OLED ekran: prikaži podatke bez računara

Šta ćemo napraviti

Napravićemo mali ekran koji prikazuje vrijednost potenciometra kao broj i horizontalnu traku. Podaci će biti vidljivi i bez otvorenog Serial Monitora. Ovo je priprema za naredni kurs, u kojem na isti ekran dodajemo temperaturu i vlažnost vazduha.

Šta ćeš naučiti

• Povezati odgovarajući OLED preko I2C veze.
• Pronaći adresu uređaja i razlikovati adresu od tipa kontrolera.
• Nacrtati tekst i traku pomoću grafičke biblioteke.
• Pretvoriti analogno očitavanje u dužinu grafičkog elementa.
• Odvojiti osvježavanje ekrana od serijskog ispisa.

Predznanje

Završi kurseve 01 i 05: instalacija ESP32 paketa, Serial Monitor i povezivanje potenciometra. Koristimo klasični ESP32/ESP32-WROOM-32. Oznake GPIO21, GPIO22 i GPIO34 označavaju električne funkcije, a ne redne brojeve nožica. Za C3, S2 ili S3 treba prilagoditi profil ploče.

Potrebna oprema i provjera ekrana

Referentni ekran je četvoropinski I2C OLED, SSD1306, 128 × 64 piksela, deklarisan za 3,3 V. Natpis „0,96 inča“ ne potvrđuje kontroler, rezoluciju, interfejs ili redoslijed priključaka. Provjeri dokumentaciju konkretnog modula. SH1106 traži odgovarajući drugi drajver; promjena I2C adrese ne pretvara ga u SSD1306. Adafruit: SSD1306, SH110x drajver

Kako rade I2C i grafički prikaz

I2C koristi SDA za podatke i SCL za takt, uz zajedničku masu. Uređaj odgovara na svoju adresu. Skener ispituje adrese i prijavljuje ACK, odnosno potvrdu odgovora. Time saznajemo da je uređaj odgovorio, ali ne i koji kontroler sadrži.

SDA i SCL zahtijevaju pull-up otpornike. Referentni OLED modul ima ih prema svom napajanju od 3,3 V; potvrdi to u njegovoj dokumentaciji. Ako nedostaju, vezu treba dopuniti prema specifikaciji konkretnog modula. Ne koristi modul koji ove vodove podiže na 5 V. Espressif: I2C

SSD1306 biblioteka čuva sliku u memorijskom baferu. Naredbe za tekst i pravougaonike mijenjaju bafer, a display.display() šalje pripremljenu sliku ekranu. Samo crtanje bez slanja ne mijenja vidljivu sliku.

Šema i povezivanje

Šema povezivanja

Referenca je četvoropinski I2C SSD1306 128×64 sa pull-up otpornicima prema 3,3 V. Fotografija ne potvrđuje kontroler ili raspored priključaka. SH1106 zahtijeva drugi drajver. OLED_ADDRESS je 0x3C; 0x3D koristi samo kada skeniranje i dokumentacija to potvrde.

Veze · Šema povezivanja

Od	Do	Opis veze
ESP32.3V3	OLED1.VCC	I2C SSD1306 modul 128×64, napajanje i pull-up otpornici za 3,3 V.
ESP32.GND	OLED1.GND	Zajednička masa.
ESP32.GPIO21	OLED1.SDA	I2C podaci; pratiti oznaku SDA.
ESP32.GPIO22	OLED1.SCL	I2C takt; pratiti oznaku SCL.
ESP32.3V3	RV1.END_A	Jedan krajnji izvod potenciometra 10 kΩ.
ESP32.GND	RV1.END_B	Drugi krajnji izvod potenciometra.
RV1.W	ESP32.GPIO34	Klizač na analogni ulaz ADC1.

1. Isključi USB i pronađi oznake VCC, GND, SDA i SCL na OLED modulu.
2. Poveži VCC na 3V3, GND na GND, SDA na GPIO21 i SCL na GPIO22.
3. Krajeve potenciometra od 10 kΩ poveži na 3V3 i GND, a njegov klizač na GPIO34.
4. Provjeri da klizač nije zamijenjen sa krajnjim priključkom i da naponske šine eksperimentalne ploče nisu prekinute na sredini.
5. Provjeri zajedničku masu, odvojene redove i napajanje od 3,3 V, pa priključi USB.

Ako okretanje potenciometra povećava vrijednost u neželjenom smjeru, kasnije zamijeni njegova dva krajnja spoja uz isključeno napajanje. Klizač ostaje na GPIO34.

Arduino okruženje i biblioteke

Koristi Arduino IDE 2.x, esp32 by Espressif Systems 3.3.12 i ESP32 Dev Module. U Library Manageru instaliraj Adafruit SSD1306 2.5.17, Adafruit GFX Library 1.12.6 i Adafruit BusIO 1.17.4. Prihvati potrebne zavisnosti i provjeri njihove verzije. Wire dolazi sa ESP32 paketom.

Raspakuj Arduino ZIP, otvori oled_display.ino iz istoimenog foldera, izaberi port i pokreni Verify, zatim Upload. Serial Monitor postavi na 115200 baud. Instalacija ESP32 paketa

Kompletan program

#include <Arduino.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

constexpr uint8_t SDA_PIN = 21;
constexpr uint8_t SCL_PIN = 22;
constexpr uint8_t POT_PIN = 34;
constexpr uint8_t OLED_ADDRESS = 0x3C;  // Use 0x3D only if the scan confirms it.
constexpr uint16_t OLED_WIDTH = 128;
constexpr uint16_t OLED_HEIGHT = 64;
constexpr uint32_t UPDATE_MS = 100;
constexpr uint32_t REPORT_MS = 500;
Adafruit_SSD1306 display(OLED_WIDTH, OLED_HEIGHT, &Wire, -1, 100000UL, 100000UL);
bool ready = false;
uint32_t lastUpdateAt = 0;
uint32_t lastReportAt = 0;
uint16_t rawAdc = 0;
uint16_t barPixels = 0;

void scanI2CBus() {
  Serial.println("I2C scan (an ACK alone does not identify the display controller):");
  uint8_t found = 0;
  for (uint8_t address = 1; address < 127; ++address) {
    Wire.beginTransmission(address);
    if (Wire.endTransmission() == 0) {
      Serial.print("ACK at 0x"); Serial.println(address, HEX);
      ++found;
    }
  }
  if (found == 0) Serial.println("No I2C device acknowledged.");
}

bool initializeDisplay() {
  if (!Wire.begin(SDA_PIN, SCL_PIN)) {
    Serial.println("OLED ERROR: I2C bus initialization failed.");
    return false;
  }
  Wire.setClock(100000);
  Wire.setTimeOut(50);
  scanI2CBus();
  Wire.beginTransmission(OLED_ADDRESS);
  if (Wire.endTransmission() != 0) {
    Serial.println("OLED ERROR: configured address did not ACK. Check wiring/address; reset to retry.");
    return false;
  }
  if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, OLED_ADDRESS, false, false)) {
    Serial.println("OLED ERROR: display buffer initialization failed; reset to retry.");
    return false;
  }
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  display.setTextWrap(false);
  return true;
}

void drawReading() {
  display.clearDisplay();
  display.setCursor(0, 0); display.print("WB Maker Bridge");
  display.setCursor(0, 16); display.print("ADC: "); display.print(rawAdc);
  display.setCursor(0, 28); display.print("Turn potentiometer");
  display.drawRect(3, 42, 122, 14, SSD1306_WHITE);
  display.fillRect(4, 43, barPixels, 12, SSD1306_WHITE);
  display.display();
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  analogReadResolution(12);
  analogSetPinAttenuation(POT_PIN, ADC_11db);
  ready = initializeDisplay();
  if (!ready) return;
  lastUpdateAt = millis();
  lastReportAt = lastUpdateAt;
  drawReading();
  Serial.println("OLED ready for this SSD1306 profile. Potentiometer is not a calibrated voltmeter.");
}

void loop() {
  if (!ready) return;
  const uint32_t now = millis();
  if (static_cast<uint32_t>(now - lastUpdateAt) >= UPDATE_MS) {
    lastUpdateAt = now;
    rawAdc = analogRead(POT_PIN);
    barPixels = static_cast<uint32_t>(rawAdc) * 120U / 4095U;
    drawReading();
  }
  if (static_cast<uint32_t>(now - lastReportAt) >= REPORT_MS) {
    lastReportAt = now;
    Serial.print("ADC="); Serial.print(rawAdc);
    Serial.print(" bar_pixels="); Serial.println(barPixels);
  }
}

Kod koristi zajedničke ASCII natpise na ekranu. Tekst kursa je preveden, dok program ostaje isti u obje jezičke verzije.

Adresa i pokretanje ekrana

scanI2CBus() ispituje adrese od 1 do 126. Postavka OLED_ADDRESS je podrazumijevano 0x3C. Ako skener prijavi OLED na 0x3D, promijeni postavku i ponovo pošalji program. Ne mijenjaj adresu nasumično i ne zaključuj da odgovor na njoj potvrđuje SSD1306.

initializeDisplay() podešava SDA/SCL, takt od 100 kHz i konačno vrijeme čekanja od 50 ms, zatim provjerava odgovor na izabranoj adresi. Tek potom pokreće biblioteku. Posljednji argument false u display.begin(...) znači da je Wire već pokrenut. Ako provjera ili inicijalizacija ne uspije, ready ostaje netačan i redovni prikaz se ne pokreće. Razlog potraži u Serial Monitoru. Izvorni kod biblioteke

Od potenciometra do trake

ADC je podešen na 12 bita i ADC_11db. Očitavanje je broj od 0 do 4095; nije automatski napon niti precizno mjerenje položaja. Na krajevima hoda moguće je zasićenje. Espressif: ADC

Program čuva očitavanje u rawAdc i skalira ga u barPixels, ispunu dužine najviše 120 piksela. UPDATE_MS iznosi 100 ms, a REPORT_MS 500 ms. Brže pomjeranje trake zato ne zahtijeva jednako čest serijski ispis. Cjelobrojno skaliranje odbacuje dio piksela.

Pokretanje i bilježenje rezultata

Prvo prati skeniranje na računaru. Zatim polako okreni potenciometar i uporedi broj, traku i Serial Monitor. Naslov ekrana je WB Maker Bridge. Početna nula je privremena vrijednost do prvog očitavanja nakon 100 ms.

To su očekivanja za provjeru, a ne unaprijed izmjereni rezultati tvog modula. Zapiši stvarnu adresu i najmanje tri očitavanja.

Najčešći problemi

Samostalni izazov

Dodaj procenat položaja iznad trake. Računaj ga iz istog ADC očitavanja, bez dodatnog čitanja potenciometra. Zatim povećaj UPDATE_MS na 500 ms i opiši promjenu odziva.

Kratka provjera znanja

1. Dokazuje li ACK na adresi 0x3C da je kontroler SSD1306?
2. Koji poziv prenosi nacrtanu sliku na ekran?
3. Da li 50% znači pouzdano izmjerenih 1,65 V?

Rješenje i objašnjenje

Izračunaj procenat izrazom rawAdc * 100UL / 4095 koristeći postojeće očitavanje. U funkciji drawReading() zamijeni red Turn potentiometer ispisom procenta i znaka %, prije slanja bafera. Očitavanja 0, 2048 i 4095 daju 0%, 50% i 100%. To su relativne vrijednosti, bez kalibracije napona.

ACK potvrđuje samo odgovor uređaja. Prenos slike obavlja display.display(). Interval od 500 ms daje približno dva osvježavanja u sekundi i vidljivo sporiji odziv od intervala 100 ms.

Preuzimanja

Sačuvaj šemu, program i zabilježenu adresu za kurs 12. Kompajliranje i fizičku probu evidentiraj odvojeno.

Primarni izvori

• Espressif — I2C API
• Espressif — ADC API
• Adafruit — SSD1306 biblioteka
• Adafruit — OLED napajanje
• Adafruit — SH110x biblioteka