В этой статье расскажу, как использовать интерфейсный модуль I2C для управления LCD дисплеем (2×16 / 20х4) с помощью Arduino. Данный модуль позволяет уменьшить количество используемых выводов контроллера, вместо 8 или 4-битного соединения, требуется только 2 вывода (SDA и SCL).
Поддержка дисплеев: LCD 16×02 / 20×04
Дополнительно: регулировка контрастности
Напряжение питания. 5В
Интерфейс: I2C
Габариты: 54мм x 19мм x 15мм
Поскольку количество контактов на контроллерах Arduino ограничено и часто при использовании различных датчиков и модулей они заканчиваются, появляется необходимость в их экономии, для этих случай разработан этот модуль, с его помощью можно реализовать передачу по двум контактам (SDA и SCL).
Теперь немного о самом модуле, построен он на микросхеме PCF8574T. Резисторы R8 (4.7кОм) и R9 (4.7кОм) необходимы для подтяжки линий SDA и SCL, в идеале при подключении двух и более устройств по шине I2C необходимо использовать подтяжку только на одном устройств, позже напишу почему. На плате предусмотрены три перемычки (по схеме видно что линии A0, A1, A2 подтянуты к питанию через резисторы R4, R5, R6), необходимы они для смены адресации устройства, всего их 8 вариантов. Изменение адресации дает нам возможность подключения до восьми устройств по шине IC2 c микросхемой PCF8574T, варианты адресов показаны на рисунке (по умолчанию адрес устройства 0x27). Так же модуль оснащен потенциометром R11 с его помощью можно изменить контрастность LCD дисплея.
Для соединения на модуле расположено три группы контактов:
Первая группа:
SCL: линия тактирования (Serial CLock)
SDA: линия данных (Serial Dфta)
VCC: «+» питание
GND: «-» питание
Вторая группа:
VSS: «-» питание
VDD: «+» питание
VO: Вывод управления контрастом
RS: Выбор регистра
RW: Чтение/запись (режим записи при соединении с землей)
E: Еnable (строб по спаду)
DB0-DB3: Младшие биты интерфейса
DB4-DB7: Старшие биты интерфейса
A: «+» питания подсветки
K: «-» питания подсветки
Третья группа: (по умолчанию установлена перемычка)
VCC:
A от LCD:
Необходимые детали:
Arduino UNO R3 x 1 шт.
LCD-дисплей 1602A (2×16, 5V, Синий) x 1 шт.
Интерфейсный модуль I2C, IIC, TWI для LCD x 1 шт.
Провод DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-M (Female — Male) x 1 шт.
Кабель USB 2.0 A-B x 1 шт.
Подключение
:
Первым делом, припаиваем модуль I2C к LCD дисплею, затем необходимо подключить дисплей к Arduino UNO. Для этого воспользуемся проводками DuPont, подключение осуществляем по таблице ниже.
Для наглядности, приведу еще одну схему.
Для этого эксперимента необходимо скачать и установить библиотеку «LiquidCrystal_I2C». Затем скопируйте и вставьте этот пример кода в окно программы IDE Arduino и загрузите в контроллер.
/*
Тестировалось на Arduino IDE 1.6.11
Дата тестирования 15.09.2016г.
*/
#include
Скачать программу
Если Вы правильно все сделали, но никаких символов на дисплее нет, попробуйте увеличить контрастность потенциометром.
Ссылки
Скачать библиотеку LiquidCrystal_I2C Документация на микросхему PCF8574T Документация к LCD1602A
Купить на Aliexpress
В этой статье расскажу, как использовать интерфейсный модуль I2C для управления LCD дисплеем (2×16 / 20х4) с помощью Arduino. Данный модуль позволяет уменьшить количество используемых выводов контроллера, вместо 8 или 4-битного соединения, требуется только 2 вывода (SDA и SCL).
Поддержка дисплеев: LCD 16×02 / 20×04
Дополнительно: регулировка контрастности
Напряжение питания. 5В
Интерфейс: I2C
Габариты: 54мм x 19мм x 15мм
Поскольку количество контактов на контроллерах Arduino ограничено и часто при использовании различных датчиков и модулей они заканчиваются, появляется необходимость в их экономии, для этих случай разработан этот модуль, с его помощью можно реализовать передачу по двум контактам (SDA и SCL).
Теперь немного о самом модуле, построен он на микросхеме PCF8574T. Резисторы R8 (4.7кОм) и R9 (4.7кОм) необходимы для подтяжки линий SDA и SCL, в идеале при подключении двух и более устройств по шине I2C необходимо использовать подтяжку только на одном устройств, позже напишу почему. На плате предусмотрены три перемычки (по схеме видно что линии A0, A1, A2 подтянуты к питанию через резисторы R4, R5, R6), необходимы они для смены адресации устройства, всего их 8 вариантов. Изменение адресации дает нам возможность подключения до восьми устройств по шине IC2 c микросхемой PCF8574T, варианты адресов показаны на рисунке (по умолчанию адрес устройства 0x27). Так же модуль оснащен потенциометром R11 с его помощью можно изменить контрастность LCD дисплея.
Для соединения на модуле расположено три группы контактов:
Первая группа:
SCL: линия тактирования (Serial CLock)
SDA: линия данных (Serial Dфta)
VCC: «+» питание
GND: «-» питание
Вторая группа:
VSS: «-» питание
VDD: «+» питание
VO: Вывод управления контрастом
RS: Выбор регистра
RW: Чтение/запись (режим записи при соединении с землей)
E: Еnable (строб по спаду)
DB0-DB3: Младшие биты интерфейса
DB4-DB7: Старшие биты интерфейса
A: «+» питания подсветки
K: «-» питания подсветки
Третья группа: (по умолчанию установлена перемычка)
VCC:
A от LCD:
Необходимые детали:
Arduino UNO R3 x 1 шт.
LCD-дисплей 1602A (2×16, 5V, Синий) x 1 шт.
Интерфейсный модуль I2C, IIC, TWI для LCD x 1 шт.
Провод DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-M (Female — Male) x 1 шт.
Кабель USB 2.0 A-B x 1 шт.
Подключение
:
Первым делом, припаиваем модуль I2C к LCD дисплею, затем необходимо подключить дисплей к Arduino UNO. Для этого воспользуемся проводками DuPont, подключение осуществляем по таблице ниже.
Для наглядности, приведу еще одну схему.
Для этого эксперимента необходимо скачать и установить библиотеку «LiquidCrystal_I2C». Затем скопируйте и вставьте этот пример кода в окно программы IDE Arduino и загрузите в контроллер.
/*
Тестировалось на Arduino IDE 1.6.11
Дата тестирования 15.09.2016г.
*/
#include
Если Вы правильно все сделали, но никаких символов на дисплее нет, попробуйте увеличить контрастность потенциометром.
Ссылки
Скачать библиотеку Документация на микросхему Документация к
Купить на Aliexpress
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.
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.
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 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
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.
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 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:
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
Как можно увидеть, код почти не отличается.
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
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.
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.
Рассмотрим плюсы и минусы дисплея LCD 1602.
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!
Подключение модуля к Arduino осуществляется стандартно для шины I2C: вывод SDA модуля подключается к аналоговому порту A4, вывод SCL - к аналоговому порту A5 Ардуино. Питание модуля осуществляется напряжением +5 В от Arduino. Сам модуль соединяется выводами 1…16 с соответствующими выводами 1…16 на ЖК дисплее.
Теперь нужна библиотека для работы с LCD по интерфейсу I2C. Можно воспользоваться, например, вот этой (ссылка в строке "Download Sample code and library").
Скачанный архив LiquidCrystal_I2Cv1-1.rar разархивируем в папку \libraries\ , которая находится в директории Arduino IDE.
Библиотека поддерживает набор стандартных функций для LCD экранов:
| Функция | Назначение |
|---|---|
| LiquidCrystal() | создаёт переменную типа LiquidCrystal и принимает параметры подключения дисплея (номера выводов); |
| begin() | инициализация LCD дисплея, задание параметров (кол-во строк и символов); |
| clear() | очистка экрана и возврат курсора в начальную позицию; |
| home() | возврат курсора в начальную позицию; |
| setCursor() | установка курсора на заданную позицию; |
| write() | выводит символ на ЖК экран; |
| print() | выводит текст на ЖК экран; |
| cursor() | показывает курсор, т.е. подчёркивание под местом следующего символа; |
| noCursor() | прячет курсор; |
| blink() | мигание курсора; |
| noBlink() | отмена мигания; |
| noDisplay() | выключение дисплея с сохранением всей отображаемой информации; |
| display() | включение дисплея с сохранением всей отображаемой информации; |
| scrollDisplayLeft() | прокрутка содержимого дисплея на 1 позицию влево; |
| scrollDisplayRight() | прокрутка содержимого дисплея на 1 позицию вправо; |
| autoscroll() | включение автопрокрутки; |
| noAutoscroll() | выключение автопрокрутки; |
| leftToRight() | задаёт направление текста слева направо; |
| rightToLeft() | направление текста справа налево; |
| createChar() | создаёт пользовательский символ для LCD-экрана. |
Откроем образец: Файл Образцы LiquidCrystal_I2C CustomChars и немного его переделаем. Выведем сообщение, в конце которого будет находиться мигающий символ. В комментариях к коду прокомментированы все нюансы скетча.
#include
Кстати, символы, записанные командой lcd.createChar(); , остаются в памяти дисплея даже после выключения питания, т.к. записываются в ПЗУ дисплея 1602.
Немного подробнее рассмотрим вопрос создания собственных символов для ЖК экранов. Каждый символ на экране состоит из 35-ти точек: 5 в ширину и 7 в высоту (+1 резервная строка для подчёркивания). В строке 6 приведённого скетча мы задаём массив из 7-ми чисел: {0x0, 0xa, 0x1f, 0x1f, 0xe, 0x4, 0x0} . Преобразуем 16-ричные числа в бинарные: {00000, 01010, 11111, 11111, 01110, 00100, 00000} . Эти числа - не что иное, как битовые маски для каждой из 7-ми строк символа, где "0" обозначают светлую точку, а "1" - тёмную. Например, символ сердца, заданный в виде битовой маски, будет выглядеть на экране так, как показано на рисунке.
Загрузим скетч в Arduino. На экране появится заданная нами надпись с мигающим курсором в конце.
В качестве бонуса рассмотрим временную диаграмму вывода латинских символов "A", "B" и "С" на ЖК дисплей. Эти символы имеются в ПЗУ дисплея и выводятся на экран просто передачей дисплею их адреса. Диаграмма снята с выводов RS, RW, E, D4, D5, D6 и D7 дисплея, т.е. уже после преобразователя FC-113 «I2C параллельная шина». Можно сказать, что мы погружаемся немного «глубже» в «железо».
Временная диаграмма вывода латинских символов "A", "B" и "С" на LCD дисплей 1602
На диаграмме видно, что символы, которые имеются в ПЗУ дисплея (см. стр.11 даташита, ссылка ниже), передаются двумя полубайтами, первый из которых определяет номер столбца таблицы, а второй - номер строки. При этом данные «защёлкиваются» по фронту сигнала на линии E (Enable), а линия RS (Register select, выбор регистра) находится в состоянии логической единицы, что означает передачу данных. Низкое состояние линии RS означает передачу инструкций, что мы и видим перед передачей каждого символа. В данном случае передаётся код инструкции возврата каретки на позицию (0, 0) ЖК дисплея, о чём также можно узнать, изучив техническое описание дисплея.
И ещё один пример. На этой временной диаграмме показан вывод символа «Сердце» на ЖК дисплей.
Опять, первые два импульса Enable соответствуют инструкции Home() (0000 0010 2) - возврат каретки на позицию (0; 0), а вторые два - вывод на ЖК дисплей хранящийся в ячейке памяти 3 10 (0000 0011 2) символ «Сердце» (инструкция lcd.createChar(3, heart); скетча).
Пожалуй один из самых популярных экранов на рынке. Собран на популярном контроллере HD44780U. Из названия модели следует, что экран состоит из двух строк по 16 символов. Поддержки русского языка в этой конкретной модели нет.
Шина данных ш2с позволяет по двум проводам подключать до 127 устройств, при чем одновременно. Данный I2C реализован на чипе PCF8574T.
Синяя штука — переменное сопротивление, позволяет настроить контрастность экрана.
Перемычка слева — отвечает за подсветку экрана.
Блок из 4х контактов подключается к arduino так:
GND — GND
VCC — 5V
SDA — A4 (если Arduino MEGA, то к D20)
SCL — A5 (если Arduino MEGA, то к D21)
У дисплея может быть другой IIC адрес, вместо 0x27 может оказаться 0x3F. Чтобы точно определить адрес можете воспользоваться сканером i2c устройств .
#include
