Lcd 5110 включение подсветки кнопкой
Помните те времена, когда мобильные телефоны были "дубовые", у них была отдельная кнопочная клавиатура и маленький монохромный жидкокристаллический дисплей?
Теперь этот рынок принадлежит всяким iPhone, Galaxy и т.п., но дисплеи находят себе новое применение: diy-проекты!
Черно-белый дисплей 84х48 пикселей, который мы будем рассматривать, использовался в телефонах Nokia 3310. Основное их преимущество - легкость в управлении. Подобный дисплей отлично впишется в ваш проект для интерактивного обмена информацией с пользователем.
В статье мы рассмотрим управление этим графическим дисплеем с помощью Arduino. Рассмотрены все особенности подключения, технические характеристики дисплея и программа для Arduino.
Необходимые материалы
- Arduino или ее клон.
- Коннекторы.
- Монтажная плата.
Технические характеристики дисплея Nokia 5110
Перед подключением дисплея и программированием Arduino давайте рассмотрим общую информацию о нем.
Распиновка
Для подключения и передачи данных на дисплее используются два параллельных ряда 8 коннекторов. На задней части дисплея нанесены обозначения каждого пина.
Как уже было сказано, пины параллельно соединены между собой. Информация о назначении каждого коннектора приведена ниже.
Питание
Вы уже обратили внимание, что на LCD дисплее 5110 два коннектора для питания. Первый - самый важный - питание логики дисплея. В datasheet указано, что оно должно выбираться в диапазоне 2.7 - 3.3 В. В нормальном режиме работы дисплей будет потреблять от 6 до 7 мА.
Второй коннектор питания предназначен для подсветки дисплея. Если вы снимете сам дисплей с платы (это делать не обязательно, можно просто посмотреть на рисунок ниже), вы увидите, что подсветка реализована очень просто: четыре белых светодиода, которые расположены по углам платы. Обратите внимание, что токоограничивающих резисторов нет.
Так что с питанием надо быть аккуратнее. Можно использовать токоограничивающий резистор при подключении пина "LED" или использовать максимальное напряжение питания 3.3 В. Не забывайте, что светодиоды могут поглощать большие токи! Без ограничения, они потянут около 100 мА при напряжении питания 3.3 В.
Управляющий интерфейс
В дисплее встроен контроллер: Philips PCD8544, который преобразовывает массивный параллельный интерфейс в более удобный серийный. PCD8544 управляется помощью синхронным серийным протоколом, который подобен SPI. Обратите внимание, что есть пины счетчика времени (SCLK) и ввода серийных данных (DN), а также активный-low выбор чипа (SCE).
Выше рассмотренных серийных коннекторов установлен еще один коннектор – D/C, по которому поступает информация о том, могут ли быть отображены данные, которые передаются.
Для перечня команд, ознакомьтесь с разделом “Instructions” из даташита PCD8544 (страница 11). Есть команды, которые очищают дисплей, инвертируют пиксели, отключают питание и т.п.
Сборка и подключение дисплея 5110
Перед загрузкой скетча и передачей данных на дисплей, необходимо разобраться с подключением. Для этого необходимо решить вопрос его сборки и подключения к Arduino.
Сборка
Для "сборки" дисплея вам могут пригодится коннекторы. 8 штук будет достаточно. Можно использовать прямые ноги или расположенные под 90 градусов. Зависит от дальнейшего использования. Если вы планируете использовать монтажную плату, рельса с прямыми коннекторами, скорее всего, будет оптимальным выбором.
LCD дисплей от Nokia 5110, установленный на мини-монтажной плате:
Можно и напрямую запаять переходники к дисплею.
Подключение дисплея 5110 к Arduino
В данном примере мы подключим LCD дисплей к Arduino. Подобную методику можно легко адаптировать к другим платам и микроконтроллерам. Для подключения пинов передачи данных - SCLK и DN(MOSI) – мы используем SPI пины Arduino, которые обеспечивают быструю передачу данных. Выбор чипа (SCE), перезагрузка (RST), и пин данные/управление (D/C) могут быть подключены к любому цифровому пину. Выход от светодиода подключается к пину на Arduino, который поддерживает ШИМ-модуляцию. Благодаря этому возможна гибкая настройка яркости подсветки.
К сожалению, максимальное напряжение питания дисплея 5110 может достигать 3.6 вольт, так что подключать напрямую к стандартному выходу 5 V на Arduino нельзя. Напряжение надо настраивать. Соответственно, появляется не колько вариантов подключения.
Прямое подключение к Arduino
Самый простой вариант подключения к Arduino напрямую. В этом случае надо использовать платы Arduino Pro 3.3V/8MHz или 3.3V Arduino Pro Mini. Вариант, предложенный ниже работает с платами Arduino 5V. Это рабочий вариант, но срок работы дисплея может несколько сократиться.
Пины подключаются следующим образом:
Хороший и недорогой вариант для обеспечения дополнительной защиты - установка резисторов между пинами пинами передачи данных от Arduino к LCD 5110. Если вы используете Arduino Uno (или подобную 5-ти вольтовую плату), можно использовать резисторы номиналом 10 кОм и 1 кОм. Схема подключения дисплея с использованием резисторов приведена на рисунке ниже:
Подключение такое же как и в первом примере, но в каждой цепи сигнала установлен резистор. Резисторы на 10 кОм установлены между пинами SCLK, DN, D/C и RST. Резистор номиналом 1 кОм - между пинами SCE и пином 7. Ну и 330 Ом остается между пином 9 и пином со светодиодом. and pin 7.
Преобразователи уровня
Третий вариант подключения - с использованием преобразователей уровня для переключения между 5 и 3.3 В. Для этих целей можно использовать модули Bi-Directional Logic Level Converter или TXB0104.
К сожалению, на дисплее пять входов для сигнала 3.3 В, а на преобразователях уровня - четыре. Можно оставить выход RTS в состоянии high (подключив его с использованием резистора на 10 кОм). В результате вы лишаетесь возможности управления перезагрузкой дисплея, но все остальные функции будут доступны.
Первый пример скетча для Arduino: LCD Demo
После благополучного подключения можно переходить к загрузке скетча и отображения данных на дисплее!
Программа для Arduino
Комментарии в коде выше должны вам помочь разобраться в программе. Большинство действий происходит в пределах функции lcdFunTime().
Скетч в действии
После загрузки на Arduino, скетч начнет отрабатывать и запустит демо – набор стандартных анимаций и отработку графических функций. Для начала отобразим несколько пикселей. После этого мы перейдем к отображению линий, прямоугольников и кругов, прогрузим растровое изображение и т.п.
После отработки скетча, монитор перейдет в режим передачи данных по серийному протоколу. Откройте серийный монитор (со скоростью передачи данных 9600 бит в секунду). То, что вы напечатаете в серийном мониторе, отобразится на LCD мониторе.
Если вас заинтересовали возможности отображения растровых изображений, читайте дальше. Мы рассмотрим как именно можно импортировать собственное растровое изображение 84х48 и отобразить его на экране.
Второй пример скетча для Arduino: загрузка и отображение растровых изображений
В этом примере мы создадим новое растровое изображение 84х48, интегрируем его в код Arduino и отправим на LCD монитор.
Находим/Создаем/Изменяем растровое изображение
Для начала найдите изображение, которое вы хотите отобразить на LCD экране 5110. Сильно развернуться на 84х48 пикселей не получится, но все же можно. Вот некоторые примеры:
После выбора изображения, надо его подкорректировать: сделать монохромным (2-битным цветом); выдержать размер 84х48 пикселей. Для этого можно использовать большинство редакторов изображений. В том числе и Paint, если у вас Windows. Сохраните полученное изображение.
Преобразование растрового изображения в массив
Следующий шаг – преобразовать этот файл в 504-байтный массив символов. Для этого можно воспользоваться различными программами. Например, LCD Assistant.
Для загрузки изображения в LCD Assistant, перейдите в меню File > Load Image. Должно открыться окно с превью картинки. Убедитесь, что картинка правильного размера – 84 пикселя в ширину, 48 пикселей в высоту, а настройка Byte orientation установлена в режим Vertical, Size endianness в Little. Остальные настройки по умолчанию должны быть выставлены корректно (8 pixels/byte)
После этого перейдите во вкладку File > Save output, чтобы сгенерировать временный текстовый файл. Откройте этот текстовый файл, чтобы рассмотреть ваш новый замечательный массив. Измените тип массива на char (не unsigned и не const). Также убедитесь, что массив корректно назван (без тире, не начинается с числа и т.п.).
Импортируйте в скетч и рисуйте!
Скопируйте созданный массив в скетч для Arduino. Можете использовать скетч из первого примера. Вставьте ваш массив в любом месте. Теперь, чтобы отобразить ваш рисунок, замените setup() и loop() в скетче строчками, которые приведены ниже (при этом остальные функции и переменные остаются неизменными):
// ...переменные, константы и массив растрового изображения определены выше
lcdBegin(); // Настройка пинов и инициализация LCD дисплея
setContrast(60); // Настройка контраста (предпочтительный диапазон – от 40 до 60)
setBitmap(flameBitmap); // flameBitmap надо заменить названием вашего массива
updateDisplay(); // Обновление дисплея, чтобы отобразить массив
// Функции для управления и графики на LCD-дисплее определены ниже...
Правда, прикольно получилось? Помимо всего прочего, вы можете импортировать несколько изображений и создавать небольшие анимации! Попробуйте, уверен, вам понравится!
Ссылки для скачивания дополнительных программ, библиотек и даташитов
Даташиты на LCD-дисплей и драйвера- LCD Datasheet – Не совсем от 5110, но очень похожий по характеристикам
- PCD8544 Arduino Library – Библиотека для работы Arduino с LCD драйвером PCD8544
- TheDotFactory – Отличный инструмент для создания массивов пользовательских шрифтов
Оставляйте Ваши комментарии, вопросы и делитесь личным опытом ниже. В дискуссии часто рождаются новые идеи и проекты!
Новые статьи
● Проект 16: Графический индикатор. Подключение дисплея Nokia 5110
В этом эксперименте мы рассмотрим графический дисплей Nokia 5110, который можно использовать в проектах Arduino для вывода графической информации.
Необходимые компоненты:
Жидкокристаллический дисплей Nokia 5110 - монохромный дисплей с разрешением 84×48 на контроллере PCD8544, предназначен для вывода графической и текстовой информации. Питание дисплея должно лежать в пределах 2.7-3.3 В (максимум 3.3 В, при подаче 5 В на вывод VCC дисплей может выйти из строя). Но выводы контроллера толерантны к +5 В, поэтому их можно напрямую подключать к входам Arduino. Немаловажный момент - низкое потребление, что позволяет питать дисплей от платы Arduino без внешнего источника питания.
Схема подключения Nokia 5110 к Arduino показана на рис. 16.1.
Рис. 16.1. Схема подключения Nokia 5110 к Arduino
Для работы с дисплеем Nokia 5110 будем использовать библиотеку Adafruit_GFX, которая имеет богатые возможности для вывода графики и текста. В нашем эксперименте мы будем получать данные освещенности с фоторезистора, подключенного к аналоговому входу Arduino A0, и выводить данные освещенности в числовом и графическом представлениях. Схема подключения показана на рис. 16.2.
Рис. 16.2. Схема подключения Nokia 5110 и фоторезистора к Arduino
Код скетча нашего эксперимента показан в листинге 16.1. Мы считываем данные с фоторезистора и отображаем числовое значение, а также в графическом виде (прогресс-бар) значение освещенности в процентах от максимального значения. Значения минимальной и максимальной освещенности берем из эксперимента 13.
// Подключение библиотеки
#include
Порядок подключения:
1. Подключаем датчик дисплея Nokia 5110 и фоторезистор по схеме на рис. 16.2.
2. Загружаем в плату Arduino скетч из листинга 16.1.
3. Перекрывая рукой поток света, смотрим на экране дисплея изменение показаний освещенности.
Листинги программ
Ранее в этом блоге было рассмотрено несколько ЖК-дисплеев / индикаторов и их использование из Arduino. Существенным их недостатком является довольно большой размер, а также вес. Зачастую это не является проблемой. Например, если вы собираете DIY паяльную станцию в самодельном корпусе, там как-то без разницы, какого размера дисплей. С другой стороны, если вам нужен дисплей, скажем, на квадрокоптере , тут вес и размер становятся критически важными. Поэтому сегодня мы научимся работать с очень маленьким и легким экранчиком от телефона Nokia 5110.
Примечание: Другие посты по теме экранчиков — Научился выводить текст на ЖК-индикатор из Arduino , Об использовании экранчиков 1602 с I2C-адаптером , Работаем с LCD на базе HD44780 без библиотек , и Цифровой термометр из ЖК-матрицы, TMP36 и Arduino .
Не беспокойтесь, покупать эффективно не существующий нынче телефон Nokia 5110, выковыривать из него экранчик и выбрасывать все остальные детали не придется. Экранчик от Nokia 5110 являются очень распространенным самостоятельным модулем для радиолюбителей и стоит где-то от 2 до 5$, в зависимости от магазина. В России модуль можно купить, например, на tpai.ru , arduino-kit.ru , amperkot.ru , compacttool.ru , chipster.ru или electromicro.ru . Ну и, конечно же, по самой низкой цене экранчики продаются на AliExpress, но придется подождать месяц или два, пока они придут из Китая.
Как это часто бывает в мире Arduino, для модуля уже существуют готовые библиотеки, и не одна. Мне понравилась библиотека LCD5110, выложенная на сайте rinkydinkelectronics.com. У этой библиотеки есть две версии. Первая называется LCD5110_Basic . Она попроще и способна выводить только текст шрифтами разного размера. Есть возможность создания собственных шрифтов. Вторая версия называется LCD5110_Graph . Она имеет все возможности первой библиотеки и в дополнение к ним умеет рисовать отрезки, прямоугольники, круги и так далее.
В рамках этого поста будет использована LCD5110_Basic. Обе библиотеки прекрасно документированы и имеют множество примеров использования, так что при необходимости в LCD5110_Graph вы без труда разберетесь самостоятельно. Стоит однако отметить, что чтобы LCD5110_Basic компилировалась без warning’ов, мне пришлось внести пару небольших правок в ее код.
Итак, пример использования библиотеки:
#include
extern
uint8_t
BigNumbers
;
extern
uint8_t
MediumNumbers
;
extern
uint8_t
SmallFont
;
/* SCK / CLK, MOSI / DIN, DC, RST, CS */
LCD5110 lcd(2
, 3
, 4
, 6
, 5
)
;
void
setup()
{
lcd.InitLCD
()
;
}
int
ctr =
0
;
void
loop()
{
lcd.clrScr
()
;
Lcd.setFont
(BigNumbers)
;
lcd.printNumI
(ctr, RIGHT, 0
)
;
Lcd.setFont
(MediumNumbers)
;
lcd.printNumF
(12.34
, 2
, RIGHT, 24
)
;
Lcd.setFont
(SmallFont)
;
lcd.print
("Line 1"
, 0
, 8
*
0
)
;
lcd.print
("Line 2"
, 0
, 8
*
1
)
;
lcd.print
("Line 3"
, 0
, 8
*
2
)
;
lcd.print
("L 4"
, 0
, 8
*
3
)
;
lcd.print
("L 5"
, 0
, 8
*
4
)
;
lcd.print
("0123456789ABCD"
, 0
, 8
*
5
)
;
Ctr +
=
5
;
if
(ctr >=
1000
)
ctr =
0
;
Delay(500
)
;
}
Как это выглядит в действии:
Надеюсь, что код разжевывать не требуется. Заметьте, что модуль питается от 3.3 В, но команды от Arduino при этом понимает нормально безо всяких преобразователей логических уровней. Соответственно, пины VCC (питание) и BL (подсветка) подключаем к 3.3 В, GND подключаем к земле, остальные пять пинов подключаем к цифровым пинам Arduino. Номера пинов передаем конструктору класса LCD5110 в соответствии с комментариями в приведенном коде.
Просто, не правда ли? Полную версию исходников к этой заметке вы найдете в этом репозитории на GitHub . Дополнения и вопросы, как всегда, всячески приветствуются.
Дополнение: Автор библиотеки для работы с экранчиком от Nokia 5110 также является автором библиотеки OLED_I2C, предназначенной для работы с не менее популярными OLED-экранчиками с I2C-интерфейсом. Пример использования OLED_I2C вы найдете в посте Используем джойстик от Sega Genesis в проектах на Arduino . Как можно было ожидать, эти две библиотеки имеют похожий интерфейс.
Инструкция
Подключим ЖК экран от Nokia 5110 к Arduino по приведённой схеме.
Для работы с этим LCD экраном написано много библиотек. Предлагаю воспользоваться этой: http://www.rinkydinkelectronics.com/library.php?id=44 (скачивание файла LCD5110_Basic.zip
).
Для установки разархивируем файл в директорию Arduino IDE/libraries/
.
Библиотека поддерживает следующие возможности.
LCD5110(SCK, MOSI, DC, RST, CS);
- объявление ЖК экрана с указанием соответствия пинам Arduino;
InitLCD();
- инициализация дисплея 5110 с опциональным указанием контрастности (0-127), по умолчанию используется значение 70;
setContrast(contrast);
- задаёт контрастность (0-127);
enableSleep();
- переводит экран в спящий режим;
disableSleep();
- выводит экран из спящего режима;
clrScr();
- очищает экран;
clrRow(row, , );
- очистка выбранной строки номер row, от позиции start до end;
invert(true); и invert(false);
- включение и выключение инверсии содержимого LCD экрана;
print(string, x, y);
- выводит строку символов с заданными координатами; вместо x-координаты можно использовать LEFT, CENTER и RIGHT; высота стандартного шрифта 8 точек, поэтому строки должны идти с интервалами через 8;
printNumI(num, x, y, , );
- вывести целое число на экран на заданной позиции (x, y); length - желаемая длина числа; filler - символ для заполнения "пустот", если число меньше желаемой длины; по умолчанию это пустой пробел " ";
printNumF(num, dec, x, y, , , );
- вывести число с плавающей запятой; dec - число знаков после запятой; divider - знак десятичного разделителя, по умолчанию точка ".";
setFont(name);
- выбрать шрифт; встроенные шрифты называются SmallFont и TinyFont; вы можете определить свои шрифты в скетче;
invertText(true); и invertText(false);
- инверсия текста вкл./выкл.;
drawBitmap(x, y, data, sx, sy);
- вывести картинку на экран по координатам x и y; data - массив, содержащий картинку; sx и sy - ширина и высота рисунка.
Напишем такой скетч. Сначала подключаем библиотеку, затем объявляем экземпляр класса LCD5110 с назначением выводов.
В процедуре setup()
инициализируем ЖК экран.
В процедуре loop()
очищаем экран и пишем маленьким шрифтом произвольный текст, под ним - средним шрифтом выводим счётчик секунд.
Давайте выведем на экран картинку. Для этого подготовим монохромное изображение, которое хотим вывести на экран Nokia 5110. Помните, что разрешение экрана 48 на 84 точки, и картинка должна быть не больше. На странице http://www.rinkydinkelectronics.com/t_imageconverter_mono.php преобразуем изображение в массив битов. Скачаем полученный файл с расширением "*.c" и добавим его к проекту через меню: Эскиз -> Добавить файл... или просто поместим файл в директорию скетча, а затем перезагрузим среду разработки Arduino IDE.
Для неопытных пользователей, желающих самостоятельно создавать системы управления роботизированными устройствами или средства автоматики, на рынке IT-услуг предлагаются различные аппаратные модули и их модификации. Как правило, такие устройства имеют простую архитектуру с правом копирования и прилагающимся к ним программному обеспечению в виде простых утилит. Подобные изделия могут использоваться как самостоятельно, так и подключаться к другим компьютерным системам через проводные или беспроводные интерфейсы.
Плюсы работы с графическими дисплеями
Ранее графические монохромные дисплеи использовались очень широко в производстве сотовых телефонов.
Компания Nokia выпустила огромное количество различных моделей, оснащенных таким экраном. Времена тех телефонов прошли, но дисплеи не исчезли с рынка и продолжают активно использоваться по настоящее время. Они оказались незаменимыми и, кроме того, дешевыми приборами для вывода текстовой и дисплеи работают за счет создания на экранах матриц точек, которые и высвечивают изображение. Они экономят ресурсы и время, при этом отображая большое количество информации и расходуя малое количество энергии. Существует огромное количество различных областей, где могут использоваться устройства Nokia 5110: фото-, видео-, телеаппаратуре, медицине, и во многих других отраслях.
Перед описанием порядка подключения дисплея Nokia к аппаратному модулю Arduino необходимо привести краткое представление данных устройств.
Преимущества использования Arduino Uno
Было создано множество платформ и микроконтроллеров, являющихся аналогами представленной в данной статье платформы Arduino. Одни из таких аналогов - Netmedia"s BX-24, Parallax Basic Stamp и многие другие. Однако остановимся на Arduino Uno, так как этот конструктор имеет ряд преимуществ перед остальными контроллерами. На них и стоит обратить внимание при выборе платформы для работы. В первую очередь это низкая стоимость данных устройств. Модели с этим программным обеспечением стоят менее 45 долларов, а при желании могут быть собраны вручную, так как обладают довольно простой конструкцией. Вторым пунктом стоит отметить, что платформы Arduino могут работать со всеми операционными системами: Windows, Linux, а также Macintosh OSX, тогда как все остальные ограничиваются работой исключительно с Windows.
Описание Arduino Uno
Arduino Uno - платформа для разработки и программирования различных устройств, которая имеет 14 цифровых входов и выходов, 6 аналоговых входов, несколько разъемов (USB, ICSP, силовой) и кнопку, которая имеет функцию перезагрузки устройства. В данную платформу встроен предохранитель, препятствующий короткому замыканию и обеспечивающий безопасную работу с USB-кабелем. Он срабатывает, когда через USB-порт проходит более 500 мА тока. По сравнению с универсальными компьютерами, Arduino Uno намного плотнее взаимодействует с окружающей физической средой. Платформа построена на печатной плате и предназначена для работы с открытым кодом. Ею могут воспользоваться как студенты и любители, так и профессионалы, которые могут расширять и дополнять модели по своему усмотрению и свободно работать с открытым кодом. Платформа спроектирована таким образом, чтобы в нее без труда можно было добавить новые компоненты. Конструкция предполагает выбор разработчиком самостоятельного использования устройства, поэтому не помещена в корпус и не имеет жесткой привязки к монтажу.
Описание дисплея Nokia 5110
Графический дисплей Nokia 5110 - бюджетный монохромный дисплей с диагональю 1.6", который позволяетт отображать не только текстовую информацию, но и рисунки. Его разрешение - 48х84 px, а напряжение, при котором он может работать - 2,7-5 В. Информация на экран выводится вертикальными блоками. Их высота - восемь пикселей, в ширину размер экрана составляет шесть строк. На задней панели имеются обозначения каждого контакта, что не позволит пользователям ошибиться в их расположении.