

  • SW1 → 아두이노 23번 핀
  • SW2 → 아두이노 24번 핀
  • SW3 → 아두이노 25번 핀
  • 각 버튼의 GND는 아두이노 GND와 연결

LCD 연결

  • SDA → 아두이노 20번 핀
  • SCL → 아두이노 21번 핀
  • VCC → 5V
  • GND → GND

4. 아두이노 코드 구현

아두이노 코드에서 주요 기능을 확인해보겠습니다!

1) LCD 초기 화면 (init_LCD())

LCD에 기본 메시지를 표시합니다.

cpp
void init_LCD() {
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Digital Pulse");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Number:     A001");
}

2) 모드 선택 화면 (mode_LCD())

모드를 변경할 준비 화면을 출력합니다.

cpp
void mode_LCD() {
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Mode Button");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Push Mode Sw1!  ");
}

3) 두 개의 모드 (mode1_LCD(), mode2_LCD())

SW1 버튼을 누르면 Pulse Mode와 Sensor Mode를 번갈아 선택합니다.

cpp
void mode1_LCD() {
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("1.Pulse Mode    ");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(" Push Select!   ");
} 

void mode2_LCD() {
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("2.Sensor Mode   ");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(" Push Select!   ");
}

4) 버튼 클릭 시 모드 변경 및 3초 유지 시 초기 화면 복귀

SW1 버튼을 한 번 클릭하면 모드가 변경되며, 3초 이상 누르면 초기 화면으로 돌아갑니다.

cpp
void loop() {
  // 백라이트를 5번 깜박이기
  for (int i = 0; i < 5; i++) { 
    lcd.noBacklight(); 
    delay(500); 
    lcd.backlight(); 
    delay(500); 
  }

  mode_LCD();

  while (true) { 
    if (digitalRead(SW1) == HIGH) { // SW1 버튼이 눌렸을 때
      delay(50); // 디바운싱 방지
      int pressTime = 0;

      while (digitalRead(SW1) == HIGH) { 
        delay(100);
        pressTime += 100;
        if (pressTime >= 3000) { // 3초 이상 눌린 경우
          init_LCD();
          return;
        }
      }

      // 버튼 한 번 눌렸을 때 Mode 변경
      mode = (mode == 1) ? 2 : 1;

      // 선택한 모드 출력
      if (mode == 1) {
        mode1_LCD();
      } else {
        mode2_LCD();
      }
    }
  }
}
    • 버튼 핀 연결:
      • SW1은 디지털 핀 2에, SW2는 디지털 핀 3에 연결됩니다.
      • 풀다운 저항을 사용하는 것이 권장됩니다.
    • 모드 전환:
      • SW1을 눌러 Pulse Mode와 Sensor Mode를 전환할 수 있습니다.
      • SW2를 눌러 각 모드에서 추가 동작(주파수 표시 또는 센서 데이터 표시)을 실행합니다.
    • 주파수 및 센서 데이터:
      • 주파수(xxx Hz)와 센서 데이터를 읽는 로직은 실제 연결된 하드웨어에 맞게 추가해야 합니다.
    • 디바운싱: 버튼 입력의 신뢰성을 높이기 위해 딜레이를 추가했습니다.
      1. 온도 센서 (LM35):
        • analogRead 값을 통해 온도를 계산하며, 소수점 이하 두 자리까지 표시합니다.
      2. CDS 센서:
        • analogRead 값을 기반으로 2.5V를 기준으로 NIG 또는 DAY를 표시합니다.
      3. 초음파 센서:
        • 초음파 센서를 이용하여 거리를 측정하고, 1cm 당 1열씩 감지를 표시하는 기능을 구현했습니다.
      4. SW3 버튼:
        • SW3 버튼이 눌렸을 때 초기 모드로 돌아갑니다.

필요에 따라 값을 조정하거나 하드웨어에 맞게 수정하세요.

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

// LCD 객체 초기화 (I2C 주소 설정)
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

int mode = 1; // 기본 모드는 1 (Pulse Mode)
const int SW1 = 2; // SW1 버튼 핀
const int SW2 = 3; // SW2 버튼 핀

void setup() {
  pinMode(SW1, INPUT);
  pinMode(SW2, INPUT);
  lcd.init(); // LCD 초기화
  lcd.backlight();
  init_LCD(); // 초기 화면 표시
}

void loop() {
  // 백라이트 깜박임 (5번 반복)
  for (int i = 0; i < 5; i++) {
    lcd.noBacklight();
    delay(500);
    lcd.backlight();
    delay(500);
  }

  mode_LCD();

  while (true) {
    if (digitalRead(SW1) == HIGH) { // SW1 버튼이 눌렸을 때
      delay(50); // 디바운싱 방지
      int pressTime = 0;

      while (digitalRead(SW1) == HIGH) {
        delay(100);
        pressTime += 100;
        if (pressTime >= 3000) { // 3초 이상 눌렸을 때
          init_LCD();
          return;
        }
      }

      // 모드 변경
      mode = (mode == 1) ? 2 : 1;

      // 변경된 모드 표시
      if (mode == 1) {
        mode1_LCD();
      } else {
        mode2_LCD();
      }
    }

    if (digitalRead(SW2) == HIGH) { // SW2 버튼이 눌렸을 때
      delay(50); // 디바운싱 방지
      if (mode == 1) {
        displayPulseMode(); // Pulse Mode 화면 표시
      } else if (mode == 2) {
        displaySensorMode(); // Sensor Mode 화면 표시
      }
    }
  }
}

void init_LCD() {
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("초기화 중...");
  delay(2000);
  lcd.clear();
}

void mode_LCD() {
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("모드를 선택하세요");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("SW1을 눌러주세요");
}

void mode1_LCD() {
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("1. Pulse Mode");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("선택: SW2 클릭!");
}

void mode2_LCD() {
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("2. Sensor Mode");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("선택: SW2 클릭!");
}

void displayPulseMode() {
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("[Pulse Mode]");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Freq: xxx Hz"); // 실제 주파수 값을 여기에 추가
}

void displaySensorMode() {
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("[Sensor Mode]");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("센서 데이터"); // 실제 센서 데이터를 여기에 추가
}

이 코드에서는 온도, CDS 상태, 초음파 거리 감지, 그리고 버튼을 눌러 초기 모드로 되돌아가는 기능을 포함합니다:

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

// LCD 객체 초기화 (I2C 주소 설정)
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

int mode = 2; // 기본 모드는 Sensor Mode
const int SW1 = 2; // SW1 버튼 핀
const int SW2 = 3; // SW2 버튼 핀
const int SW3 = 4; // SW3 버튼 핀
const int CDS_PIN = A0; // CDS 센서 핀
const int TEMP_PIN = A1; // 온도 센서 핀 (LM35)
const int ULTRASONIC_TRIGGER = 5; // 초음파 센서 트리거 핀
const int ULTRASONIC_ECHO = 6; // 초음파 센서 에코 핀

void setup() {
  pinMode(SW1, INPUT);
  pinMode(SW2, INPUT);
  pinMode(SW3, INPUT);
  pinMode(CDS_PIN, INPUT);
  pinMode(TEMP_PIN, INPUT);
  pinMode(ULTRASONIC_TRIGGER, OUTPUT);
  pinMode(ULTRASONIC_ECHO, INPUT);
  lcd.init(); // LCD 초기화
  lcd.backlight();
  init_LCD(); // 초기 화면 표시
}

void loop() {
  // SW3 버튼이 눌렸을 경우 초기화로 되돌아감
  if (digitalRead(SW3) == HIGH) {
    delay(50); // 디바운싱 방지
    init_LCD();
    return;
  }

  if (mode == 2) {
    sensorMode_LCD(); // Sensor Mode 기능 실행
  }
}

void init_LCD() {
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("초기화 중...");
  delay(2000);
  lcd.clear();
}

void sensorMode_LCD() {
  // 온도 센서 값을 읽고 표시
  float temperature = analogRead(TEMP_PIN) * (5.0 / 1023.0) * 100.0; // LM35 온도 계산
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("T: ");
  lcd.print(temperature, 2); // 소수점 2자리로 표시
  lcd.print("C");

  // CDS 센서 상태 표시
  int cdsValue = analogRead(CDS_PIN) * (5.0 / 1023.0);
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("CDS: ");
  if (cdsValue < 2.5) {
    lcd.print("NIG"); // 손으로 가렸을 경우
  } else {
    lcd.print("DAY"); // 손으로 가리지 않았을 경우
  }

  delay(2000); // 화면 유지

  // 초음파 센서 거리 측정
  lcd.clear();
  digitalWrite(ULTRASONIC_TRIGGER, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(ULTRASONIC_TRIGGER, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(ULTRASONIC_TRIGGER, LOW);

  long duration = pulseIn(ULTRASONIC_ECHO, HIGH);
  int distance = duration * 0.034 / 2; // cm로 변환

  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Ultrasonic:");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Dist: ");
  lcd.print(distance);
  lcd.print("cm");

  delay(2000); // 화면 유지
}

 

5. 결론

이제 버튼을 눌러 모드를 선택하고, 3초 이상 누르면 초기 화면으로 돌아가는 기능이 정상적으로 동작할 것입니다. 🚀

이 프로젝트를 바탕으로 추가적인 기능을 구현할 수도 있어요! 🔸 모드 추가 → 새로운 기능을 가진 Mode3을 추가 🔸 센서 연동 → 온도 센서, 초음파 센서 등과 결합하여 데이터를 LCD에 표시 🔸 소리 출력 → 특정 모드에서 부저를 울리거나 알람 기능 적용

💡 아두이노를 활용한 다양한 프로젝트를 직접 만들어보면서 창의력을 발휘해보세요! 궁금한 점이나 추가할 기능이 있다면 언제든지 댓글로 알려주세요! 😊🔥

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