Существует большое количесвто разновидностей текстовых, или как их ещё называют знакосинтезирующих, жидкокристаллических экранов. Наиболее распространены дисплеи на базе чипов HD44780 от Hitachi, KS0066 от Samsung или совместимых с ними. Для работы с такими экранами существует стандартная Arduino-библиотека Liquid Crystal .
К таким дисплеям относятся в частности текстовые экраны от Мэлт . В этой статье детально описывается схема подключения этого экрана, однако она подойдёт и для множества других текстовых дисплеев.
Статья описывает общие принципы. Вы можете перейти к подробному описанию вашего дисплея:
Необходимые компоненты
Подключение
Закрепите экран на breadboard"е и подведите к рельсам питания breaboard"а питание +5 В и землю с Arduino.
Питание и земля понадобятся не один раз, поэтому удобнее пробросить их именно на рельсы.
Включение подсветки
Фоновая подсветка дисплея - это отдельный контур, не связанный с остальным. Включить её можно подав +5 В на 15-й контакт дисплея и подключив 16-й контакт к земле. Соединив эти два контакта с соответствующими рельсами, можно включить Arduino и увидеть, что дисплей засветился.
Обратите внимание, что на некоторых моделях нумерация контактов идёт не просто справа-налево от первого до шестнадцатого, а несколько более хитро. Так, например, на экране 16×2 от Мэлт первый контакт физически находится на 14-й позиций, второй на 13-й и так далее справа-налево вплоть до 14-го на первой позиции, а 15-й и 16-й расположены справа. Нумерация около контактов дисплея поможет не запутаться.
Включение питания знакосинтезатора
Первый - это земля. Соедините его с рельсой земли.
Второй - питание. Соедините его с рельсой +5 В.
Третий - контрастность. Для получение максимально контрастного изображения соедините его с рельсой земли. Вы можете подать на этот контакт произвольное напряжение от 0 до 5 В, чем оно выше, тем тусклее будет изображение, но вместе с этим снизится энергопотребление. Для возможности плавной регулировки контрастности можете подать на этот контакт выходной сигнал потенциометра.
После подключения, если включить Arduino, вы можете увидеть прямоугольные знакоместа. В зависимости от комбинации цветов текста и подсветки они могут быть как яркими и хорошо заметными, так и едва заметными. Это нормально: в любом случае, текст будет смотреться отлично.
Подключение шины данных
Для коммуникации между Arduino и экраном необходимо использовать несколько линий взаимодействия:
2 или 3 для командования дисплеем
4 или 8 для передачи данных (кодов символов и команд)
Таким образом занятыми окажутся от 6-ти до 11-ти контактов от обоих устройств. Если вам не требуется считывать с дисплея, что подходит под большинство сценариев использования, для команд понадобится 2 линии.
Если скорость обновления данных так же не является проблемой, для передачи данных достаточно 4-х линий.
Итак, для подключения дисплея достаточно истпользовать 6 линий, 6 контактов на Arduino. Рассмотрим именно этот сценарий.
Как упоминалось, нам не за чем считывать с дисплея, мы будем в него только писать. Поэтому соединим 5-й контакт дисплея, который отвечает за выбор чтение/запись с рельсой земли. Это означает «всегда писать».
Затем, соединяем Arduino и экран нашими 6-ю линиями коммуникации. Какие именно контакты будут выбраны на Arduino не имеет значения: мы зададим их в программе, но для примера была выбрана такая конфигурация:
6-й контакт дисплея - 5-й контакт Arduino. Это линия разрешения доступа к данным. Известная, как E или Enable. Когда эта линия становится единицей, дисплей исполняет команду или выводит символ с линии данных.
11-й, 12-й, 13-й, 14-й контакт дисплея - 10-й, 11-й, 12-й, 13-й контакт Arduino соответственно. Это линии данных. Известные как DB4, DB5, DB6, DB7.
Экран подключен и готов к приёму данных. Осталось написать программу для Arduino.
Программирование
Для вывода текста с Arduino удобнее всего воспользоваться встроенной библиотекой Liquid Crystal . Для вывода приветствия и таймера, воспользуйтесь кодом вроде этого:
Hello.pde #include
Всё довольно просто и должно быть понятно из комментариев.
Кириллица
Информация в этом разделе относится именно к дисплеям от Мэлт. Китайские и Европейские аналоги вряд ли имеют в своём наборе символов кириллицу, обратитесь к документации на дисплей, чтобы узнать об этом подробнее.
Вывод русских букв не совсем тривиален: вы не можете просто написать lcd.print("Вася") . Это связано с понятием кодировок. Вы знаете, что каждому символу соответствует код и при компиляции программы, если строка содержит кириллицу, она будет сконвертирована в коды по таблице utf-8, cp-1251 или какой-то другой в зависимости от настроек компилятора. Экран в свою очередь, ожидает увидеть данные в собственной кодировке.
Так например, букве «Я» соответствует код B1 в шестнадцатиричной системе. Чтобы передать на экран строку «Яndex», необходимо в явном виде с помощью последовательности \x## встроить в строку код символа:
Lcd.print ("\xB1 ndex" ) ;
Можете смешивать в одной строке обычные символы и явные коды как угодно. Единственный нюанс в том, что после того, как компилятор в строке видит последовательность \x , он считывает за ним все символы, которые могут являться разрядами шестнадцатиричной системы даже если их больше двух. Из-за этого вы не можете просто использовать символы из диапазона 0-9, a-f следом за двузначным кодом символа: это вызовет ошибку компиляции. Чтобы обойти этот момент, можно использовать тот факт, что две строки записанные рядом склеиваются. Так, если вы хотите написать «Яeee»:
Lcd.print ("\xB1 eee" ) ; // ошибка lcd.print ("\xB1 " "eee" ) ; // правильно
Например, чтобы написать «Привет от Амперки», использовался код:
cyrillic.pde #include
Переключение страниц знакогенератора
Дисплейный модуль хранит в памяти две страницы знакогенератора. По умолчанию установлена нулевая страница. Для переключения страницы используйте метод command(0x101010), а обратно - command(0x101000).
Дисплей не может одновременно отображать символы с разных страниц.
Рассмотрим на примере, в котором одна и та же строка будет изменяться в зависимости от выбранной страницы.
change_page.ino // Подключаем стандартную библиотеку LiquidCrystal #includeLCD дисплей Arduino позволяет визуально отображать данные с датчиков. Расскажем, как правильно подключить LCD монитор к Arduino по I2C и рассмотрим основные команды инициализации и управления LCD 1602. Также рассмотрим различные функции в языке программирования C++, для вывода текстовой информации на дисплее, который часто требуется использовать в проектах на Ардуино.
Видео. Arduino LCD Display I2C 1602
LCD 1602 I2C подключение к Arduino
I2C - последовательная двухпроводная шина для связи интегральных схем внутри электронных приборов, известна, как I²C или IIC (англ. Inter-Integrated Circuit). I²C была разработана фирмой Philips в начале 1980-х годов, как простая 8-битная шина для внутренней связи между схемами в управляющей электронике (например, в компьютерах на материнских платах, в мобильных телефонах и т.д.).
В простой системе I²C может быть несколько ведомых устройств и одно ведущее устройство, которое инициирует передачу данных и синхронизирует сигнал. К линиям SDA (линия данных) и SCL (линия синхронизации) можно подключить несколько ведомых устройств. Часто ведущим устройством является контроллер Ардуино, а ведомыми устройствами: часы реального времени или LCD Display.
Как подключить LCD 1602 к Ардуино по I2C
Жидкокристаллический дисплей 1602 с I2C модулем подключается к плате Ардуино всего 4 проводами — 2 провода данных и 2 провода питания. Подключение дисплея 1602 проводится стандартно для шины I2C: вывод SDA подключается к порту A4, вывод SCL – к порту A5. Питание LCD дисплея осуществляется от порта +5V на Arduino. Смотрите подробнее схему подключения жк монитора 1602 на фото ниже.
Для занятия нам понадобятся следующие детали:
- плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
- LCD монитор 1602;
- 4 провода «папа-мама».
После подключения LCD монитора к Ардуино через I2C вам потребуется установить библиотеку LiquidCrystal_I2C.h для работы с LCD дисплеем по интерфейсу I2C и библиотека Wire.h (имеется в стандартной программе Arduino IDE). Скачать рабочую библиотеку LiquidCrystal_I2C.h для LCD 1602 с модулем I2C можно на странице Библиотеки для Ардуино на нашем сайте по прямой ссылке с Google Drive.
Скетч для дисплея 1602 с I2C
#includeПояснения к коду:
- библиотека LiquidCrystal_I2C.h содержит множество команд для управления LCD дисплея по шине I²C и позволяет значительно упростить скетч;
- скетч содержит многострочный комментарий /* ... */ , который позволяет закомментировать сразу несколько строк в программе.
- перед выводом информации на дисплей, необходимо задать положение курсора командой setCursor(0,1) , где 0 — номер символа в строке, 1 — номер строки.
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
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
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.
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!
Приехал Arduino Nano, приехал кит, в котором макетка (бредборд), и LCD-дисплей. На дисплее на плате написано - 1602А, ниже - QAPASS. Начал ваять первое устройство, и конечно же, захотелось выводить информацию на дисплей, а не мигать светодиодами.
Гугл помог, рассказал, что это символьный дисплей; если не извращаться, то доступны скорее всего символы ASCII - цифры, латиница, что-то из базовых символов.
Запустить дисплей помогли следующие материалы: Driving a character type LCD from a PC printer port ; How to connect Arduino with a character LCD ; Pwm Servo Driver Motor Control PDF .
Дисплей достаточно распространенный, и для него уже понапридумывали шилдов - есть варианты с SPI вроде, и/или с I2C, и интернет полон рецептами для этих случаев. Но у меня был в наличии только оригинальный дисплей 16x2, и ардуинка, к которой хотелось его прицепить.
У дисплея есть режим работы и передачи данных полубайтами, по 4 бита, при этом младшие разряды шины не используются. Подключение только половины шины данных много где описано, и я не стал разбираться, как подключить дисплей и работать с ним по 8ми линиям. Меня вполне устроило, что и так работает.
Хорошее описание дисплеев данного типа я нашел тут - http://greathard.ucoz.com/44780_rus.pdf . А тут (http://arduino.ru/forum/programmirovanie/lcd-i2c-partizanit#comment-40748) - пример задания знакогенератора.
Подключение
У меня дисплей поставлялся с нераспаянными контактами. С начала хотел припаять шлейф, обрезал 16 проводов с дюпонами, зачистил. А потом покопался в ките, и нашел гребенку дюпонов для пайки на плату. Оттуда и отломал 16 контактов и припаял их.Выглядел (до пайки контактов) мой дисплей примерно так:
Сперва я подключил контакт 15 (A) на +5В, 16 (K) на землю, и убедился, что подсветка работает. Вообще, правильно подключать катод на землю через резистор 220Ом, что я потом и сделал.
Затем подключил землю (1) и питание (2). Arduino может питаться от USB, от стабилизированного напряжения 5В и от нестабилизированного 6-12В, автоматически выбирается наибольшее напряжение. Сейчас ардуинка запитана от USB, и я думал, где там вытащить 5 Вольт. Оказалось, что 5В есть на контакте ардуины, куда подключаются внешние стабилизированные 5В. Вернее, там оказалось 4.7В, но мне хватило.
После подключения питания, если всё хорошо, то верхний ряд загорается сплошными прямоугольниками знакомест.
Затем подключаем потенциометр контраста (пин 3 V0). Один из крайних выводов потенциометра бросаем на землю, второй - на +5В, средний - на пин 3 дисплея. Рекомендуется потенциометр 10К. У меня был 50К из кита, сначала я использовал его. Регулировка была только на одном краю, весьма тонко приходилось ловить нужный контраст. Затем в другом ките нашел аналогичный на 5К, и поставил его. Настройка растянулась от одного края до половины оборота. Видимо, можно и еще меньше взять потенциометр. 10К наверно рекомендуют, чтобы схема поменьше потребляла. Да, пришлось немного попаять, припаял к выводам потенциометров проводки с дюпонами.
Тестовый скетч
Тестовый скетч берем в примерах от Ардуино студии - "C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries\LiquidCrystal\ex amples\HelloWorld\HelloWorld.ino", только нужно поменять контакты на наши - LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2);В принципе, в этом скетче есть и описание, что куда подключать. Можно подключить, как там указано, тогда менять вообще ничего не нужно.
// include the library code:
#include
Получается что-то вроде этого: 
Кстати, дисплей, который попал ко мне в руки, без подсветки не работает. В смысле, работает, но практически ничего не видно.
Контакты дисплея 1602A
| # контакта | Наименование | Как подключать |
|---|---|---|
| 1 | VSS | GND |
| 2 | VDD | +5V |
| 3 | V0 | Контраст - на средний вывод потенциометра |
| 4 | RS (Register select) | D7 Arduino |
| 5 | R/W (Read or write) | GND |
| 6 | E (Enable signal) | D6 Arduino |
| 7-14 | D0-D7 | D0-D3 - не подключены; D4-D7 - подключены к контактам D5-D2 Ардуино |
| 15 | A | Анод подсветки, подключается к +5В |
| 16 | K | Катод подсветки, подключается к земле через резистор 220Ом |
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.
| Тип индикатора | Формат отображения, символов x строк | Габариты, мм | Размеры видимой области, мм | Ссылка на документацию, формат PDF |
| WH0802A1 | 8 x 2 | 58 x 32 | 38 x 16 | |
| WH1202A | 12 x 2 | 55,7 x 32 | 46 x 14,5 | |
| WH1601A | 16 x 1 | 80 x 36 | 66 x 16 | |
| WH1601B | 16 x 1 | 85 x 28 | 66 x 16 | |
| WH1601L | 16 x 1 | 122 x 33 | 99 x 13 | |
| WH1602A | 16 x 2 | 84 x 44 | 66 x 16 | |
| WH1602B | 16 x 2 | 80 x 36 | 66 x 16 | |
| WH1602C | 16 x 2 | 80 x 36 | 66 x 16 | |
| WH1602D | 16 x 2 | 85 x 30 | 66 x 16 | |
| WH1602J | 16 x 2 | 80 x 36 | 66 x 16 | |
| WH1602L1 | 16 x 2 | 122 x 44 | 99 x 24 | |
| WH1602M | 16 x 2 | 85 x 32,6 | 66 x 16 | |
| WH1602O | 16 x 2 | 85 x 25,2 | 66 x 16 | |
| WH1602P | 16 x 2 | 85 x 25,2 | 66 x 16 | |
| WH1602S | 16 x 2 | 59 x 29,3 | 52 x 15 | |
| WH1602T | 16 x 2 | 65,4 x 28,2 | 54,8 x 19 | |
| WH1602W | 16 x 2 | 80 x 36 | 66 x 16 | |
| WH1602V2 | 16 x 2 | 66,7 x 23,3 | 61 x 15,9 | |
| WH1604A | 16 x 4 | 87 x 60 | 62 x 26 | |
| WH1604B | 16 x 4 | 70,6 x 60 | 60 x 32,6 | |
| WH2002A | 20 x 2 | 116 x 37 | 85 x 18,6 | |
| WH2002D | 20 x 2 | 89 x 21,5 | 75 x 15 | |
| WH2002L | 20 x 2 | 180 x 40 | 149 x 23 | |
| WH2002M | 20 x 2 | 146 x 43 | 123 x 23 | |
| WH2004A | 20 x 4 | 98 x 60 | 77 x 25,2 | |
| WH2004B | 20 x 4 | 98 x 60 | 77 x 25,2 | |
| WH2004D | 20 x 4 | 77 x 47 | 60 x 22 | |
| WH2004G | 20 x 4 | 87 x 58 | 74,4 x 24,8 | |
| WH2004H | 20 x 4 | 87 x 58 | 74,4 x 24,8 | |
| WH2004L | 20 x 4 | 146 x 62,5 | 123,5 x 43 | |
| WH2402A | 24 x 2 | 118 x 36 | 94,5 x 16 | |
| WH4002A | 40 x 2 | 182 x 33,5 | 154,4 x 16,5 | |
| WH4004A | 40 x 4 | 190 x 54 | 147 x 29,5 |
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 | Сигнал | I - вход O - выход | Назначение сигнала |
| 1 | Vss | - | Земля (общий провод) |
| 2 | Vdd | - | Питание + 5 В |
| 3 | Vo | - | Управление контрастностью дисплея. Вход для подключения среднего вывода делителя напряжения + 5 В. Можно использовать подстроечный резистор сопротивлением 10-20 кОм. |
| 4 | RS | I | Выбор регистра: 0 – регистр команд; 1 – регистр данных. Низкий уровень сигнала означает, что на шине данных сформирована команда, высокий уровень – на шине данные. |
| 5 | R/W | I | Направление передачи данных:
0 – запись; 1 – чтение. Во многих приложениях функция чтения не используется, поэтому сигнал часто подключается к земле. |
| 6 | E | I | Строб операции шины (по отрицательному фронту). |
| 7 | DB0 | I/O | Младшие биты восьми битного режима. При четырех битном интерфейсе не используются. |
| 8 | DB1 | I/O | |
| 9 | DB2 | I/O | |
| 10 | DB3 | I/O | |
| 11 | DB4 | I/O | Старшие биты восьми битного режима или биты данных четырех битного интерфейса. |
| 12 | DB5 | I/O | |
| 13 | DB6 | I/O | |
| 14 | DB7 | I/O | |
| 15 | A | - | Анод питания подсветки (+). |
| 16 | K | - | Катод питания подсветки (-). Ток должен быть ограничен. |
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 ");
