Символьный LCD и Arduino. Arduino и символьный LCD-дисплей
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 ");
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 |
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:
Сегодня попробуем остановиться на выводе на текстовый дисплей. Наиболее популярным является чип HD44780 (или совместимый с ним KS0066). Перечислим их плюсы и минусы:
Плюсы:
- Невысокая цена.
- Простота программирования, код будет одинаков для любой модели.
- Многообразие моделей - наиболее распространённые: 8x1, 16x2, 20x4. Также можно встретить довольно экзотические модели 40x4, т.е. четыре строки по 40 символов в каждой.
- Возможность подключить несколько дисплеев к одной Arduino.
- Возможность задавать собственные символы.
Минусы:
- Далеко не все дисплеи поддерживают русские символы. Подробнее надо смотреть в описании к конкретному дисплею.
- 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.
- Arduino (Я взял модель Nano)
- Дисплей на чипе HD44780 с модулем I2C или без него (тогда понадобится отдельно плата LC1602 IIC) - в нашем случае 16x2 без I2C модуля
- Резистор на 10Ком (Если нужно ручное управление подсветкой).
- Потенциометр (Если нужно ручное управление подсветкой).
- Макетная плата Breadboard.
- 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:
- Если вам попался дисплей с уже припаянным I2C-модулем, то провода, помеченные серым, не понадобятся. В остальном - ничего не меняется.
- 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