Регулятор громкости: Arduino, энкодер и pt2257. Версии 2, 3, 4 и 5

Данная статья является продолжением этой статьи. Так сказать, работой над ошибками. Первое исправление коснулось схем, где я в этот раз исправил название микросхемы на pt2257 и изменил рисунок Arduino Uno на Arduino nano:

Функционально эти платы идентичны и собраны на одном микроконтроллере, поэтому скетчи (прошивки) подходят к обоим. Также подойдут другие платы Arduino и их клоны, собранные на микроконтроллерах ATmega168/328, например, Arduino mini, Arduino pro mini, Arduino pro и т.д.
Далее пойдут изменения, коснувшиеся программной части. Выбирайте тот скетч, который Вам больше нравится по функционалу:
Версия 2:
В данном скетче часть программы, отвечающая за передачу данных от микроконтроллера в микросхему регулировки громкости выведена в отдельную функцию (подпрограмму) и обращаться к ней после каждого поворота ручки энкодера или нажатия на его кнопку. Это позволило чуть-чуть уменьшить размер скетча. Также я заметил, что в режиме "MUTE" звук продолжает регулироваться. В некоторых случаях это очень удобно: допустим у Вас в семье спит маленький ребенок или кто-то из домочадцев, а Вы захотели тихонько послушать музыку. Включаете магнитофон, а звук по умолчанию, громче желаемого, и чтобы не крутить 1-3 оборота энкодера, плавно уменьшая громкость, вы нажимаете на ручку регулировки громкости, звук выключается. Вы уменьшаете громкость (в режиме "MUTE") и нажимаете еще раз на ручку энкодера. Включается музыка, но уже намного тише. 
Текст программы версии 2:

#include <Wire.h>

/********************************************************
**   Для управлением громкостью используется энкодер   **
**                    Arduino и pt2257  v2             **                  
** Вращением энкодера регулируется громкость, нажатием **                  
**       кнопки включается-отключается режим "MUTE"    **
**          Выключение "Mute" только кнопкой.          **
** Регулировка громкости в режиме "Mute" изменяется    **      
**                        http://mynobook.blogspot.com **                
*********************************************************/
 
int Volume=40;       // Начальная громкость составляет половину (50%)
int Mute=0;          // Отключение звука
int fadeAmount = 3;        // шаг изменения громкости
unsigned long currentTime;
unsigned long loopTime;
const int pin_A = 12;       // Подключение вывода A (CLK) энкодера
const int pin_B = 11;       // Подключение вывода B (DT) энкодера
const int pin_SW = 9;       // Подключение вывода кнопки (SW) энкодера
unsigned char encoder_A;
unsigned char encoder_B;
unsigned char encoder_A_prev=0;

int i2c_write(int Az){ // функция записи данных в pt2257 121 - MUTE ON, 120 -MUTE OFF, 0 - Volume
    Wire.beginTransmission(0x44);  // i2c адрес pt2257
if (Az == 0)   {  Wire.write(Volume/10+224);   // Отправляем десятки громкости в pt2257 значение 224-231(00-70)
              Wire.write(Volume%10+208);}   // Отправляем единицы громкости в pt2257 значение 208-217(0-9)
else Wire.write(Az);
    Wire.endTransmission(); 
  }
  

void setup()  {
  Wire.begin();
  pinMode(pin_SW,INPUT);  // устанавливаем pin pin_SW как вход
  digitalWrite(pin_SW,HIGH); // Подтяжка вывода к 1         
  pinMode(pin_A, INPUT);
  pinMode(pin_B, INPUT);
  currentTime = millis();
  loopTime = currentTime;
  i2c_write(0); // Задаем громкость при включении
 
} 
 
void loop()  {
  currentTime = millis();
  if(currentTime >= (loopTime + 5)){ // проверяем каждые 5мс (200 Гц)
    encoder_A = digitalRead(pin_A);     // считываем состояние выхода А энкодера 
    encoder_B = digitalRead(pin_B);     // считываем состояние выхода B энкодера    
    if((!encoder_A) && (encoder_A_prev)){    // если состояние изменилось с положительного к нулю
      if(encoder_B) {
        // выход В в полож. сост., значит вращение по часовой стрелке
        // увеличиваем громкость, не более чем до 79 и записываем в pt2257
        if(Volume + fadeAmount <= 79) {Volume += fadeAmount;
                                      i2c_write(0);
                                      }               
      }   
      else {
        // выход В в 0 сост., значит вращение против часовой стрелки     
        // уменьшаем яркость, но не ниже 0 и записываем в pt2257
        if(Volume - fadeAmount >= 0) {Volume -= fadeAmount;               
                                     i2c_write(0); 
                                     }
      }   
 
    }   
    encoder_A_prev = encoder_A;     // сохраняем значение А для следующего цикла 
    if  (digitalRead(pin_SW) == 0) // Если нажата кнопка то выключить или включить звук 
    {
     if (Mute == 0) 
     {
      Mute = 1;
      while (digitalRead(pin_SW) == 0) delay(100);   //  Дождаться отпускания кнопки
      i2c_write(121);
 
     }
     else {
      while (digitalRead(pin_SW) == 0) delay(100);  //  Дождаться отпускания кнопки
      Mute = 0;
      i2c_write(120);
      
     }     
    }

    
    loopTime = currentTime;
  }                       
}

Скачать скетч можно тут.

Версия 3:
От версии 2 отличается тем, что в режиме "MUTE" регулировка громкости не осуществляется. Т.е. на какой громкости вы включили режим "MUTE" на такой еe и включите, независимо от того, крутили ли Вы в этом режиме ручку регулировки громкости или нет.
Текст программы версии 3:

#include <Wire.h>

/********************************************************
**   Для управлением громкостью используется энкодер   **
**                    Arduino и pt2257  v3             **                  
** Вращением энкодера регулируется громкость, нажатием **                  
**       кнопки включается-отключается режим "MUTE"    **
**          Выключение "Mute" только кнопкой.          **
** Регулировка громкости в режиме "Mute" не изменяется **      
**                        http://mynobook.blogspot.com **                
*********************************************************/
 
int Volume=40;       // Начальная громкость составляет половину (50%)
int Mute=0;          // Отключение звука
int fadeAmount = 3;        // шаг изменения громкости
unsigned long currentTime;
unsigned long loopTime;
const int pin_A = 12;       // Подключение вывода A (CLK) энкодера
const int pin_B = 11;       // Подключение вывода B (DT) энкодера
const int pin_SW = 9;       // Подключение вывода кнопки (SW) энкодера
unsigned char encoder_A;
unsigned char encoder_B;
unsigned char encoder_A_prev=0;

int i2c_write(int Az){ // функция записи данных в pt2257 121 - MUTE ON, 120 -MUTE OFF, 0 - Volume
    Wire.beginTransmission(0x44);  // i2c адрес pt2257
if (Az == 0)   {  Wire.write(Volume/10+224);   // Отправляем десятки громкости в pt2257 значение 224-231(00-70)
              Wire.write(Volume%10+208);}   // Отправляем единицы громкости в pt2257 значение 208-217(0-9)
else Wire.write(Az);
    Wire.endTransmission(); 
  }
  

void setup()  {
  Wire.begin();
  pinMode(pin_SW,INPUT);  // устанавливаем pin pin_SW как вход
  digitalWrite(pin_SW,HIGH); // Подтяжка вывода к 1         
  pinMode(pin_A, INPUT);
  pinMode(pin_B, INPUT);
  currentTime = millis();
  loopTime = currentTime;
  i2c_write(0); // Задаем громкость при включении
 
} 
 
void loop()  {
  currentTime = millis();
  if(currentTime >= (loopTime + 5)){ // проверяем каждые 5мс (200 Гц)
    encoder_A = digitalRead(pin_A);     // считываем состояние выхода А энкодера 
    encoder_B = digitalRead(pin_B);     // считываем состояние выхода B энкодера    
    if((!encoder_A) && (encoder_A_prev)&&(Mute == 0)){    // если состояние изменилось с положительного к нулю
      if(encoder_B) {
        // выход В в полож. сост., значит вращение по часовой стрелке
        // увеличиваем громкость, не более чем до 79 и записываем в pt2257
        if(Volume + fadeAmount <= 79) {Volume += fadeAmount;
                                      i2c_write(0);
                                      }               
      }   
      else {
        // выход В в 0 сост., значит вращение против часовой стрелки     
        // уменьшаем яркость, но не ниже 0 и записываем в pt2257
        if(Volume - fadeAmount >= 0) {Volume -= fadeAmount;               
                                     i2c_write(0); 
                                     }
      }   
 
    }   
    encoder_A_prev = encoder_A;     // сохраняем значение А для следующего цикла 
    if  (digitalRead(pin_SW) == 0) // Если нажата кнопка то выключить или включить звук 
    {
     if (Mute == 0) 
     {
      Mute = 1;
      while (digitalRead(pin_SW) == 0) delay(100);   //  Дождаться отпускания кнопки
      i2c_write(121);
 
     }
     else {
      while (digitalRead(pin_SW) == 0) delay(100);  //  Дождаться отпускания кнопки
      Mute = 0;
      i2c_write(120);
      
     }     
    }

    
    loopTime = currentTime;
  }                       
}

Скачать скетч можно тут.

Версия 4:
Режим "MUTE" включается кнопкой энкодера, выход из режима осуществляется либо повторным нажатием кнопки, либо поворотом ручки регулировки громкости в любую сторону. На мой взгляд, самый удобный алгоритм, из всех ранее предложенных. 
Текст программы версии 4:

#include <Wire.h>

/********************************************************
**   Для управлением громкостью используется энкодер   **
**                    Arduino и pt2257  v4             **                  
** Вращением энкодера регулируется громкость, нажатием **                  
**       кнопки включается-отключается режим "MUTE"    **
**  Выключение "Mute" кнопкой или поворотом энкодера.  **   
**                        http://mynobook.blogspot.com **                
*********************************************************/
 
int Volume=40;       // Начальная громкость составляет половину (50%)
int Mute=0;          // Отключение звука
int fadeAmount = 3;        // шаг изменения громкости
unsigned long currentTime;
unsigned long loopTime;
const int pin_A = 12;       // Подключение вывода A (CLK) энкодера
const int pin_B = 11;       // Подключение вывода B (DT) энкодера
const int pin_SW = 9;       // Подключение вывода кнопки (SW) энкодера
unsigned char encoder_A;
unsigned char encoder_B;
unsigned char encoder_A_prev=0;

int i2c_write(int Az){ // функция записи данных в pt2257 121 - MUTE ON, 120 -MUTE OFF, 0 - Volume
    Wire.beginTransmission(0x44);  // i2c адрес pt2257
if (Az == 0)   {  Wire.write(Volume/10+224);   // Отправляем десятки громкости в pt2257 значение 224-231(00-70)
              Wire.write(Volume%10+208);}   // Отправляем единицы громкости в pt2257 значение 208-217(0-9)
else Wire.write(Az);
    Wire.endTransmission(); 
  }
  

void setup()  {
  Wire.begin();
  pinMode(pin_SW,INPUT);  // устанавливаем pin pin_SW как вход
  digitalWrite(pin_SW,HIGH); // Поддяжка вывода к 1         
  pinMode(pin_A, INPUT);
  pinMode(pin_B, INPUT);
  currentTime = millis();
  loopTime = currentTime;
  i2c_write(0); // Задаем громкость при включении
 } 
 
void loop()  {
  currentTime = millis();
  if(currentTime >= (loopTime + 5)){ // проверяем каждые 5мс (200 Гц)
    encoder_A = digitalRead(pin_A);     // считываем состояние выхода А энкодера 
    encoder_B = digitalRead(pin_B);     // считываем состояние выхода B энкодера    
    if((!encoder_A) && (encoder_A_prev)){    // если состояние изменилось с положительного к нулю
     if (Mute == 1) {Mute=0; i2c_write(120);} // если включен режим "Mute" то выключить его, иначе регулировать громкость
     else if(encoder_B) {
        // выход В в полож. сост., значит вращение по часовой стрелке
        // увеличиваем громкость, не более чем до 79 и записываем в pt2257
        if(Volume + fadeAmount <= 79) {Volume += fadeAmount;
                                      i2c_write(0);
                                      }               
      }   
      else {
        // выход В в 0 сост., значит вращение против часовой стрелки     
        // уменьшаем яркость, но не ниже 0 и записываем в pt2257
        if(Volume - fadeAmount >= 0) {Volume -= fadeAmount;               
                                     i2c_write(0); 
                                     }
      }   
     }   
    encoder_A_prev = encoder_A;     // сохраняем значение А для следующего цикла 
    if  (digitalRead(pin_SW) == 0) // Если нажата кнопка то выключить или включить звук 
    {
     if (Mute == 0) 
     {
      Mute = 1;
      while (digitalRead(pin_SW) == 0) delay(100);   //  Дождаться отпускания кнопки
      i2c_write(121);
 
     }
     else {
      while (digitalRead(pin_SW) == 0) delay(100);  //  Дождаться отпускания кнопки
      Mute = 0;
      i2c_write(120);
      
     }     
    }   
    loopTime = currentTime;
  }                       
}

Скачать скетч можно тут.

Версия 5:
Самое интересное, как всегда в конце. Во всех предыдущих версиях программ громкость при включении была фиксированной и составляла 50% от максимальной. Первоначальный уровень громкости задавался в первой строке программы:
int Volume=40; 
Но микроконтроллеры ATmega168/328 имеют собственную энергонезависимую память EEPROM. Таким образом, добавив в программу библиотеку EEPROM.h удалось добиться того, что при включении магнитофона громкость такая, какая была при выключении. Алгоритм включения-выключения режима "MUTE" полностью соответствует описанному в программе версии 4. Т.е. режим "MUTE" включается кнопкой энкодера, а выход из режима осуществляется либо повторным нажатием кнопки, либо поворотом ручки регулировки громкости в любую сторону.
Текст программы версии 5:

#include <Wire.h>
#include <EEPROM.h>
/********************************************************
**   Для управлением громкостью используется энкодер   **
**                    Arduino и pt2257  v5             **                  
** Вращением энкодера регулируется громкость, нажатием **                  
**       кнопки включается-отключается режим "MUTE"    **
**    Выключение "Mute" кнопкой и поворотом энкодера.  **   
**    Запоминает значение громкости при выключении     **
**                        http://mynobook.blogspot.com **                        **                
*********************************************************/
 
int Volume;          // Переменная уровня громкости
int Mute=0;          // Переменная значения "Mute" (Отключение звука) - 0 отключено, 1 включено
int fadeAmount = 3;        // шаг изменения громкости
unsigned long currentTime;
unsigned long loopTime;
const int pin_A = 12;       // Подключение вывода A (CLK) энкодера
const int pin_B = 11;       // Подключение вывода B (DT) энкодера
const int pin_SW = 9;       // Подключение вывода кнопки (SW) энкодера
unsigned char encoder_A;
unsigned char encoder_B;
unsigned char encoder_A_prev=0;

int i2c_write(int Az){ // функция записи данных в pt2257 121 - MUTE ON, 120 -MUTE OFF, 0 - Volume
    Wire.beginTransmission(0x44);  // i2c адрес pt2257
if (Az == 0)   {  Wire.write(Volume/10+224);   // Отправляем десятки громкости в pt2257 значение 224-231(00-70)
              Wire.write(Volume%10+208);   // Отправляем единицы громкости в pt2257 значение 208-217(0-9)
              EEPROM.write(0, Volume);}  // Сохраняем значение громкости во встроенную память EEPROM
else Wire.write(Az);
    Wire.endTransmission(); 
  }
  

void setup()  {
  Wire.begin();
  pinMode(pin_SW,INPUT);  // устанавливаем pin pin_SW как вход
  digitalWrite(pin_SW,HIGH); // Поддяжка вывода к 1         
  pinMode(pin_A, INPUT);
  pinMode(pin_B, INPUT);
  currentTime = millis();
  loopTime = currentTime;
   Volume=EEPROM.read(0);
   if (Volume == 255) Volume = 40; //Если считано значение 255, то установить громкость 50%
  i2c_write(120); // "Mute" при включении отключен
  i2c_write(0); // Задаем громкость при включении
 } 
 
void loop()  {
  currentTime = millis();
  if(currentTime >= (loopTime + 5)){ // проверяем каждые 5мс (200 Гц)
    encoder_A = digitalRead(pin_A);     // считываем состояние выхода А энкодера 
    encoder_B = digitalRead(pin_B);     // считываем состояние выхода B энкодера    
    if((!encoder_A) && (encoder_A_prev)){    // если состояние изменилось с положительного к нулю
     if (Mute == 1) {Mute=0; i2c_write(120);} // если включен режим "Mute" то выключить его, иначе регулировать громкость
     else if(encoder_B) {
        // выход В в полож. сост., значит вращение по часовой стрелке
        // увеличиваем громкость, не более чем до 79 и записываем в pt2257
        if(Volume + fadeAmount <= 79) {Volume += fadeAmount;
                                      i2c_write(0);
                                      }               
      }   
      else {
        // выход В в 0 сост., значит вращение против часовой стрелки     
        // уменьшаем яркость, но не ниже 0 и записываем в pt2257
        if(Volume - fadeAmount >= 0) {Volume -= fadeAmount;               
                                     i2c_write(0); 
                                     }
      }   
     }   
    encoder_A_prev = encoder_A;     // сохраняем значение А для следующего цикла 
    if  (digitalRead(pin_SW) == 0) // Если нажата кнопка то выключить или включить звук 
    {
     if (Mute == 0) 
     {
      Mute = 1;
      while (digitalRead(pin_SW) == 0) delay(100);   //  Дождаться отпускания кнопки
      i2c_write(121);
 
     }
     else {
      while (digitalRead(pin_SW) == 0) delay(100);  //  Дождаться отпускания кнопки
      Mute = 0;
      i2c_write(120);
      
     }     
    }   
    loopTime = currentTime;
    Serial.print(EEPROM.read(0));
  }                       
}

Скачать скетч можно тут.

На этом все. До новых встреч.

Upd 31.05.2022:Выложил файлы в первых комментариях к данной статье на нашем телеграмм канале. Не забудьте подписаться на канал!