Beeindruckende Lichtsequenzen mit Arduino und Schieberegister erstellen

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Projektbeschreibung

Ich habe Spaß an Lichtsteuerungen und Arrays gehabt und wollte das Schieberegister zusammen mit einem LCD-Display nutzen, um ein Programm zu erstellen, mit dem man Lichtanimationen erstellen und anzeigen kann, ohne jedes Mal den Code manuell ändern zu müssen.

Es gibt 4 Tasten (von links nach rechts nummeriert 1–4), die der Menünavigation und dem Ändern von Werten dienen:

• Taste 1: Werte erhöhen / LED auf HIGH setzen
• Taste 2: Werte verringern / LED auf LOW setzen
• Taste 3: Cursor beim Erstellen eines Frames zurückbewegen
• Taste 4: „Zurück“-Funktion

Das Programm erlaubt die Anpassung der Animationsgeschwindigkeit und der Wiederholungsanzahl. Über die Konstante ARR_SIZE im Code lässt sich die Anzahl der Frames ändern.

Schaltplan

Der Schaltplan zeigt die Verdrahtung aller Komponenten. Aufgrund von Darstellungsbeschränkungen konnte das Layout nicht so kompakt wie im Originalaufbau gehalten werden. Nach dem Nachbau lohnt es sich, die Verkabelung aufzuräumen.

Code

Der vollständige Sketch („Light Sequencer“) steuert die 8 LEDs über das 74HC595-Schieberegister, zeigt Menüs auf dem LCD an und reagiert auf Tastendrücke. Der Code umfasst Funktionen für:

• Hauptmenü (Animation abspielen, Frame erstellen, Geschwindigkeit einstellen, Schleifenanzahl setzen)
• Frame-Erstellung mit Live-Vorschau auf dem LCD
• Umwandlung der Boolean-Arrays in Bytes für das Schieberegister
• Eigene shiftOut-Implementierung für präzises Timing

#include <LiquidCrystal.h>
#define ARR_SIZE 16  // Anzahl der Frames (anpassbar)
#define LIGHTS 8

const int btn1 = 7, btn2 = 8, btn3 = 9, btn4 = 10;
int bs1 = 0, bs2 = 0, bs3 = 0, bs4 = 0;

const int latchPin = 11;
const int clockPin = 13;
const int dataPin = 12;

byte data;
bool ArrOne[ARR_SIZE][LIGHTS] = {false};
byte lightArrOne[ARR_SIZE] = {0xFF};

int animSpeed = 50;   // ms pro Frame
int loopCount = 5;    // Wiederholungen

const int rs = 15, en = 14, d4 = 3, d5 = 4, d6 = 5, d7 = 6;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);

void setup() {
  pinMode(btn1, INPUT_PULLUP);
  pinMode(btn2, INPUT_PULLUP);
  pinMode(btn3, INPUT_PULLUP);
  pinMode(btn4, INPUT_PULLUP);
  lcd.begin(16, 2);
  pinMode(latchPin, OUTPUT);
  PrintMenu();
}

void loop() {
  bs1 = digitalRead(btn1);
  bs2 = digitalRead(btn2);
  bs3 = digitalRead(btn3);
  bs4 = digitalRead(btn4);

  if (bs1 == HIGH) { bs1 = LOW; delay(150); Play(); }
  else if (bs2 == HIGH) { bs2 = LOW; delay(150); Create(ArrOne); }
  else if (bs3 == HIGH) { bs3 = LOW; delay(150); SetSpeed(); }
  else if (bs4 == HIGH) { bs4 = LOW; delay(150); SetLoop(); }

  PrintMenu();
  delay(150);
}

// Weitere Funktionen: PrintMenu, PrintCreate, PrintSetSpeed, PrintSetLoop,
// Play, Create, IntToHexToByte, BoolArrayToByte, SetSpeed, SetLoop,
// shiftOut, ClearScreen – siehe vollständiger Code im Original.