Подключение LCD экрана LCM1602 с I2C к Arduino. LCD I2C модуль подключение к Arduino Arduino подключение дисплея 1602 i2c

Программка для легкого создания символов

В комментариях участник сообщества скинул ссылку на генератор символов

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

LCD 1602

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

Где используется?

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

Подключение к Arduino

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

Пример программного кода:

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

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

Что такое I2C и зачем он нужен?

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

Подключение с помощью I2C модуля

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

Программный код

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

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

Как можно увидеть, код почти не отличается.

Как добавить свой символ?

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

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

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

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

Проблемы при которых дисплей может не работать

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

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

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

Плюсы и минусы LCD 1602

Рассмотрим плюсы и минусы дисплея LCD 1602.

• Цена. Этот модуль можно приобрести совсем по демократичной цене в китайских магазинах. Цена составляет 200-300 рублей. Иногда продается даже вместе с I2C модулем.
• Легко подключать. Вероятно, никто сейчас не подключает LCD 1602 без I2C. А с этим модулем подключение занимает всего 4 контакта, никаких "паутин" из проводов не будет.
• Программирование. Благодаря готовым библиотекам работать с этим модулем легко, все функции уже прописаны. А при необходимости добавить свой символ затрачивается всего пару минут.

• За время использования тысячами радиолюбителями никаких больших минусов выявлено не было, только бывают случаи покупки брака, так как в основном используются китайские варианты дисплеев.

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

Плата разведена таким образом, чтобы ее можно было сразу скрестить с ЖК дисплеем. На вход подается питание и линии I2C. На плате сразу установлены подтягивающие резисторы на линиях SCL и SDA, потенциометр для регулировки контрастности и питание самого дисплея.

Джампер справа включает/отключает подсветку. Далее вооружившись тестером была составлена следующая табличка. После изучения модуля было выявлено что P3 управляет подсветкой. Если джампер установлен, то 1 включает подсветку, а 0 выключает. При снятом джампере подсветка всегда выключена. Далее было принято решение дополнить библиотеку axlib функциями для работы с шиной I2C(программная реализация) и функциями для управления микросхемой PCF8574. В двух словах как работает модуль. Для того чтобы вывести параллельно байт, для этого нужно послать в шину I2C адрес микросхемы (по умолчанию он равен 0x4E. Так же можно менять адрес методом впаивания перемычек на плате и меняя значение трех младших разрядов адреса), затем после получения ACK посылается байт данных. После того как микросхема отвечает ACK, байт появляется на параллельном порту микросхемы. Для управления ЖК дисплеем я взял функции из библиотеки axlib и немного переделал их для работы с шиной I2C. #include #include #include #include #define ADD 0x4E // Адрес микросхемы /* LCD Микросхема RS P0 RW P1 EN P2 D4 P4 D5 P5 D6 P6 D7 P7 На ножке P3 подключени подсветка. 1 вкл, 0 выкл. */ // Вывод данных com |= 0x04; // Е в единицу pcf8574_byte_out(com, ADD); // Вывод данных com &= 0xFB; // Е в ноль pcf8574_byte_out(com, ADD); // Вывод данных } void init(void) { _delay_ms(30); com(0x30); _delay_us(40); com(0x30); // Переход в 4-х битный режим _delay_us(40); // Задержка для выполнения команды com(0x30); // Переход в 4-х битный режим _delay_us(40); // Задержка для выполнения команды com(0x20); // Переход в 4-х битный режим _delay_us(40); // Задержка для выполнения команды com(0x20); // Установка параметров com(0x80); // Установка параметров com(0x00); // Выключаем дисплей com(0x80); // Выключаем дисплей com(0x00); // Очищаем дисплей com(0x10); // Очищаем дисплей com(0x00); com(0x60); // Устанавливаем режим ввода данных com(0x00); com(0xC0); // Включаем дисплей с выбранным курсором } void char_out(BYTE data) { BYTE data_h = ((data & 0xF0) + 0x09); BYTE data_l = ((data // Передача старших 4 бит data_h |= 0x04; pcf8574_byte_out(data_h, ADD); // Передача старших 4 бит // Передача старших 4 бит // Передача младших 4 бит // Передача младших 4 бит // Передача младших 4 бит } void str_out(BYTE *str) { while((*str) != "\0") { char_out(*str); str++; } } int main(void) { init(); str_out("ЁPҐBET MҐP!"); while(1) { } } Собственно что здесь происходит. Сначала подключаем библиотеки для I2C и для PCF8574. Про I2C я писал уже , поэтому распинаться еще раз на буду, а вот что в PCF8574.h я расскажу. В состав библиотеки вошли всего три функции.
BYTE pcf8574_test(BYTE add) { BYTE ask = ACK; add &= 0xFE; i2c_start(); ask = i2c_send_byte(add); i2c_stop(); return ask; } Первая функция была написана для проверки наличия устройства на шине. В принципе ее можно применять для поиска любого устройства находящегося на шине. Функция принимает адрес искомого устройства и если оно отвечает, то возвращает ноль. Если устройство с таким адресом нет на шине, то вернет единицу.
BYTE pcf8574_byte_out(BYTE data, BYTE add) { BYTE ask = ACK; add &= 0xFE; i2c_start(); ask = i2c_send_byte(add); if(!ask) ask = i2c_send_byte(data); i2c_stop(); return ask; } Эта функция уже заточена чисто под данную микросхему. В качестве аргументов ей передаются байт для передачи в шину и адрес микросхемы. Функция сначала запросит микросхему по адресу, а затем пошлет байт. Если микросхема получила байт и ответила ACK, то функция закончит работу с микросхемой и вернет ноль как удачная посылка байта. А микросхема в это время выведет этот байт в свой параллельный порт. Иначе получим NACK и вернем единицу, передача провалилась.
BYTE pcf8574_str_out(BYTE *data, BYTE col, BYTE add) { BYTE ask = ACK; add &= 0xFE; i2c_start(); ask = i2c_send_byte(add); for(BYTE i=0; i Эта функция создана для эксперимента. Принимает указатель на массив однобайтовых данных, количество этих байт и адрес микросхемы. Собственно попытка передать все данные одной сессией, а не одним байтом за сессию. Функция работает, но так для ЖК дисплея и не подошла. А теперь давайте вернемся к основной программе. После подключения библиотек, прописываем адрес микросхемы. Далее создаем три функции по аналогии с lcd.h. Отличие лишь в принципе передачи данных.
void com(BYTE com) { com |= 0x08; // Р3 в единицу, дабы горела подсветка pcf8574_byte_out(com, ADD); // Вывод данных com |= 0x04; // Е в единицу pcf8574_byte_out(com, ADD); // Вывод данных com &= 0xFB; // Е в ноль pcf8574_byte_out(com, ADD); // Вывод данных } Эта функция передает только команды дисплею. Отсюда появилась первая строка с логическим сложением команды с 0х08. Эта бяка нужна из-за того что мы передаем байт не прямо в порт ЖК дисплея, а через наш ретранслятор. То есть если мы подали байт, а потом нам нужно вывести только один бит, то соизвольте к предыдущему байту присвоит нужный бит и уже его снова отправить в порт. Вот такая заморочка. Сложение с 0х08 необходимо для постоянного удержания единицы на третьем разряде. Помните про подсветку? Вот именно это сложение и включает подсветку. После вызываем функцию передачи байта в шину. О ней написано выше. Затем передаем байт по шине в микросхему. Далее следует выставить в единицу Е, чем собственно занимается логическое сложение байта с 0х04. После обнуление Е. Таким образом можно послать любую команду дисплею лишь передав в качестве аргумента саму команду. void init(void) { _delay_ms(30); // Пауза после подачи питания com(0x30); // Переход в 4-х битный режим _delay_us(40); // Задержка для выполнения команды com(0x30); // Переход в 4-х битный режим _delay_us(40); // Задержка для выполнения команды com(0x30); // Переход в 4-х битный режим _delay_us(40); // Задержка для выполнения команды com(0x20); // Переход в 4-х битный режим _delay_us(40); // Задержка для выполнения команды com(0x20); // Установка параметров com(0x80); // Установка параметров com(0x00); // Выключаем дисплей com(0x80); // Выключаем дисплей com(0x00); // Очищаем дисплей com(0x10); // Очищаем дисплей com(0x00); // Устанавливаем режим ввода данных com(0x60); // Устанавливаем режим ввода данных com(0x00); // Включаем дисплей с выбранным курсором com(0xC0); // Включаем дисплей с выбранным курсором } Эта функция занимается лишь инициализацией дисплея. Последовательность команд взята из даташита на ЖК дисплей. void char_out(BYTE data) { BYTE data_h = ((data & 0xF0) + 0x09); BYTE data_l = ((data // Передача старших 4 бит data_h |= 0x04; pcf8574_byte_out(data_h, ADD); // Передача старших 4 бит data_h &= 0xF9; pcf8574_byte_out(data_h, ADD); // Передача старших 4 бит pcf8574_byte_out(data_l, ADD); // Передача младших 4 бит data_l |= 0x04; pcf8574_byte_out(data_l, ADD); // Передача младших 4 бит data_l &= 0xF9; pcf8574_byte_out(data_l, ADD); // Передача младших 4 бит } Эта функция передает данные ЖК дисплею. Выполняется так же как и команды за исключением того, что передача байта идет сначала старшим полубайтом, а затем младшим. А остальное тоже самое. void str_out(BYTE *str) { while((*str) != "\0") { char_out(*str); str++; } } Ну, а эта функция чисто для передачи строки дисплею. Собственно к нашей теме она никакого отношения не имеет.

Проект для AtmelStudio 6.2 

Грамотный 01.08.15 17:11