Ростелеком ТВ 

Подключение дисплея через резистор ардуино. Учебный курс. Подключение lcd к микроконтроллеру. Получение первых результатов. Подключение к Arduino

В этой инструкции показано, как подключать к Arduino и использовать LCD экраны на 16х2 и 20х4.

Эти экраны имеют встроенную подсветку на базе маломощного светодиода, работают от +5 В. Для подключения этих жидкокристаллических экранов понадобится 6 контактов. Можно использовать любые пины на вашем Arduino!

Инструкция написана на основании LCD экранов от компании Adafruit - blue&white 16x2, RGB 16x2 LCD, и blue&white 20x4, RGB 20x4. Если вы используете ЖК экран от другого производителя, нет 100% гарантии, что он сработает (хотя в 99% случаев все работает).

Символьные и графические LCD - в чем разница?

Существует огромное количество разных ЖК экранов. В этой статье мы рассмотрим символьные (character) LCD. Подобные экраны - отличный вариант для отображения текста. Можно настроить и отображение иконок, но размер этих иконок не должен превышать 7 пикселей (очень маленькие!).

На фото ниже показан пример работы LCD монитора на 16 символов с двумя строками:

Если вы присмотритесь повнимательнее, вы увидите маленькие прямоугольники, в которых отображаются символы. Каждый прямоугольник - это отдельная сетка пикселей. Для сравнения, ниже показан графический (graphical) LCD экран:

На графическом жидкокристаллическом дисплее одна большая сетка пикселей (в данном примере - 128х64). На нем можно отобразить текст, но лучше выводить изображения. Графические LCD обычно больше по размерам, на них больше контактов для подключения, использовать их несколько сложнее, чем текстовые.

В этой статье мы рассмотрим только текстовые/символьные экраны!

Разные модели LCD экранов

После того, как мы ограничили тип рассматриваемых экранов, рассмотрим, какие они бывают.


Несмотря на то, что они используются только для отображения текста, существуют разные модели и форм-факторы: в левом верхнем углу ЖК экран 20x4 с белым текстом на синем фоне, в правом верхнем - 16x4 с черным текстом на зеленом фоне, слева внизу - 16x2 с белым текстом на синем фоне и 16x1 с черным текстом на сером фоне.

Хорошая новость: все эти экраны взаимозаменяемы. Если вы настроили один из них, вы можете заменить его на другую модель. Скетч Arduino придется немного изменить, но подключение одинаковое!


В этой части мы используем LCD экраны с одной рельсой и 16 контактами для подключения (смотрите фото выше). Есть и LCD с 2 рельсами по 8 контактов для подключения (на рисунке ниже).


Подключить вторую модель к беспаечной монтажной плате сложнее.

Подключение символьного LCD экрана к Arduino

Устанавливаем рельсы контактов


Помимо LCD экрана вам понадобится дополнительная обвязка. Во-первых - потенциометр на 10 КОм. С помощью потенциометра мы будем настраивать контрастность дисплея. На каждом ЖК экране различные настройки контрастности, так что без регулировки не обойтись. Кроме того, вам понадобится рельса контактов 0.1".


Если рельса с контактами слишком длинная, лишние контакты модно просто отрезать!

Вам надо припаять контакты к ЖК дисплею.

При пайке будьте предельно осторожны, не повредите ваш Breadboard ! Можете сначала "прихватить" первый и 16 контакты, а потом уже припаять остальные.


Питание и подсветка

Подключаем питание и подсветку

Пояснения

Мы начинаем подбираться к интересным вещам! Установите ваш LCD на breadboard.

Макетную плату запитываем от нашего Arduino. Подключите +5V к красной рельсе, а Gnd - к синей.

После этого подключим подсветку нашего LCD экрана. Подключите контакт 16 к gnd, а пин 15 - к +5V. На большинстве ЖК экранов предусмотрены резисторы для подсветки.

Если же на вашем модуле резисторов не оказалось, придется добавить один между 5V и пином 15. Для расчета номинала резисторов, уточните максимальный ток для питания подсветки и примерное значение падения напряжения из даташита. Отнимите значение падения напряжения от 5 В, после этого разделите на максимальную силу тока и округлите к ближайшему большему стандартному значению номинала резистора. Например, если падение напряжения составляет 3.5 В, а сила тока 16 мА, номинал резистора будет равен: (5 - 3.5)/0.016 = 93.75 Ом, или 100 Ом после округления к стандартному значению. Если вы не можете найти даташит, используйте резистор на 220 Ом. Правда, в этом случае подсветка может быть достаточно бледной.

Подключите ваш Arduino к питанию. Подсветка должна загореться.

Кстати, на некоторых дешевых LCD экранах подсветка не предусмотрена!

Схема для настройки контраста

Цепь для настройки контраста

Пояснения

Устанавливаем потенциометр. На фото он находится справа от пина 1.

Подключите одну сторону потенциометра к +5V, а вторую - к Gnd. Средний контакт потенциометра подключите к 3 пину на LCD.

Теперь подключаем логику нашего экрана - это отдельная от подсветки цепь! Пин 1 идет к Gnd, а пин 2 - к +5V.

Включите ваш Arduino. Если на LCD Мониторе предусмотрена подсветка, она должна загореться. Покрутите ручку потенциометра, чтобы увидеть первую прямоугольники пикселей на первой строке.

Если все сработало, поздравляем. Это значит, что логика, подсветка и контраст работают! Если не получилось, не переходите к следующим шагам инструкции, пока не выясните, в чем ошибка!

Окончательное подключение

От D0 до D7, RS, EN, и RW. D0-D7 - это контакты, на которых хранится значения, передаваемые на дисплей. Контакт RS сообщает контроллеру, будем ли мы отображать данные (например, ASCII символ) или это управляющий байт (например, смена положения курсора). Контакт EN - это сокращение от "enable" (доступно), с помощью этого контакта мы сообщаем LCD, когда данные готовы для считывания. Контакт RW используется для установки направления - мы хотим отобразить (обычно) или считать (используется реже) данные с дисплея.

Не все эти контакты надо подключать к Arduino. Например, использовать RW не надо, если мы только отображаем данные на экране, так что его достаточно "подтянуть" к контакту Gnd. Кроме того, можно обмениваться данными с LCD экраном, используя 4 контакта вместо 8. Вероятно, возникает закономерный вопрос, в каких случаях используют 8 контактов? Скорее всего, это влияет на скорость передачи данных. То есть, используя 8 контактов вместо 4, вы можете увеличить скорость обмена информацией в 2 раза. В данном случае, скорость не важна, так что мы используем 4 контакта для подключения LCD к Arduino.

Итак, нам понадобятся 6 контактов: RS, EN, D7, D6, D5, и D4.

Для работы с LCD экраном, будем использовать библиотеку LiquidCrystal library, которая значительно облегчает процесс настройки пинов. Одно из достоинств этой библиотеки: вы можете использовать любые пины на Arduino для подключения контактов ЖК дисплея. Так что по окончанию этого гайда вы сможете легко заменить контакты, если это критично для вашего проекта.

Окончательное подключение дисплея

Пояснения

Как упоминалось выше, мы не будем использовать пин RW, так что "подтягиваем" его к земле. Это пин 5.

После подключаем RS - это пин #4. Мы используем коричневый провод для его подключения к цифровому контакту #7 на Arduino.

Белым проводом подключаем контакт EN - пин #6 к цифровому пину digital #8 на Arduino.

Подошла очередь к контактам data. DB7 - это пин #14 на LCD. Он подключается оранжевым проводом к пину #12 на Arduino.

Осталось три контакта data, DB6 (пин #13 желтый), DB5 (пин #12 зеленый) и DB4 (пин #11 синий). Они подключаются к пинам #11, 10 и 9 на Arduino соответственно.

В результате Подключения у вас получится что-то похожее на фото слева.

Используем символьный LCD

Пришло время загрузить скетч на Arduino для управления LCD экраном. Библиотека LiquidCrystal library установлена в Arduino IDE по умолчанию. Так что нам достаточно загрузить один из примеров и немного подкорректировать в соответствии с теми пинами, которые мы использовали для подключения.

Откройте скетч File→Examples→LiquidCrystal→HelloWorld.

Обновляем информацию о пинах. Ищем следующую строку:

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

И меняем ее на:

Теперь можете компилировать и загружать скетч на Arduino.


Если надо, настройте контраст


Естественно, вы можете использовать ЖК дисплей с любыми размерами. Например, на фото ниже показана работа LCD 20x4.


Или черный текст на зеленом фоне:


Одно из достоинств экранов с черным текстом на зеленом фоне - возможность отключения подсветки.


Задействуем насколько строк

Давайте разберемся, как ЖК экран обрабатывает длинные сообщения и задействует несколько строк. Например, если вы измените следующую строку:

lcd.print("hello, world!");

На следующую:

lcd.print("hello, world! this is a long long message");

LCD дисплей 16x2 обрежет все после 16-го символа:


Но LCD дисплей 20x4 перенесет не отображенные символы с первой строки на третью (вторая строка продолжится на четвертой). Не очень удобно, но на этом этапе придется смириться. Так что при отображении длинных строк, считайте символы, чтобы не превысить допустимую длину.


LCD с RGB подсветкой

Эти экраны работают так же как и обычные, но для подсветки установлены три светодиода (красный, зеленый, синий), так что вы можете использовать разные цвета подсветки.

После подключения LCD и его проверки в соответствии с инструкциями выше, подключите светодиоды к ШИМ аналоговым пинам вашего Arduino для точной настройки цвета. Если вы используете Arduino Uno, у вас должно было остаться три свободных ШИМ контакта. подключите красный светодиод (16 контакт на LCD) к Digital 3, зеленый светодиод (контакт 17) - к Digital 5, а синий светодиод (18 контакт на LCD) - к digital 6. На LCD модуле уже предусмотрены резисторы, так что подключать дополнительные не надо.


Теперь загрузите приведенный ниже скетч на Arduino.

// включаем в скетч библиотеки:

#include

#include

#define REDLITE 3

#define GREENLITE 5

#define BLUELITE 6

// объявляем количество контактов, которые используем

// для передачи данных

LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12);

// яркость можно изменять в диапазоне 0 -> 255

int brightness = 255;

// настраиваем количество столбцов и строк на LCD:

lcd.begin(16, 2);

// отображаем сообщение на LCD.

lcd.print("RGB 16x2 Display ");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print(" Multicolor LCD ");

pinMode(REDLITE, OUTPUT);

pinMode(GREENLITE, OUTPUT);

pinMode(BLUELITE, OUTPUT);

brightness = 100;

for (int i = 0; i < 255; i++) {

setBacklight(i, 0, 255-i);

for (int i = 0; i < 255; i++) {

setBacklight(255-i, i, 0);

for (int i = 0; i < 255; i++) {

setBacklight(0, 255-i, i);

void setBacklight(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b) {

// настраиваем красный светодиод - он ярче остальных!

r = map(r, 0, 255, 0, 100);

g = map(g, 0, 255, 0, 150);

r = map(r, 0, 255, 0, brightness);

g = map(g, 0, 255, 0, brightness);

b = map(b, 0, 255, 0, brightness);

// общий анод, так что инвертируем!

r = map(r, 0, 255, 255, 0);

g = map(g, 0, 255, 255, 0);

b = map(b, 0, 255, 255, 0);

Serial.print("R = "); Serial.print(r, DEC);

Serial.print(" G = "); Serial.print(g, DEC);

Serial.print(" B = "); Serial.println(b, DEC);

analogWrite(REDLITE, r);

analogWrite(GREENLITE, g);

analogWrite(BLUELITE, b);

Результат работы данного скетча приведен на видео ниже

Команда createChar

Вероятно, вы захотите использовать специальные символы. Например, если вы разрабатываете проект с использованием датчика температуры (термопары), вам пригодится символ (°).

Реализовать это можно с помощью команды createChar. Кроме того, вам может пригодиться отличный веб-сайт, который выполнит за вас всю грязную работу по созданию новых символов !

Оставляйте Ваши комментарии, вопросы и делитесь личным опытом ниже. В дискуссии часто рождаются новые идеи и проекты!

Как подружить плату Ардуино с символьным дисплеем? Довольно просто! Все ниже по порядку и с подробностями.

Если есть желание получать информацию от Ардуино без подключения к компьютеру и вывода на серийный порт, можно использовать символьный дисплей. Сделать это не так сложно. Полученное удобство от общения неоценимо.
Для работы я использовал символьный LCD-дисплей J204A на базе чипа HD44780, на eBay часто встречается как LCD2004. 4 строки по 20 символов, инвертированный. Куплен с кучей других на eBay, за сущие копейки, от 60 до 100 рублей за штуку. Русский язык не поддерживается по-умолчанию, но это решаемая проблема, об этом как нибудь в следующий раз. И еще коннекторы на схеме не распаяны, придется поработать паяльником.
Для работы с дисплеями используется библиотека LiquidCrystal.h входящая в дефолтную постаку Arduino IDE.

А вот даташита по дисплею LCD2004 я не нашел, но зато в интернетах полным полно таблиц по дисплею . Но они практически не отличаются друг от друга. По управлению и подключению полностью идентичны. Отличие только в количестве строк/символов на дисплее. Но это абсолютно не повлияет если у вас 1602.

В таблице определены все контакты. Если взять дисплей и повернуть его к себе, то контакты будут расположены слева направо, соответственно в таблице идут по увеличению номера. В колонке контакты в скобках указано обозначение в даташите.

# Контакты Для чего используется Примечание
1 VSS (VSS) GND. Земля. Питание микроконтроллера дисплея. 0V
2 VDD (VCC) Питающее напряжение для микроконтроллера дисплея. +5V
3 V0 (VEE) Контраст символов на дисплее. Подключать лучше через потенциометр. от 0v до +5V
4 RS (RS) Выбор регистра.
5 RW (R/W) Переключение режима чтения/записи. Утянем на землю, нам нужно только передавать информацию на дисплей. 0-запись +5V-чтение
6 E Тактирование
7 D0 (DB0) Данные
8 D1 (DB1) Передача данных. (Не будем использовать) Данные
9 D2 (DB2) Передача данных. (Не будем использовать) Данные
10 D3 (DB3) Передача данных. (Не будем использовать) Данные
11 D4 (DB4) Данные
12 D5 (DB5) Передача данных. (Задействуется) Данные
13 D6 (DB6) Передача данных. (Задействуется) Данные
14 D7 (DB7) Передача данных. (Задействуется) Данные
15 A (LED+) +5V Напряжение, подсветка дисплея, через потенциометр можно регулировать яркость дисплея. +5V
16 K (LED-) GND Земля, подсветка дисплея 0V

v

Передача данных к дисплею возможна в двух вариантах: по 8 и по 4 бит за такт. Т.к. Ардуино имеет мало контактов, мы будем использовать 4 — этого с лихвой хватает, чтоб обновлять информацию на дисплее с запредельной для восприятия скоростью.

Вот так все это дело у меня подключено. Возможно кажется что это хаос, но тут есть система. Можно выделить красные, зеленые, желтые и оранжевые провода. Красные всегда идут на +5V, зеленые — GND, а желтые и оранжевые — это провода для подключения к Ардуино, по которым идут данные.

Самая важная часть — физическое подключение дисплея. По клику открывается в большом разрешении, где все хорошо видно.
R1 — Резистор 200OM. Сопротивление ограничивающее ток, проходящий через подсветку дисплея.
R2 — Потенциометр с сопротивлением до 10kOM. Кутим ручку, подбираем контраст символов.


И крайне простой скетч, для вывода на экран пары строк.

H> // Подключаем библиотеку для работы с дисплеем. /* Командой LiquidCrystal lcd(rs, enable, d4, d5, d6, d7); создаем переменную типа LiquidCrystal И определяем через какие контакты Ардуино рабоает с дисплеем. подробнее про эту команду тут http://arduino.cc/en/Reference/LiquidCrystalConstructor */ LiquidCrystal lcd(6, 7, 8, 9, 10, 11); void setup() { lcd.begin(20, 4); // определяем характеристики дисплея (20 Символов в строке, 4 строки) // Для дисплея 1602 надо указывать lcd.begin(16, 2); lcd.setCursor(1, 1); // Указываем с какой позиции начать выводить текст. строки и символы начинаются с 0!!! // 1 уже отодвинет каретку на одно деление от начала экрана и сдвинет текст на одну строку ниже lcd.print("compblog.vlukyanov"); // выводим текст начиная с указанной позиции. lcd.setCursor(7, 2); // выводим с 8го символа на экране в третьей строке. lcd.print(".com"); // текст для вывода. } void loop() { // в цикле ни чего больше не делаем все уже сделано во время инициализации платы. }

Результат. Если знать, как все это подключается и как написать код, то время на все работы 5 минут.

Также дисплей может выполнять некоторые функции самостоятельно, а еще есть возможность задать некоторые параметры.

Например:

  • Скролить текст;
  • Мигать позицией курсора;
  • Включаться/выключаться.

А теперь бонус!
Подсветка дисплея тратит энергию, которую, при питании от батареи, например, хотелось бы экономить. Я сделал для себя такой вариант — при нажатии на кнопку, включается подсветка дисплея на 5 секунд.

H> // Подключаем библиотеку для работы с дисплеем. int buttonInt = 0; // Номер прерывания, которое будет вызыватся. int screenLed = 4; // Номер пина к которому подключен экран. +5V volatile long x = 5000; // переменная для хранения времени LiquidCrystal lcd(6, 7, 8, 9, 10, 11); void setup() { attachInterrupt(buttonInt, screenon, FALLING); // параметры прерывания lcd.begin(20, 4); pinMode(screenLed, OUTPUT); digitalWrite(screenLed,HIGH); // включаем дисплей lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Start screenon test!"); } // Функция которая будет выполнятся при нажатии на кнопку. void screenon() { x = millis()+5000; // Запоминаем время, когда надо выключить подсветку. Текущее время работы +5 секунд. digitalWrite(screenLed,HIGH); // Подаем напряжение на подсветку дисплея. } void loop() { lcd.setCursor(0, 2); // переходим к третей строке lcd.print(x); // и выводим время когда дисплей выключится lcd.setCursor(0, 3); // переходим к четвертой строке lcd.print(millis()); // печатаем текущее время работы if (x < millis()) // если время работы выключения наступило > { digitalWrite(screenLed,LOW); // то гасим дисплей } }

И результат:

Каждый радиолюбитель после некоторого количества простых самоделок приходит к цели сконструировать что-то грандиозное с использование датчиков и кнопок. Ведь гораздо интереснее выводить данные на дисплей, нежели на монитор порта. Но тогда встает вопрос: какой дисплей выбрать? И вообще, как подключать его, что нужно для подключения? Ответы на эти вопросы будут рассмотрены в этой статье.

LCD 1602

Среди множества вариантов среди дисплеев отдельно хочется отметить именно дисплей LCD1602 на базе контроллера HD4478. Существует этот дисплей в двух цветах: белые буквы на синем фоне, черные буквы на желтом фоне. Подключение LCD 1602 к Arduino также не вызовет никаких проблем, так как есть встроенная библиотека, и ничего скачивать дополнительно не нужно. Дисплеи отличаются не только ценой, но и размером. Зачастую радиолюбителями используется 16 x 2, то есть 2 строки по 16 символов. Но существует также и 20 x 4, где 4 строки по 20 символов. Размеры и цвет не играют никакой роли в подключении дисплея lcd 1602 к Arduno, подключаются они одинаково. Угол обзора составляет 35 градусов, время отклика дисплея - 250 мс. Работать может при температурах от -20 до 70 градусов по Цельсию. При работе использует 4 мА на экран и на подсветку 120 мА.

Где используется?

Данный дисплей имеет свою популярность не только у радиолюбителей, но и у крупных производителей. Например, принтеры, кофейные аппараты так же используют LCD1602. Это обусловлено ее низкой ценой, стоит этот дисплей на китайских площадках 200-300 рублей. Покупать стоит именно там, так как в наших магазинах наценки на этот дисплей очень высокие.

Подключение к Arduino

Подключение LCD 1602 к Arduino Nano и Uno не отличается. С дисплеем можно работать в двух режимах: 4 бита и 8. При работе с 8-битным используются и младшие, и старшие биты, а с 4-битным - только младшие. Работать с 8-битным особого смысла нет, так как добавится для подключения еще 4 контакта, что не целесообразно, ведь скорости выше не будет, предел обновлений дисплея - 10 раз в секунду. Вообще, для подключения lcd 1602 к Arduino используется много проводов, что доставляет некие неудобства, но существует особые шилды, но об этом позже. На фотографии изображено подключение дисплея к Arduino Uno:

Пример программного кода:

#include // Добавляем необходимую библиотеку LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2); // (RS, E, DB4, DB5, DB6, DB7) void setup(){ lcd.begin(16, 2); // Задаем размерность экрана lcd.setCursor(0, 0); // Устанавливаем курсор в начало 1 строки lcd.print("Hello, world!"); // Выводим текст lcd.setCursor(0, 1); // Устанавливаем курсор в начало 2 строки lcd.print("сайт"); // Выводим текст } void loop(){ }

Что же делает код? Первым делом подключается библиотека для работы с дисплеем. Как уже говорилось выше, эта библиотека уже входит в состав Arduino IDE и дополнительно скачивать и устанавливать ее не надо. Далее определяются контакты, которые подключены к выводам: RS, E, DB4, DB5, DB6, DB7 соответственно. После чего задается размерность экрана. Так как мы работаем с версией, где 16 символов и 2 строки, то пишем такие значения. Устанавливаем курсор в начало первой строки и выводим наш первый текст Hello World. Далее ставим курсор на вторую строку и выводим название сайта. Вот и все! Было рассмотрено подключение lcd 1602 к Arduino Uno.

Что такое I2C и зачем он нужен?

Как уже говорилось выше, подключение дисплея занимает очень много контактов. Например, при работе с несколькими датчиками и дисплеем LCD 1602 контактов может просто не хватить. Зачастую радиолюбителями используются версии Uno или Nano, где не так много контактов. Тогда люди придумали специальные шилды. Например, I2C. Он позволяет подключать дисплей всего в 4 контакта. Это в два раза меньше. Продается модуль I2C как отдельно, где самому нужно припаивать, так и уже припаянный к дисплею LCD 1602.

Подключение с помощью I2C модуля

Подключение LCD 1602 к Arduino Nano с I2C занимает мало места, всего 4 контакта: земля, питание и 2 выхода для передачи данных. Питание и землю подключаем на 5V и GND на Arduino соответственно. Оставшиеся два контакта: SCL и SDA подключаем к любым аналоговым пинам. На фотографии можно увидеть пример подключения lcd 1602 к arduino с I2C модулем:

Программный код

Если для работы с дисплеем без модуля необходимо было воспользоваться только одной библиотекой, то для работы с модулем нужно две библиотеки. Одна из них уже есть в составе Arduino IDE - Wire. Другую библиотеку, LiquidCrystal I2C, надо скачивать отдельно и устанавливать. Для установки библиотеки в Arduino содержимое скачанного архива необходимо загрузить в корневую папку Libraries. Пример программного кода с использованием I2C:

#include #include LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); // Устанавливаем дисплей void setup() { lcd.init(); lcd.backlight();// Включаем подсветку дисплея lcd..setCursor(8, 1); lcd.print("LCD 1602"); } void loop() { // Устанавливаем курсор на вторую строку и нулевой символ. lcd.setCursor(0, 1); // Выводим на экран количество секунд с момента запуска ардуины lcd.print(millis()/1000); }

Как можно увидеть, код почти не отличается.

Как добавить свой символ?

Проблемой этих дисплеев является то, что нет поддержки кириллицы и символов. Например, необходимо вам какой-нибудь символ загрузить в дисплей, чтобы он мог его отражать. Для этого дисплей позволяет создать до 7 своих символов. Представьте таблицу:

0 0 0 1 0
0 0 0 0 1
1 1 0 0 1
0 0 0 0 1
1 1 0 0 1
0 0 0 0 1
0 0 0 1 0
0 0 0 0 0

Если 0 - там ничего нет, если 1 - это закрашенный участок. В примере выше можно увидеть создание символа "улыбающийся смайл". На примере программы в Arduino это будет выглядеть следующим образом:

#include #include // Лобавляем необходимую библиотеку // Битовая маска символа улыбки byte smile = { B00010, B00001, B11001, B00001, B11001, B00001, B00010, }; LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2); // (RS, E, DB4, DB5, DB6, DB7) void setup(){ lcd.begin(16, 2); // Задаем размерность экрана lcd.createChar(1, smile); // Создаем символ под номером 1 lcd.setCursor(0, 0); // Устанавливаем курсор в начало 1 строки lcd.print("\1"); // Выводим смайлик (символ под номером 1) - "\1" } void loop(){ }

Как можно увидеть, была создана битовая маска такая же, как и таблица. После создания ее можно выводить как переменную в дисплей. Помните, что в памяти можно хранить лишь 7 символов. В принципе, этого и бывает достаточно. Например, если нужно показать символ градуса.

Проблемы при которых дисплей может не работать

Бывают такие случаи, когда дисплей не работает. Например, включается, но не показывает символы. Или вовсе не включается. Сначала посмотрите, правильно ли вы подключили контакты. Если вы использовали подключение lcd 1202 к Arduino без I2C, то очень легко запутаться в проводах, что может стать причиной некорректной работы дисплея. Также следует удостовериться в том, что контрастность дисплея увеличена, так как при минимальной контрастности даже не видно, включен ли LCD 1602 или нет. Если это ничего не помогает, то, возможно, проблема может кроется в пайке контактов, это при использовании модуля I2C. Также частой причиной, при которой дисплей может не работать, является неправильная установка I2C адреса. Дело в том, что производителей много, и они могут ставить разный адрес, исправлять нужно тут:

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

В скобках можно увидеть два значения, 0x27 и 16,2 (16, 2 - является размером дисплея, а 0x27 как раз таки адрес I2C). Вместо этих значений можно попробовать поставить 0x37 или 0x3F. Ну и еще одной причиной является просто неисправный LCD 1602. Учитывая, что практически все для Arduino изготавливается в Китае, то нельзя быть уверенным на 100%, что приобретенный товар не является браком.

Плюсы и минусы LCD 1602

Рассмотрим плюсы и минусы дисплея LCD 1602.

  • Цена. Этот модуль можно приобрести совсем по демократичной цене в китайских магазинах. Цена составляет 200-300 рублей. Иногда продается даже вместе с I2C модулем.
  • Легко подключать. Вероятно, никто сейчас не подключает LCD 1602 без I2C. А с этим модулем подключение занимает всего 4 контакта, никаких "паутин" из проводов не будет.
  • Программирование. Благодаря готовым библиотекам работать с этим модулем легко, все функции уже прописаны. А при необходимости добавить свой символ затрачивается всего пару минут.
  • За время использования тысячами радиолюбителями никаких больших минусов выявлено не было, только бывают случаи покупки брака, так как в основном используются китайские варианты дисплеев.

В этой статье было рассмотрено подключение 1602 к Arduino, а также были представлены примеры программ для работы с этим дисплеем. Он действительно является в своей категории одним из лучших, не просто так его выбирают тысячи радиолюбители для своих проектов!

LCD дисплей – частый гость в проектах ардуино. Но в сложных схемах у нас может возникнуть проблема недостатка портов Arduino из-за необходимости подключить экран, у которого очень очень много контактов. Выходом в этой ситуации может стать I2C /IIC переходник, который подключает практически стандартный для Arduino экран 1602 к платам Uno, Nano или Mega всего лишь при помощи 4 пинов. В этой статье мы посмотрим, как можно подключить LCD экран с интерфейсом I2C, какие можно использовать библиотеки, напишем короткий скетч-пример и разберем типовые ошибки.

Жидкокристаллический дисплей (Liquid Crystal Display) LCD 1602 является хорошим выбором для вывода строк символов в различных проектах. Он стоит недорого, есть различные модификации с разными цветами подсветки, вы можете легко скачать готовые библиотеки для скетчей Ардуино. Но самым главным недостатком этого экрана является тот факт, что дисплей имеет 16 цифровых выводов, из которых обязательными являются минимум 6. Поэтому использование этого LCD экрана без i2c добавляет серьезные ограничения для плат Arduino Uno или Nano. Если контактов не хватает, то вам придется покупать плату Arduino Mega или же сэкономить контакты, в том числе за счет подключения дисплея через i2c.

Краткое описание пинов LCD 1602

Давайте посмотрим на выводы LCD1602 повнимательней:

Каждый из выводов имеет свое назначение:

  1. Земля GND;
  2. Питание 5 В;
  3. Установка контрастности монитора;
  4. Команда, данные;
  5. Записывание и чтение данных;
  6. Enable;

7-14. Линии данных;

  1. Плюс подсветки;
  2. Минус подсветки.

Технические характеристики дисплея:

  • Символьный тип отображения, есть возможность загрузки символов;
  • Светодиодная подсветка;
  • Контроллер HD44780;
  • Напряжение питания 5В;
  • Формат 16х2 символов;
  • Диапазон рабочих температур от -20С до +70С, диапазон температур хранения от -30С до +80 С;
  • Угол обзора 180 градусов.

Схема подключения LCD к плате Ардуино без i2C

Стандартная схема присоединения монитора напрямую к микроконтроллеру Ардуино без I2C выглядит следующим образом.

Из-за большого количества подключаемых контактов может не хватить места для присоединения нужных элементов. Использование I2C уменьшает количество проводов до 4, а занятых пинов до 2.

Где купить i2c 1602 экраны для ардуино

LCD экран 1602 довольно популярен, поэтому вы без проблем сможете найти его как в отечественных интернет-магазинах, так и на зарубежных площадках. Приведем несколько ссылок на наиболее доступные варианты:

  • Вариант обычного дисплея от довольно известного продавца Wavgat по цене ниже 100 рублей.
  • Комплект экрана и i2c адаптера (нужно спаять самим). Цена – ниже 200 рублей
  • Шилд i2c экрана – модуль LCD 1602 с управляющими кнопками и платой расширения .

Описание протокола I2C

Прежде чем обсуждать подключение дисплея к ардуино через i2c-переходник, давайте вкратце поговорим о самом протоколе i2C.

I2C / IIC (Inter-Integrated Circuit) – это протокол, изначально создававшийся для связи интегральных микросхем внутри электронного устройства. Разработка принадлежит фирме Philips. В основе i2c протокола является использование 8-битной шины, которая нужна для связи блоков в управляющей электронике, и системе адресации, благодаря которой можно общаться по одним и тем же проводам с несколькими устройствами. Мы просто передаем данные то одному, то другому устройству, добавляя к пакетам данных идентификатор нужного элемента.

Самая простая схема I2C может содержать одно ведущее устройство (чаще всего это микроконтроллер Ардуино) и несколько ведомых (например, дисплей LCD). Каждое устройство имеет адрес в диапазоне от 7 до 127. Двух устройств с одинаковым адресом в одной схеме быть не должно.

Плата Arduino поддерживает i2c на аппаратном уровне. Вы можете использовать пины A4 и A5 для подключения устройств по данному протоколу.

В работе I2C можно выделить несколько преимуществ:

  • Для работы требуется всего 2 линии – SDA (линия данных) и SCL (линия синхронизации).
  • Подключение большого количества ведущих приборов.
  • Уменьшение времени разработки.
  • Для управления всем набором устройств требуется только один микроконтроллер.
  • Возможное число подключаемых микросхем к одной шине ограничивается только предельной емкостью.
  • Высокая степень сохранности данных из-за специального фильтра подавляющего всплески, встроенного в схемы.
  • Простая процедура диагностики возникающих сбоев, быстрая отладка неисправностей.
  • Шина уже интегрирована в саму Arduino, поэтому не нужно разрабатывать дополнительно шинный интерфейс.

Недостатки:

  • Существует емкостное ограничение на линии – 400 пФ.
  • Трудное программирование контроллера I2C, если на шине имеется несколько различных устройств.
  • При большом количестве устройств возникает трудности локализации сбоя, если одно из них ошибочно устанавливает состояние низкого уровня.

Модуль i2c для LCD 1602 Arduino

Самый быстрый и удобный способ использования i2c дисплея в ардуино – это покупка готового экрана со встроенной поддержкой протокола. Но таких экранов не очень много истоят они не дешево. А вот разнообразных стандартных экранов выпущено уже огромное количество. Поэтому самым доступным и популярным сегодня вариантом является покупка и использование отдельного I2C модуля – переходника, который выглядит вот так:

С одной стороны модуля мы видим выводы i2c – земля, питание и 2 для передачи данных. С другой переходника видим разъемы внешнего питания. И, естественно, на плате есть множество ножек, с помощью которых модуль припаивается к стандартным выводам экрана.


Для подключения к плате ардуино используются i2c выходы. Если нужно, подключаем внешнее питание для подстветки. С помощью встроенного подстроечного резистора мы можем настроить настраиваемые значения контрастности J

На рынке можно встретить LCD 1602 модули с уже припаянными переходниками, их использование максимально упощено. Если вы купили отдельный переходник, нужно будет предварительно припаять его к модулю.

Подключение ЖК экрана к Ардуино по I2C

Для подключения необходимы сама плата Ардуино, дисплей, макетная плата, соединительные провода и потенциометр.

Если вы используете специальный отдельный i2c переходник, то нужно сначала припаять его к модулю экрана. Ошибиться там трудно, можете руководствоваться такой схемой.


Жидкокристаллический монитор с поддержкой i2c подключается к плате при помощи четырех проводов – два провода для данных, два провода для питания.

  • Вывод GND подключается к GND на плате.
  • Вывод VCC – на 5V.
  • SCL подключается к пину A5.
  • SDA подключается к пину A.

И это все! Никаких паутин проводов, в которых очень легко запутаться. При этом всю сложность реализации i2C протокола мы можем просто доверить библиотекам.

Библиотеки для работы с i2c LCD дисплеем

Для взаимодействие Arduino c LCD 1602 по шине I2C вам потребуются как минимум две библиотеки:

  • Библиотека Wire.h для работы с I2C уже имеется в стандартной программе Arduino IDE.
  • Библиотека LiquidCrystal_I2C.h, которая включает в себя большое разнообразие команд для управления монитором по шине I2C и позволяет сделать скетч проще и короче. Нужно дополнительно установить библиотеку После подключения дисплея нужно дополнительно установить библиотеку LiquidCrystal_I2C.h

После подключения к скетчу всех необходимых библиотек мы создаем объект и можем использовать все его функции. Для тестирования давайте загрузим следующий стандартный скетч из примера.

#include #include // Подключение библиотеки //#include // Подключение альтернативной библиотеки LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); // Указываем I2C адрес (наиболее распространенное значение), а также параметры экрана (в случае LCD 1602 - 2 строки по 16 символов в каждой //LiquidCrystal_PCF8574 lcd(0x27); // Вариант для библиотеки PCF8574 void setup() { lcd.init(); // Инициализация дисплея lcd.backlight(); // Подключение подсветки lcd.setCursor(0,0); // Установка курсора в начало первой строки lcd.print("Hello"); // Набор текста на первой строке lcd.setCursor(0,1); // Установка курсора в начало второй строки lcd.print("ArduinoMaster"); // Набор текста на второй строке } void loop() { }

Описание функций и методов библиотеки LiquidCrystal_I2C:

  • home() и clear() – первая функция позволяет вернуть курсор в начало экрана, вторая тоже, но при этом удаляет все, что было на мониторе до этого.
  • write(ch) – позволяет вывести одиночный символ ch на экран.
  • cursor() и noCursor() – показывает/скрывает курсор на экране.
  • blink() и noBlink() – курсор мигает/не мигает (если до этого было включено его отображение).
  • display() и noDisplay() – позволяет подключить/отключить дисплей.
  • scrollDisplayLeft() и scrollDisplayRight() – прокручивает экран на один знак влево/вправо.
  • autoscroll() и noAutoscroll() – позволяет включить/выключить режим автопрокручивания. В этом режиме каждый новый символ записывается в одном и том же месте, вытесняя ранее написанное на экране.
  • leftToRight() и rightToLeft() – Установка направление выводимого текста – слева направо или справа налево.
  • createChar(ch, bitmap) – создает символ с кодом ch (0 – 7), используя массив битовых масок bitmap для создания черных и белых точек.

Альтернативная библиотека для работы с i2c дисплеем

В некоторых случаях при использовании указанной библиотеки с устройствами, оснащенными контроллерами PCF8574 могут возникать ошибки. В этом случае в качестве альтернативы можно предложить библиотеку LiquidCrystal_PCF8574.h. Она расширяет LiquidCrystal_I2C, поэтому проблем с ее использованием быть не должно.

Проблемы подключения i2c lcd дисплея

Если после загрузки скетча у вас не появилось никакой надписи на дисплее, попробуйте выполнить следующие действия.

Во-первых, можно увеличить или уменьшить контрастность монитора. Часто символы просто не видны из-за режима контрастности и подсветки.

Если это не помогло, то проверьте правильность подключения контактов, подключено ли питание подсветки. Если вы использовали отдельный i2c переходник, то проверьте еще раз качество пайки контактов.

Другой часто встречающейся причиной отсутствия текста на экране может стать неправильный i2c адрес. Попробуйте сперва поменять в скетче адрес устройства с 0x27 0x20 или на 0x3F. У разных производителей могут быть зашиты разные адреса по умолчанию. Если и это не помогло, можете запустить скетч i2c сканера, который просматривает все подключенные устройства и определяет их адрес методом перебора. Пример скетча i2c сканера .

Если экран все еще останется нерабочим, попробуйте отпаять переходник и подключить LCD обычным образом.

Заключение

В этой статье мы рассмотрели основные вопросы использования LCD экрана в сложных проектах ардуино, когда нам нужно экономить свободные пины на плате. Простой и недорогой переходник i2c позволит подключить LCD экран 1602, занимая всего 2 аналоговых пина. Во многих ситуациях это может быть очень важным. Плата за удобство – необходимость в использовании дополнительного модуля – конвертера и библиотеки. На наш взгляд, совсем не высокая цена за удобство и мы крайне рекомендуем использовать эту возможность в проектах.

Сегодня попробуем остановиться на выводе на текстовый дисплей. Наиболее популярным является чип HD44780 (или совместимый с ним KS0066). Перечислим их плюсы и минусы:

Плюсы:

  1. Невысокая цена.
  2. Простота программирования, код будет одинаков для любой модели.
  3. Многообразие моделей - наиболее распространённые: 8x1, 16x2, 20x4. Также можно встретить довольно экзотические модели 40x4, т.е. четыре строки по 40 символов в каждой.
  4. Возможность подключить несколько дисплеев к одной Arduino.
  5. Возможность задавать собственные символы.

Минусы:

  1. Далеко не все дисплеи поддерживают русские символы. Подробнее надо смотреть в описании к конкретному дисплею.
  2. Подключение без использования I2C-шины требует использования 10-16 проводов, что очень плохо. с I2C - 4 провода.

Исходя из вышеизложенного буду рассматривать только подключение дисплея через I2C.

Давайте попробуем.

Что нам понадобится.

  1. Arduino (Я взял модель Nano)
  2. Дисплей на чипе HD44780 с модулем I2C или без него (тогда понадобится отдельно плата LC1602 IIC) - в нашем случае 16x2 без I2C модуля
  3. Резистор на 10Ком (Если нужно ручное управление подсветкой).
  4. Потенциометр (Если нужно ручное управление подсветкой).
  5. Макетная плата Breadboard.
  6. Библиотека LiquidCrystal_I2C. http://www.ansealk.ru/files/LiquidCrystal_V1.2.1.zip

Небольшое отступление №1: Как отличить дисплей с I2C-модулем?

На самом деле все довольно просто. Если, перевернув дисплей мы видим длинную колодку разъемов (как правило 16 штук) то модуля I2C на дисплее нет:

А вот так выглядит дисплей с уже установленным I2C-модулем:

Контакты SCL, SDA, VCC, GND используются для подключения Arduino. Два контакта слева - на картинке они замкнуты перемычкой - нужны для работы подсветки.

Если модуль не подключен - придется сделать это самостоятельно. Главное, на что стоит обратить внимание - соединить контакты в правильном порядке. Как правило первый и 16 пины помечены. Иногда бывает, что 15-16 контакты, через которые осуществляется управление подсветкой, могут располагаться перед первым (в этом случае они будут пронумерованы). На самом же модуле первый пин также может быть обозначен не цифрой, а квадратом вокруг самого пина.

Схемы:

Соберем следующую схему:

Обращу внимание на следующие моменты:

  1. Если вам попался дисплей с уже припаянным I2C-модулем, то провода, помеченные серым, не понадобятся. В остальном - ничего не меняется.
  2. Если мы не хотим менять яркость дисплея - то схема упростится:

как заметили, два пина на I2C-модуле с маркировкой LED отвечают за подсветку дисплея. Если не хотим использовать управление яркостью - их просто можно замкнуть.

Теперь давайте разберем код.

Тут почти все нам должно быть знакомо. В строке 5 указываем адрес устройства. В строках 16 и 17 - количество символов в строке и количество строк. В строках 20-22 - Создаем объект для работы с дисплеем и описываем параметр работы с ним.

Небольшое отступление №2: Как узнать адрес I2C-устройства?

В большинстве своем адрес можно посмотреть в даташите к микросхеме, на которой построено I2C-устройство. Если же такой возможности нет вот ссылка на архив со скетчем и схемами - http://www.ansealk.ru/files/Arduino_lcd_i2c.zip который определяет адреса всех устройств, подключенных по I2C-шине. Достаточно только подключить устройство к Arduino, загрузить скетч, открыть консоль и увидеть адрес.

Тут мы видим функцию, которая, собственно, и будет заниматься выводом на дисплей. Принцип вывода примерно такой:

Задаём позицию начала вывода функцией setCursor()

Печатаем строку функцией print()

После этого следующая функцию print() начнет вывод со следующей позиции, после которой закончился предыдущий ввод. Также обращу внимание на то, что, в отличие от вывода в консоль, тут не используется функция println() для завершения вывода и перевода строки.

Таким образом у нас на экране в первой строке появится надпись "Test LCD1602", а во второй будет указано разрешение дисплея и счетчик, показывающий, сколько циклов отработал наш скетч.

Но, если нам надо будет выводить много значений переменных на экран, этот метод не совсем удобен. Дело в том, что процедура вывода на дисплей - очень энергоёмкая и медленная, а вывод мы делаем в этой функции аж 7 раз. Гораздо проще будет заранее сформировать строку заранее, а затем вывести её целиком. В этом нам поможет функция форматированного ввода sprintf().

Небольшое отступление №3: Функция форматированного ввода sprintf().

В Языке C существует несколько очень удобных функций для вывода строк - они называются функциями форматированного вывода - printf (от слов print и format). В нашем конкретном случае нас интересует функция sprintf, которая не выводит ничего на экран, а формирует строку для последующего вывода. Выглядит она примерно так:

sprintf (str , "Строка %d для вывода ", i );

Функция формирует строку (помечено синим) с использованием шаблона (желтым), в который подставляются значения переменных (зеленым). Полученный результат будет записан в строковую переменную (красным).

Шаблонов и переменных может быть несколько. В этом случае переменные записываются через запятую. Главное, следите за тем, чтобы количество шаблонов в строке соответствовало количеству переменных. Переменные для шаблонов берутся последовательно, т.е. в первый шаблон подставляется значение первой переменной, во второй - второй переменной и т.д.

Что же такое шаблоны? Любой шаблон начинается символом "%" и заканчивается одним из десяти (в случае Arduino - семи) символов типа. Между ними может быть указано довольно много информации о том, как выводить значение, а может быть не указано и ничего.

Давайте разберем что же может быть в шаблоне. В общем случае шаблон имеет такой вид:

%[флаг ][ширина ][.точность ]типа

Квадратные скобки показывают, что элемент заключенный в них может отсутствовать. Вертикальная черта говорит о том, что в этом поле должно быть выбрано одно из указанных значений (в нашем случае одна из букв H, I, или L).

Давайте сначала разберемся с обязательным элементом шаблона - типом. Он указывает, какой тип переменной будет выводится и может принимать одно из следующих значений:

Символ Значение
c Один символ
s Строка символов
d,i Целое десятичное со знаком
o Целое восьмеричное
u Целое десятичное без знака
x, X Целое шестнадцатеричное
p Указатель (в шестнадцатеричном виде)
f Дробное число в фиксированном формате
e, E Дробное число в научном формате
g, G Дробное число в научном или фиксированном формате

Серым помечены те типы, которые не применимы при работе с Arduino. Таким образом, для вывода строки надо указать "%s", а для вывода целого числа - "%d".

Далее рассмотрим поле ширины. Число в нем указывает минимальную ширину поля, в котором будет выведен шаблон. Если размер значения в переменной меньше - поле будет добито пробелами, если больше - запись выйдет за пределы поля. Таким образом шаблон "%6d" для числа 385 выведет 385 (обратим внимание на три пробела перед числом).

Спецификатор точности всегда начинается с точки и следующее за ним число указывает различные действия в зависимости от типа значения. Для типов "d,o,u,x" он укажет минимальное количество символов, которое должно появится при обработке. Для типа "f" - число знаков после запятой. Для типа "s" - максимальное число символов стоки, который будут выведены. Например, "%6.1f" для числа 34.2345 выведет "34.1" (обращу внимание, что точка также считается знаком и перед числом будет присутствовать два пробела). Или шаблон "%.3s" от строки "точность" выведет только первые три символа - "точ".

Флаг позволяет изменить отображение выводимого значения:

Более подробно о шаблонах функции printf можно прочитать интернете. Здесь же я дал краткий обзор наиболее часто используемых возможностей.

Таким образом, наша функция вывода, переписанная с учетом использования форматированного вывода будет выглядеть следующим образом:

Заметим, что в строках 33 и 37 мы формируем целую строку для вывода, а в строках 34 и 38 - выводим их.

Наконец, наши любимые функции setup и loop.

В строке 47 мы задаем разрешение дисплея, в строке 48 - включим подсветку (яркость которой можно отрегулировать потенциометром). В строке 49 установим счетчик циклов в ноль. Увеличивать его будем на единицу в 37-й строке при выводе (помните конструкцию count++?). Наконец, в строке 56 вызываем рассмотренную раннее функцию вывода на дисплей. Все.

Что можно поменять или улучшить?

К примеру, можно сделать автоматическое управление подсветкой в зависимости от освещенности, использовав фоторезистор или датчик освещенности из рассмотренной несколькими статьями ранее метеостанции. Допустим, при сильном освещении - увеличить яркость подсветки, а в ночное время - уменьшить. Или прикрутить датчик движения и зажигать подсветку при появлении объект перед дисплеем, или... В общем, я думаю, вы уже поняли, что при желании, заменив один или несколько компонентов и написав кусок кода можно довольно серьезно улучшить удобство работы с дисплеем. Также мы можем использовать для вывода на дисплей собственноручно разработанные символы.

Все эти вопросы я тут не рассматриваю, так как они выходят за рамки обзора для начинающих.

А на сегодня у меня все.

Arduino. Подключаем LCD-дисплей

26 оценок, Средняя оценка: 5 из 5