Сегодня попробуем остановиться на выводе на текстовый дисплей. Наиболее популярным является чип HD44780 (или совместимый с ним KS0066). Перечислим их плюсы и минусы:

Плюсы:

1. Невысокая цена.
2. Простота программирования, код будет одинаков для любой модели.
3. Многообразие моделей - наиболее распространённые: 8x1, 16x2, 20x4. Также можно встретить довольно экзотические модели 40x4, т.е. четыре строки по 40 символов в каждой.
4. Возможность подключить несколько дисплеев к одной Arduino.
5. Возможность задавать собственные символы.

Минусы:

1. Далеко не все дисплеи поддерживают русские символы. Подробнее надо смотреть в описании к конкретному дисплею.
2. 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.

1. Arduino (Я взял модель Nano)
2. Дисплей на чипе HD44780 с модулем I2C или без него (тогда понадобится отдельно плата LC1602 IIC) - в нашем случае 16x2 без I2C модуля
3. Резистор на 10Ком (Если нужно ручное управление подсветкой).
4. Потенциометр (Если нужно ручное управление подсветкой).
5. Макетная плата Breadboard.
6. 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:

1. Если вам попался дисплей с уже припаянным I2C-модулем, то провода, помеченные серым, не понадобятся. В остальном - ничего не меняется.
2. 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:

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

LCD дисплей – частый гость в проектах ардуино. Но в сложных схемах у нас может возникнуть проблема недостатка портов Arduino из-за необходимости подключить экран, у которого очень очень много контактов. Выходом в этой ситуации может стать I2C /IIC переходник, который подключает практически стандартный для Arduino экран 1602 к платам Uno, Nano или Mega всего лишь при помощи 4 пинов. В этой статье мы посмотрим, как можно подключить LCD экран с интерфейсом I2C, какие можно использовать библиотеки, напишем короткий скетч-пример и разберем типовые ошибки.

Жидкокристаллический дисплей (Liquid Crystal Display) LCD 1602 является хорошим выбором для вывода строк символов в различных проектах. Он стоит недорого, есть различные модификации с разными цветами подсветки, вы можете легко скачать готовые библиотеки для скетчей Ардуино. Но самым главным недостатком этого экрана является тот факт, что дисплей имеет 16 цифровых выводов, из которых обязательными являются минимум 6. Поэтому использование этого LCD экрана без i2c добавляет серьезные ограничения для плат Arduino Uno или Nano. Если контактов не хватает, то вам придется покупать плату Arduino Mega или же сэкономить контакты, в том числе за счет подключения дисплея через i2c.

Краткое описание пинов LCD 1602

Давайте посмотрим на выводы LCD1602 повнимательней:

Каждый из выводов имеет свое назначение:

1. Земля GND;
2. Питание 5 В;
3. Установка контрастности монитора;
4. Команда, данные;
5. Записывание и чтение данных;
6. Enable;

7-14. Линии данных;

1. Плюс подсветки;
2. Минус подсветки.

Технические характеристики дисплея:

• Символьный тип отображения, есть возможность загрузки символов;
• Светодиодная подсветка;
• Контроллер HD44780;
• Напряжение питания 5В;
• Формат 16х2 символов;
• Диапазон рабочих температур от -20С до +70С, диапазон температур хранения от -30С до +80 С;
• Угол обзора 180 градусов.

Схема подключения LCD к плате Ардуино без i2C

Стандартная схема присоединения монитора напрямую к микроконтроллеру Ардуино без I2C выглядит следующим образом.

Из-за большого количества подключаемых контактов может не хватить места для присоединения нужных элементов. Использование I2C уменьшает количество проводов до 4, а занятых пинов до 2.

Где купить i2c 1602 экраны для ардуино

LCD экран 1602 довольно популярен, поэтому вы без проблем сможете найти его как в отечественных интернет-магазинах, так и на зарубежных площадках. Приведем несколько ссылок на наиболее доступные варианты:

• Вариант обычного дисплея от довольно известного продавца Wavgat по цене ниже 100 рублей.
• Комплект экрана и i2c адаптера (нужно спаять самим). Цена – ниже 200 рублей
• Шилд i2c экрана – модуль LCD 1602 с управляющими кнопками и платой расширения .

Описание протокола I2C

Прежде чем обсуждать подключение дисплея к ардуино через i2c-переходник, давайте вкратце поговорим о самом протоколе i2C.

I2C / IIC (Inter-Integrated Circuit) – это протокол, изначально создававшийся для связи интегральных микросхем внутри электронного устройства. Разработка принадлежит фирме Philips. В основе i2c протокола является использование 8-битной шины, которая нужна для связи блоков в управляющей электронике, и системе адресации, благодаря которой можно общаться по одним и тем же проводам с несколькими устройствами. Мы просто передаем данные то одному, то другому устройству, добавляя к пакетам данных идентификатор нужного элемента.

Самая простая схема I2C может содержать одно ведущее устройство (чаще всего это микроконтроллер Ардуино) и несколько ведомых (например, дисплей LCD). Каждое устройство имеет адрес в диапазоне от 7 до 127. Двух устройств с одинаковым адресом в одной схеме быть не должно.

Плата Arduino поддерживает i2c на аппаратном уровне. Вы можете использовать пины A4 и A5 для подключения устройств по данному протоколу.

В работе I2C можно выделить несколько преимуществ:

• Для работы требуется всего 2 линии – SDA (линия данных) и SCL (линия синхронизации).
• Подключение большого количества ведущих приборов.
• Уменьшение времени разработки.
• Для управления всем набором устройств требуется только один микроконтроллер.
• Возможное число подключаемых микросхем к одной шине ограничивается только предельной емкостью.
• Высокая степень сохранности данных из-за специального фильтра подавляющего всплески, встроенного в схемы.
• Простая процедура диагностики возникающих сбоев, быстрая отладка неисправностей.
• Шина уже интегрирована в саму Arduino, поэтому не нужно разрабатывать дополнительно шинный интерфейс.

Недостатки:

• Существует емкостное ограничение на линии – 400 пФ.
• Трудное программирование контроллера I2C, если на шине имеется несколько различных устройств.
• При большом количестве устройств возникает трудности локализации сбоя, если одно из них ошибочно устанавливает состояние низкого уровня.

Модуль i2c для LCD 1602 Arduino

Самый быстрый и удобный способ использования i2c дисплея в ардуино – это покупка готового экрана со встроенной поддержкой протокола. Но таких экранов не очень много истоят они не дешево. А вот разнообразных стандартных экранов выпущено уже огромное количество. Поэтому самым доступным и популярным сегодня вариантом является покупка и использование отдельного I2C модуля – переходника, который выглядит вот так:

С одной стороны модуля мы видим выводы i2c – земля, питание и 2 для передачи данных. С другой переходника видим разъемы внешнего питания. И, естественно, на плате есть множество ножек, с помощью которых модуль припаивается к стандартным выводам экрана.

Для подключения к плате ардуино используются i2c выходы. Если нужно, подключаем внешнее питание для подстветки. С помощью встроенного подстроечного резистора мы можем настроить настраиваемые значения контрастности J

На рынке можно встретить LCD 1602 модули с уже припаянными переходниками, их использование максимально упощено. Если вы купили отдельный переходник, нужно будет предварительно припаять его к модулю.

Подключение ЖК экрана к Ардуино по I2C

Для подключения необходимы сама плата Ардуино, дисплей, макетная плата, соединительные провода и потенциометр.

Если вы используете специальный отдельный i2c переходник, то нужно сначала припаять его к модулю экрана. Ошибиться там трудно, можете руководствоваться такой схемой.

Жидкокристаллический монитор с поддержкой i2c подключается к плате при помощи четырех проводов – два провода для данных, два провода для питания.

• Вывод GND подключается к GND на плате.
• Вывод VCC – на 5V.
• SCL подключается к пину A5.
• SDA подключается к пину A.

И это все! Никаких паутин проводов, в которых очень легко запутаться. При этом всю сложность реализации i2C протокола мы можем просто доверить библиотекам.

Библиотеки для работы с i2c LCD дисплеем

Для взаимодействие Arduino c LCD 1602 по шине I2C вам потребуются как минимум две библиотеки:

• Библиотека Wire.h для работы с I2C уже имеется в стандартной программе Arduino IDE.
• Библиотека LiquidCrystal_I2C.h, которая включает в себя большое разнообразие команд для управления монитором по шине I2C и позволяет сделать скетч проще и короче. Нужно дополнительно установить библиотеку После подключения дисплея нужно дополнительно установить библиотеку LiquidCrystal_I2C.h

После подключения к скетчу всех необходимых библиотек мы создаем объект и можем использовать все его функции. Для тестирования давайте загрузим следующий стандартный скетч из примера.

#include #include // Подключение библиотеки //#include // Подключение альтернативной библиотеки LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); // Указываем I2C адрес (наиболее распространенное значение), а также параметры экрана (в случае LCD 1602 - 2 строки по 16 символов в каждой //LiquidCrystal_PCF8574 lcd(0x27); // Вариант для библиотеки PCF8574 void setup() { lcd.init(); // Инициализация дисплея lcd.backlight(); // Подключение подсветки lcd.setCursor(0,0); // Установка курсора в начало первой строки lcd.print("Hello"); // Набор текста на первой строке lcd.setCursor(0,1); // Установка курсора в начало второй строки lcd.print("ArduinoMaster"); // Набор текста на второй строке } void loop() { }

Описание функций и методов библиотеки LiquidCrystal_I2C:

• home() и clear() – первая функция позволяет вернуть курсор в начало экрана, вторая тоже, но при этом удаляет все, что было на мониторе до этого.
• write(ch) – позволяет вывести одиночный символ ch на экран.
• cursor() и noCursor() – показывает/скрывает курсор на экране.
• blink() и noBlink() – курсор мигает/не мигает (если до этого было включено его отображение).
• display() и noDisplay() – позволяет подключить/отключить дисплей.
• scrollDisplayLeft() и scrollDisplayRight() – прокручивает экран на один знак влево/вправо.
• autoscroll() и noAutoscroll() – позволяет включить/выключить режим автопрокручивания. В этом режиме каждый новый символ записывается в одном и том же месте, вытесняя ранее написанное на экране.
• leftToRight() и rightToLeft() – Установка направление выводимого текста – слева направо или справа налево.
• createChar(ch, bitmap) – создает символ с кодом ch (0 – 7), используя массив битовых масок bitmap для создания черных и белых точек.

Альтернативная библиотека для работы с i2c дисплеем

В некоторых случаях при использовании указанной библиотеки с устройствами, оснащенными контроллерами PCF8574 могут возникать ошибки. В этом случае в качестве альтернативы можно предложить библиотеку LiquidCrystal_PCF8574.h. Она расширяет LiquidCrystal_I2C, поэтому проблем с ее использованием быть не должно.

Проблемы подключения i2c lcd дисплея

Если после загрузки скетча у вас не появилось никакой надписи на дисплее, попробуйте выполнить следующие действия.

Во-первых, можно увеличить или уменьшить контрастность монитора. Часто символы просто не видны из-за режима контрастности и подсветки.

Если это не помогло, то проверьте правильность подключения контактов, подключено ли питание подсветки. Если вы использовали отдельный i2c переходник, то проверьте еще раз качество пайки контактов.

Другой часто встречающейся причиной отсутствия текста на экране может стать неправильный i2c адрес. Попробуйте сперва поменять в скетче адрес устройства с 0x27 0x20 или на 0x3F. У разных производителей могут быть зашиты разные адреса по умолчанию. Если и это не помогло, можете запустить скетч i2c сканера, который просматривает все подключенные устройства и определяет их адрес методом перебора. Пример скетча i2c сканера .

Если экран все еще останется нерабочим, попробуйте отпаять переходник и подключить LCD обычным образом.

Заключение

В этой статье мы рассмотрели основные вопросы использования LCD экрана в сложных проектах ардуино, когда нам нужно экономить свободные пины на плате. Простой и недорогой переходник i2c позволит подключить LCD экран 1602, занимая всего 2 аналоговых пина. Во многих ситуациях это может быть очень важным. Плата за удобство – необходимость в использовании дополнительного модуля – конвертера и библиотеки. На наш взгляд, совсем не высокая цена за удобство и мы крайне рекомендуем использовать эту возможность в проектах.

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 🙂

За все время увлечения электроникой мне довелось пользоваться ЖКД от нескольких производителей - DataVision, WINSTAR, Uniworld Technology Corp . Они отличались типом контроллера, количеством выводов и длинною строк, но при этом все имели одинаковую схему подключения, систему команд и обслуживались одной и той же программой со стороны микроконтроллера. Поэтому, хотя речь сейчас пойдет о дисплее WH0802A фирмы WINSTAR , все ниже сказанное применимо к символьным ЖК-дисплеям и других фирм.

Итак, подключаем дисплей WH0802A-YGH-CT к микроконтроллеру

У некоторых дисплеев есть два дополнительных вывода – выводы подсветки +LED и –LED. Причем если выводы есть – это еще не означает что есть и подсветка. Как и наоборот. У моего дисплея подсветка есть, а выводов управления нет.

По умолчанию подсветка у дисплея WH0802A-YGH-CT отключена. Чтобы ее включить, нужно проделать парочку нехитрых манипуляций, а именно – установить две перемычки и впаять токоограничительный резистор (смотри на фотке RK, JF и RA соответственно).

Схема подключения дисплея

Это типовая схема включения символьных LCD. Схему управления подсветкой дисплея мы задействовать не будем, но я ее на всякий случай нарисовал.

Начальный код

Подав питание на схему, нужно покрутить регулятор контраста (резистор R1). Если на экранчике появилась верхняя строка, значит, он живой и самое время приступать к написанию кода. На начальном этапе мы будем использовать 8-ми разрядную шину. Чтобы получить первые результаты, нам понадобится написать две функции – функцию записи данных и функцию записи команд. Отличаются они всего одной строчкой – когда записываются данные, сигнал RS должен быть 1, когда записывается команда, RS должен быть 0. Функции чтения мы пока использовать не будем, поэтому сигнал R/W будет всегда 0.

Цикл записи для 8-ми разрядной шины выглядит следующим образом:
1. Установить RS (0 - команда, 1 – данные)
2. Вывести значение байта данных на шину DB7…DB0
3. Установить E=1
4. Программная задержка 1
5. Установить E=0
6. Программная задержка 2

Контроллер символьного ЖК-дисплея, не обладает бесконечным быстродействием, поэтому между некоторыми операциями используются программные задержки. Первая нужна для удержания на некоторое время строб сигнала, вторая, для того чтобы контроллер успел записать данные или выполнить команду. Величины задержек всегда приводятся в описании на контроллер дисплея и нужно всегда выдерживать хотя бы их минимальное значение, в противном случае неизбежны сбои в работе контроллера.

Вообще у контроллера дисплея есть так называемый флаг занятости – BF. Если флаг в 1 – контроллер занят, если в 0 – свободен. Вместо второй программной задержки можно читать флаг занятости и проверять, когда контроллер дисплея освободится. Но поскольку мы хотим быстро получить первые результаты, с флагом занятости будем разбираться потом.

#include

//порт к которому подключена шина данных ЖКД
#define PORT_DATA PORTD
#define PIN_DATA PIND
#define DDRX_DATA DDRD

//порт к которому подключены управляющие выводы
#define PORT_SIG PORTB
#define PIN_SIG PINB
#define DDRX_SIG DDRB

//номера выводов микроконтроллера
//к которым подключены управляющие выводы ЖКД
#define RS 5
#define RW 6
#define EN 7

//макросы для работы с битами
#define ClearBit(reg, bit) reg &= (~(1<<(bit)))
#define SetBit(reg, bit) reg |= (1<<(bit))

#define F_CPU 8000000
#define _delay_us(us) __delay_cycles ((F_CPU / 1000000) * (us));
#define _delay_ms(ms) __delay_cycles ((F_CPU / 1000) * (ms));

//функция записи команды
void LcdWriteCom(unsigned char data)
{
ClearBit(PORT_SIG, RS); // устанавливаем RS в 0
PORT_DATA = data; // выводим данные на шину
SetBit(PORT_SIG, EN); // устанавливаем Е в 1
_delay_us (2);
ClearBit(PORT_SIG, EN); // устанавливаем Е в 0
_delay_us(40);

//функция записи данных

void LcdWriteData(unsigned char data)
{
SetBit(PORT_SIG, RS); //устанавливаем RS в 1
PORT_DATA = data; //выводим данные на шину
SetBit(PORT_SIG, EN); //устанавливаем Е в 1
_delay_us (2);

ClearBit(PORT_SIG, EN); // устанавливаем Е в 0

Delay_us(40);
}

int main(void )
{
while (1);
return 0;
}

Здесь нет сложных мест, все должно быть понятно. Идем дальше.

Любой ЖК-дисплей перед использованием нужно инициализировать. Процесс инициализации обычно описан в datasheet`е на контроллер дисплея. Но даже если там и нет информации, последовательность, скорее всего, будет такая.

1. Подаем питание

2. Ждем >40 мс

3. Подаем команду Function set

DL – бит установки разрядности шины
0 – 4 разрядная шина, 1 – 8 разрядная шина

N – бит установки количества строк дисплея
0 – однострочный режим, 1 – двухстрочный режим

F – бит установки шрифта
0 – формат 5*8, 1 – формат 5*11

* - не важно что будет в этих битах

4. Подаем команду Display ON/OFF

D – бит включения/выключения дисплея
0 – дисплей выключен, 1 – дисплей включен

C – бит включения/выключения курсора
0 – курсор выключен, 1 – курсор включен

B – бит включения мерцания
0 – мерцающий курсор включен, 1 – мерцающий курсор выключен

5. Подаем команду Clear Display

6. Ждем > 1,5 ms

7. Подаем команду Entry Mode Set

I/D – порядок увеличения/уменьшения адреса DDRAM(ОЗУ данных дисплея)
0 – курсор движется влево, адрес уменьшается на 1, 1 – курсор движется вправо, адрес увеличивается на 1

SH – порядок сдвига всего дисплея
0 – сдвига нет, 1 – сдвиг происходит согласно сигналу I/D – если он 0 – дисплей сдвигается вправо, 1 – дисплей сдвигается влево

Для нашего примера функция инициализации будет выглядеть так

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

Подключаем питание и подсветку

	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

Цепь 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.

Окончательное подключение дисплея

	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!