Arduino lcd 16x2 дисплей подключение. Arduino и символьный LCD-дисплей

Пояснения к коду:

1. библиотека LiquidCrystal_I2C.h содержит множество команд для управления LCD дисплея по шине I²C и позволяет значительно упростить скетч;
2. скетч содержит многострочный комментарий /* ... */ , который позволяет закомментировать сразу несколько строк в программе.
3. перед выводом информации на дисплей, необходимо задать положение курсора командой setCursor(0,1) , где 0 — номер символа в строке, 1 — номер строки.

Дисплеи LCD 1602 размера, созданные на базе HD44780 контроллера, в наши дни всё ещё остаются одними из самых доступных, простых и востребованных, чтобы разрабатывать какие бы то ни было электронные устройства. Неудивительно, что их можно увидеть как в простых, собранных буквально на коленке агрегатах, так и в более серьезных промышленных, например автоматах для приготовления кофе. Именно с таким дисплеем и собираются наиболее популярные модули и шилды по тематике Arduino, например LCD I2C модуль и LCD Keypad Shield.

Данная статья подробно с изображениями рассказывает, как подключить LCD к Arduino и отобразить информацию.

Дисплеи 1602 имеют два различных исполнения :

Жёлтая подсветка с чёрными буквами
- либо (это бывает гораздо чаще) синяя подсветка с белыми.

Размерность дисплеев на HD44780 контроллере бывает самой разной, а управляются они одинаково. Наиболее распространённые из размерностей – 16 на 02 (то есть по 16 символов в двух строках) или 20 на 04. Сами же символы имеют разрешение в 5 на 8 точек.

Большая часть дисплеев не поддерживает кириллицу (за исключением дисплеев CTK-маркировки). Но такая проблема частично решаема, и далее статья подробно рассказывает, как это сделать.

На дисплее есть 16-PIN разъём для подключения. Выводы имеют маркировку с тыльной стороны платы , она следующая:

1 (VSS) – питание на минус для контроллера.
2 (VDD) – питание на плюс для контроллера.
3 (VO) – настройки управления контрастом.
4 (RS) – выбор для регистра.
5 (R/W) – чтение и запись, в частности, запись при соединении с землёй.
6 (E) – активация (enable).
7–10 (DB0-DB3) – младшие биты от восьмибитного интерфейса.
11–14 (DB4-DB7) – старшие биты от интерфейса
15 (A) – положительный анод на питание подсветки.
16 (K) – отрицательный катод на питание подсветки.

Шаг 2: Подключаем ЖК-дисплей

Перед тем как подключать дисплей и передавать на него информацию, стоит проверить его работоспособность. Сперва подайте напряжение на VSS и VDD контроллер, запитайте подсветку (A, K), далее настройте контрастность. Для таких настроек подойдёт потенциометр с 10 кОм, форма его не важна. На крайние ноги подают +5V и GND, а ножку по центру соединяют с VO выводом.

Когда на схему подаётся питание, нужно добиться необходимого контраста, если он настраивается неправильно, то и изображение на экране видно не будет. Чтобы настроить контраст, нужно «поиграть» с потенциометром. Когда схема будет собрана правильно и контраст настроен верно, верхняя строка на экране должна заполниться прямоугольниками.

Чтобы дисплей работал, применяется встроенная в Arduino IDE среду специальная библиотека LiquidCrystal.h, о которой я напишу ниже. Он может действовать в 8-битном и в 4-битном режиме. В первом варианте применяют лишь младшие и старшие биты (BB0-DB7), во втором – только младшие (BB4-DB7).

Но применение 8-битного режима в этом дисплее – неправильное решение, преимущества в скорости почти нет, поскольку частота обновления у него всегда меньше 10 раз за секунду. Чтобы выводился текст, надо присоединить выводы DB7, DB6, DB5, DB4, E и RS к выводам контроллера. Присоединять их допустимо к любым пинам Arduino, главное – задание верной последовательности в коде.

Если необходимого символа пока что нет в памяти контроллера, то можно его определить вручную (всего до семи символов). Ячейка в рассматриваемых дисплеях имеет расширение в пять на восемь точек. Задача создания символа в том, чтобы написать битовую маску и расставить единички в местах, где точки должны гореть, а нолики – где не должны.

Рассмотренная выше схема подключения не всегда хороша, т. к. на Arduino занимается минимум шесть цифровых выходов.

Шаг 3: Схема обхода

Изучим вариант, как обойти это и обойтись только двумя. Нужен добавочный модуль-конвертор для LCD в IIC/I2C. Как он припаивается к дисплею и присоединяется к Arduino, можно увидеть на изображениях ниже.

Но такой вариант подключения действует лишь со специальной библиотекой LiquidCrystal_I2C1602V1, которую, впрочем, нетрудно найти в Сети и установить, после чего можно без проблем им пользоваться.

Шаг 4: Библиотека LiquidCrystal.h

Библиотеку LiquidCrystal.h можно скачать с официального ресурса - . Также вы можете скачать ниже по ссылкам:

Скетч

После того, как вы скачали архив замените папку LiquidCrystal в папке с библиотеками вашего каталога установки Arduino.

Вы можете увидеть примерный скетч в Файл -> Примеры -> LiquidCrystal -> HelloWorld_SPI (File -> Examples -> LiquidCrystal -> HelloWorld_SPI).

На этом наш очередной урок завершен. Желаем вам качественных проектов!

Все давно привыкли, что у каждого электронного устройства есть экран, с помощью которого оно дает человеку всякую полезную информацию. MP3-плеер показывает название играемого трека, пульт квадрокоптера отображает полетную телеметрию, даже стиральная машина выводит на дисплей время до конца стирки, а на смартфоне вообще размещается целый рабочий стол персонального компьютера!

Скорее всего, вашему очередному устройству тоже не помешает какой-нибудь небольшой дисплейчик 🙂 Попробуем сделать простые электронные часы! А в качестве табло используем распространенный и дешевый символьный жидкокристаллический дисплей 1602. Вот прямо такой, как на картинке:

Кроме 16х2, достаточно популярным считается символьный дисплей 20х4 (четыре строки по 20 символов), а также графический дисплей с разрешением 128х64 точек. Вот они на картинках:

1. Подключение символьного ЖК дисплея 1602

У дисплея 1602 есть 16 выводов. Обычно они нумеруются слева-направо, если смотреть на него так как на картинке. Иногда выводы подписываются, типа: DB0, DB1, EN и т.п. А иногда просто указывают номер вывода. В любом случае, список выводов всегда одинаковый:

1 — «GND», земля (минус питания);
2 — «Vcc»,­ питание +5В;
3 — «VEE», контраст;
4 — «RS», выбор регистра;
5 — «R/W», направление передачи данных (запись/чтение);
6 — «EN», синхронизация;
7-14 — «DB0­», «DB1», .., «DB7″­- шина данных;
15 — анод подсветки (+5В);
16 — катод подсветки (земля).

Линии VEE, RS и четыре линии данных DB4, DB5, DB6, DB7 подключаем к цифровым выводам контроллера. Линию «R/W» подключим к «земле» контроллера (так как нам потребуется только функция записи в память дисплея). Подсветку пока подключать не будем, с этим, я полагаю, вы сами легко разберетесь 🙂

Принципиальная схема подключения дисплея к Ардуино Уно

Внешний вид макета

На всякий случай еще и в виде таблички:

2. Программируем «Hello, world!»

Для работы с ЖК дисплеями различных размеров и типов, в редакторе Arduino IDE имеется специальная библиотека LiquidCrystal . Чтобы подключить библиотеку, запишем первой строчкой нашей программы следующее выражение:

LiquidCrystal lcd(4, 5, 6, 7, 8, 9);

Здесь первые два аргумента — это выводы RS и EN, а оставшиеся четыре — линии шины данных DB4-DB7.

Lcd.begin(16, 2);

Напоминаю, в нашем дисплее имеется две строки, по 16 символов в каждой.

Наконец, для вывода текста нам понадобится простая функция «print». Вывод с помощью этой функции всем известной фразы будет выглядеть следующим образом:

Lcd.print("Hello, world!");

Полностью программа будет выглядеть так:

#include LiquidCrystal lcd(4, 5, 6, 7, 8, 9); void setup(){ lcd.begin(16, 2); lcd.print("Hello, world!"); } void loop(){ }

Загружаем её на Ардуино Уно, и смотрим что творится на дисплее. Может быть три основных ситуации 🙂

1) На дисплее отобразится надпись «Hello, world!». Значит вы все правильно подключили, и контраст каким-то чудесным образом оказался изначально правильно настроен. Радуемся, и переходим к следующей главе.

2) На дисплее отобразится целый ряд черных прямоугольников — требуется настройка контраста! Именно для этого мы добавили в цепь потенциометр с ручкой. Крутим его от одного края, до другого, до момента пока на дисплее не появится четкая надпись.

3) Два ряда черных прямоугольников. Скорее всего, вы что-то напутали при подключении. Проверьте трижды все провода. Если не найдете ошибку — попросите кота проверить!

3. Программируем часы

Теперь когда дисплей точно работает, попробуем превратить наше нехитрое устройство в настоящие электронные часы.

Внимание! Для вывода времени нам потребуется библиотека «Time». Если она еще не установлена, то можно скачать архив по ссылке . Подключим ее:

#include

Затем установим текущие дату и время с помощью функции «setTime»:

SetTime(23, 59, 59, 12, 31, 2015);

Здесь все понятно: часы, минуты, секунды, месяц, число, год.

Для вывода даты используем кучу функции:

• year() — вернет нам год;
• month()­ — месяц;
• day() ­- день;
• hour() ­- час;
• minute() — вернет минуту;
• second() -­ секунду.

Теперь обратим внимание вот на какой факт. Если посчитать количество символов в типовой записи даты: «31.12.2015 23:59:59», получим 19. А у нас всего 16! Не влазит, однако, в одну строчку.

Решить проблему можно еще одной полезной функцией — «setCursor». Эта функция устанавливает курсор в нужную позицию. Например:

Lcd.setCursor(0,1);

Установит курсор в начало второй строчки. Курсор — это место символа, с которого начнется вывод текста следующей командой «print». Воспользуемся этой функцией для вывода даты в первой строчке, а времени во второй.

С выводом даты и времени теперь все ясно. Остались рутинные вещи. Например, после каждого заполнения дисплея, мы будем его чистить функцией «clear()»:

Lcd.clear();

А еще нам нет смысла выводить данные на дисплей чаще чем раз в секунду, поэтому между двумя итерациями сделаем паузу в 1000 миллисекунд.

Итак, сложив все вместе, получим такую программу:

#include #include LiquidCrystal lcd(4, 5, 6, 7, 8, 9); void setup(){ lcd.begin(16, 2); setTime(7,0,0,1,10,2015); // 7 утра, десятого января 2015 года } void loop(){ lcd.clear(); lcd.print(day()); lcd.print("."); lcd.print(month()); lcd.print("."); lcd.print(year()); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(hour()); lcd.print(":"); lcd.print(minute()); lcd.print(":"); lcd.print(second()); delay(1000); }

Загружаем скетч на Ардуино Уно, и наблюдаем за ходом часиков! 🙂 Для того чтобы закрепить полученные знания, рекомендую прокачать наши часы до полноценного будильника. Всего-то на всего потребуется добавить пару кнопок и зуммер 🙂

В уроке поговорим о знакосинтезирующих жидкокристаллических индикаторах, о подключении их к плате Ардуино и управлении индикаторами с помощью библиотек LiquidCrystal и LiquidCrystalRus.

Светодиодные семисегментные индикаторы хотя и являются самым дешевым вариантом индикации для электронных устройств, но их применение ограничено двумя существенными недостатками.

• Практически сложно подключить к микроконтроллеру более 8ми разрядов светодиодных индикаторов. Требуется большое число выводов, значительные токи индикаторов, сложные ключи, низкая частота регенерации и т.п.
• Невозможно отображать на семисегментных индикаторах символьную информацию.

Для вывода текстовой информации или чисел размером более 4 разряда гораздо практичнее использовать жидкокристаллические знакосинтезирующие индикаторы (дисплеи). К их достоинствам следует отнести:

• удобный для подключения к микроконтроллерам интерфейс;
• малая потребляемая мощность;
• низкое напряжение питания;
• долговечность.

На рынке существует большое число разнообразных жидкокристаллических (LCD) индикаторов разных производителей. Практически все они аналогичны по параметрам, сигналам интерфейсов, командам управления. В данный момент наиболее распространенными ЖК индикаторами на российском рынке являются устройства производства компании Winstar, Тайвань. Я буду ссылаться на индикаторы этой фирмы. Но информация вполне применима и для символьных LCD дисплеев других производителей.

Общие сведения.

Знакосинтезирующие или символьные индикаторы отображают информацию в виде знакомест определенной разрядности. Одно знакоместо отображает один символ. Количество знакомест определяет разрядность индикатора. Информация на индикаторах может выводиться на нескольких строках, поэтому для индикаторов такого типа всегда указывается число символов в строке и число строк.

Отображение информации происходит на жидкокристаллической матрице со светодиодной подсветкой. Подсветка бывает самых разных цветов, что значительно оживляет монохромную текстовую информацию.

Для управления жидкокристаллической матрицей и организации интерфейса индикатора используется встроенный контроллер HD44780 или его полные аналоги. Этот контроллер определяет сигналы интерфейса индикатора и команды управления.

HD44780 стал де-факто стандартом для символьных жидкокристаллических (LCD) дисплеев. Техническую документацию по контроллеру HD44780 в формате PDF можно посмотреть по этой ссылке - . Может кому-то больше понравится документация одного из аналогов этого контроллера – SPLC780D. Ссылка в формате PDF – .

Символьные LCD индикаторы фирмы Winstar.

Мне известны следующие варианты ЖК индикаторов этой фирмы.

Подключение LCD индикатора к микроконтроллеру.

Схемы подключения, временные диаграммы, параметры сигналов, команды управления, коды символов подробно расписаны в документации на контроллер HD44780. Я приведу только самые необходимые данные о подключении индикаторов к микроконтроллерам.

Как правило, LCD индикаторы имеют 16 выводов.

Номер вывода (первый столбец) приведен для наиболее распространенного варианта. Лучше проверьте, загрузив документацию на Ваш тип индикатора из таблицы предыдущего раздела.

Символьные ЖК дисплеи поддерживают два варианта подключения к микроконтроллеру:

• С использованием 8ми битной шины данных. Подключаются все сигналы шины DB0-DB7. За один цикл обмена передается байт информации.
• С применением 4х битной шины данных. Подключаются только 4 старшие разряда DB4-DB7. Информация передается по четыре бита за один такт шины.

Первый вариант обеспечивает передачу данных на дисплей с большей скоростью. Второй – требует для подключения индикатора на 4 вывода меньше. Несомненно, важнее сократить число выводов для подключения, чем увеличить скорость обмена. Тем более, что LCD индикаторы довольно медленные устройства со временем цикла регенерации 10-20 мс.

Подключение символьного ЖК (LCD) дисплея к плате Ардуино.

Я буду подключать индикатор WH2004A (4 строки по 20 символов) в четырех битном режиме обмена к плате Arduino UNO R3. Документацию на LCD дисплей WH2004 можете посмотреть по этой ссылке .

Схема выглядит так.

Резисторы R2 и R3 определяют контрастность индикатора. Можете подключить подстроечный резистор и установить необходимую четкость изображения. Я часто использую индикаторы WH2004, и в своих схемах выбираю такие номиналы резисторов.

Светодиоды подсветки индикатора я подключил к источнику питания 5 В через резистор R1 (30 Ом). Этим я задал ток порядка 25 мА. Тускло, но светится. В темноте видно хорошо. Хотя индикаторы WH2004 допускают ток подсветки до 580 мА.

Библиотека для управления LCD индикаторами в системе Ардуино LiquidCrystal.

Существует стандартная библиотека для управления ЖК индикаторами на базе контроллера HD44780. Подробно опишу ее методы.

LiquidCristal(…)

Конструктор класса. Может иметь разное число аргументов.

• LiquidCristal(rs, en, d4, d5, d6, d7) – четырех битный интерфейс, сигнал RW не используется (подключен к земле).
• LiquidCristal(rs,rw, en, d4, d5, d6, d7) – четырех битный интерфейс, сигнал RW используется.
• LiquidCristal(rs, en, d0, d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7) – восьми битный интерфейс, сигнал RW не используется (подключен к земле).
• LiquidCristal(rs, rw, en, d0, d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7) – восьми битный интерфейс, сигнал RW используется.

Аргументы:

• rs – номер вывода сигнала RS;
• rw – номер вывода сигнала RW;
• en – номер вывода сигнала E;
• d0, d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7 – номера выводов шины данных.

LiquidCrystal disp(6, 7, 2, 3, 4, 5);

void begin(cols, rows)

Инициализирует интерфейс индикатора. Задает размерность индикатора. Метод должен быть вызван первым, до использования других функций класса.

Аргументы:

• cols – количество символов в строке;
• rows – число строк.

disp.begin(20, 4); // используем дисплей – 4 строки по 20 символов

void clear()

Очистка экрана, установка курсора в верхний левый угол.

disp.clear(); // сброс дисплея

void home()

Установка курсора в верхний левый угол.

disp.home(); // в начало экрана

void setCursor(col, row)

Устанавливает курсор в заданную позицию.

• col – координата X, нумерация с 0;
• row – координата Y, нумерация с 0.

setCursor(0,1); // курсор в начало второй строки

byte write(data)

Выводит символ на экран. Возвращает количество переданных байтов.

Следующий скетч выводит на экран данные с последовательного порта. Данные можно передать монитором порта Arduino IDE.

// вывод данных последовательного порта на LCD индикатор
#include


char data;

void setup()
{
Serial.begin(9600); // инициализируем последовательны порт
disp.begin(20, 4); //
}

void loop()
{
if (Serial.available()) { // если есть данные
data= Serial.read(); // читаем символ
if((data != 0xd) && (data != 0xa)) { // перевод строки
disp.write(data); // выводим символ на экран
}
}
}

У меня индикатор большой – 4 строки по 20 символов. В нем установлены два контроллера HD44780. Поэтому последовательно передаваемые символы заполняют сначала первую строку, затем третью, дальше вторую и четвертую. Т.е. через строку. Надо учитывать это свойство для определенных типов индикаторов. В документации на каждый LCD индикатор указывается последовательность адресации символов.

byte print(data)

Выводит на экран текст. Возвращает количество переданных байтов.

Аргументы:

data – данные для вывода на экран. Могут иметь типы char, byte, int, long, string.

Может быть второй, необязательный аргумент.

byte print(data, BASE)

• BASE – задает систему исчисления:
• BIN – двоичная;
• DEC – десятичная;
• OCT – восьмеричная:
• HEX – шестнадцатеричная.

Пример программы, печатающей на дисплее текстовую строку.

// вывод текстовой строки на LCD индикатор
#include

LiquidCrystal disp(6, 7, 2, 3, 4, 5); // создаем объект

void setup()
{
disp.begin(20, 4); // инициализируем дисплей 4 строки по 20 символов
disp.print("Test string");
}

void loop()
{ }

void cursor()

Включает режим отображения курсора. Позиция, куда будет выведен следующий символ, подчеркивается.

disp.cursor(); // разрешаем отображение курсора

void noCursor()

Запрещает отображение курсора.

disp.noCursor(); // запрещаем отображение курсора

void blink()

Включает режим мигающего курсора. Используется совместно с функцией cursor(). Результат зависит от конкретной модели индикатора.

disp.blink(); // разрешаем мигающий курсор

void noBlink()

Отключает режим мигающего курсора.

disp.noBlink(); // запрещаем мигающий курсор

void display()

Включает экран после того, как он был выключен функцией noDisplay(). На экране отобразится информация, которая была до выключения.

disp.display(); // включаем дисплей

void noDisplay()

Выключает экран. Информация сохраняется в памяти и появляется при включении дисплея.

disp.noDisplay(); // выключаем дисплей

void scrollDisplayLeft()

Прокручивает содержимое дисплея на один символ влево.

disp. scrollDisplayLeft(); // сдвигаем все влево

void scrollDisplayRight()

Прокручивает содержимое дисплея на один символ вправо.

disp. scrollDisplayRight(); // сдвигаем все вправо

void autoscroll()

Включение режима автоматической прокрутки текста. При выводе каждого символа, весь текст на экране будет сдвигаться на один символ. В какую сторону сдвигается информация определяют функции leftToRight() и rightToLeft().

disp. autoscroll()(); // включаем автопрокрутку

void noAutoscroll()

Выключение автоматической прокрутки текста.

disp. noAutoscroll()(); // запрещаем автопрокрутку

void leftToRight()

Задает режим вывода теста слева-направо. Новые символы будут появляться справа от предыдущих.

leftToRight(); // режим слева-направо

void rightToLeft()

Задает режим вывода теста справа-налево. Новые символы будут появляться слева от предыдущих.

rightToLeft(); // режим справа-налево

void createChar(num, data)

Метод для создания пользовательского символа. Контроллер допускает создание до 8 символов (0…7) размером 5x8 пикселей. Изображение символа задается массивом размерностью 8 байт. 5 младших битов каждого байта определяют состояние пикселей строки.

Для вывода пользовательского символа можно использовать функцию write() с номером символа.

// создание пользовательского символа
#include

LiquidCrystal disp(6, 7, 2, 3, 4, 5); // создаем объект

byte smile = {
B00000000,
B00010001,
B00000000,
B00000000,
B00010001,
B00001110,
B00000000,
B00000000
};

void setup()
{
disp.createChar(0, smile); // создаем символ
disp.begin(20, 4); // инициализируем дисплей 4 строки по 20 символов
disp.print("Smile ");
disp.write(byte(0)); // выводим символ
}

void loop()
{ }

Вот пример программы, выводящей на экран русский алфавит.

// вывод русского алфавита
#include

LiquidCrystalRus disp(6, 7, 2, 3, 4, 5); // создаем объект

void setup()
{
disp.begin(20, 4); // инициализируем дисплей 4 строки по 20 символов
disp.print("абвгдеёжзийклмнопрст");
disp.print("АБВГДЕЁЖЗИЙКЛМНОПРСТ");
disp.print("уфхцчшщьыьэюя ");