Мини-меню и курсор на LCD: делаем интерфейс

Уличный термостат я собрал за вечер, а вот панель к нему приделывал неделю. Первый вариант экрана мигал, как вывеска дешёвого бара: в каждом проходе loop() я вызывал lcd.clear(), дисплей гас целиком и рисовал буквы заново — и так двадцать раз в секунду. Второй вариант дребезжал: кнопка то листала меню на два пункта за нажатие, то не реагировала вовсе, а я грешал на «бракованную» кнопку. Оба тупика разобраны в этом уроке, потому что они совершенно типовые: через них проходит каждый, кто делает на LCD первый интерфейс.

Финальная версия той панели пережила три дачных сезона: три пункта меню, стрелка-курсор слева, значения обновляются точечно. Здесь мы соберём её в симуляторе шаг за шагом: сначала поймём, что setCursor() — это просто координаты X и Y, потом прицепим кнопку с защитой от дребезга, а в конце окончательно избавимся от мерцания, печатая только то, что изменилось.

Экран 16x2 — это сетка: 16 столбцов с номерами от 0 до 15 и 2 строки с номерами от 0 до 1. lcd.setCursor(столбец, строка) ставит невидимый курсор в ячейку, и следующий print() пишет начиная с неё. Два правила, которые экономят часы отладки. Первое: печать не стирает остальную строку — она только кладёт свои символы поверх. Напечатали «Rezhim 1», а потом в той же позиции «Rezhim 2» — на экране останется «Rezhim 21»: двойка легла поверх единицы, а единица никуда не делась. Лечится хвостом из пробелов, которые затирают всё, что было напечатано раньше.

Второе правило: строка длиннее шестнадцати символов перетекает на соседнюю строку — внутренний курсор контроллера продолжает идти по памяти экрана. Этим иногда пользуются, чтобы выводить длинные фразы, но чаще перетекание становится сюрпризом, который портит вёрстку. Сам курсор дисплея по умолчанию невидим: мигающий подчёркивающий символ включается отдельными командами, но для меню он не нужен — роль курсора у нас сыграет стрелка из обычного символа «>», поставленная в первый столбец активной строки.

Пробелы в конце строки — не лень, а техника. print("Start ") с запасом из шести пробелов гарантированно затирает всё, что было напечатано в этой зоне: и «Stop», и «Pause», и мусор от прошлой прошивки. Строки с запасом до конца экрана я пишу с тех пор, как однажды полчаса смотрел на «призрак» прошлой надписи и не понимал, откуда он взялся. Чуть дороже по времени печати — зато ноль сюрпризов.

Логика меню — это маленький конечный автомат. Заводим переменную int menuIndex — номер активного пункта от 0 до 2. Кнопка на пине 2 при нажатии увеличивает его на единицу по кругу: 0, 1, 2, снова 0 — за это отвечает остаток от деления: menuIndex = (menuIndex + 1) % 3. В первом столбце печатаем стрелку «>» — она и есть наш курсор, отметка активного пункта. Значения каждого пункта — температура с A0, аптайм в секундах, счётчик нажатий — живут своей жизнью и обновляются отдельным блоком кода.

Кнопку защищаем от дребезга: механические контакты при замыкании дрожат несколько миллисекунд и дают десяток ложных срабатываний — отсюда и «меню листает по два пункта». Классическое решение без библиотек: засечь время последнего переключения через millis() и игнорировать нажатия чаще, чем раз в 200 мс. Для меню этого достаточно; тонкие случаи вроде тактильных энкодеров требуют отдельного разговора. Подтяжку берём встроенную — pinMode(BTN, INPUT_PULLUP) — и помним, что при нажатии кнопка отдаёт LOW: она замыкает пин на землю.

И главный приём урока, ради которого всё затевалось: печать по изменению. Храним то, что сейчас показано на экране, — имя пункта и его значение. Перед печатью сравниваем: изменилось — рисуем, нет — молчим. Экран перестаёт перерисовывать одно и то же, мерцание исчезает в принципе, ему просто не из чего возникнуть.

Три места в скетче делают всю магию. Сравнение menuIndex != shownIndex заставляет рисовать имя пункта только после нажатия кнопки, а не двадцать раз в секунду. Присваивание shownValue = -999999 после смены пункта — маленький трюк: значение нового пункта гарантированно не совпадёт с этим невозможным числом, и экран перерисует его ровно один раз. Наконец, проверка value != shownValue печатает только изменившееся. А счётчик нажатий тут ещё и самоирония: он честно считает собственные нажатия, листающие меню.

Готово: у вас есть работающий интерфейс — курсор, меню, кнопка и картинка, которая не мигает. Дальше этот каркас легко наращивать: пункты превращаются в настройки, значения — в графики, а второй ряд кнопок добавляет навигацию назад. Прежде чем идти дальше, поиграйте с симулятором: сломайте паузу дребезга, уберите затирание пробелами и посмотрите на последствия своими глазами — с ними любая будущая отладка пойдёт быстрее.