Учебный курс. Подключение lcd к микроконтроллеру

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

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

Дисплеи 1602 имеют два различных исполнения :

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

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

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

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

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

Шаг 2: Подключаем ЖК-дисплей

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

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

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

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

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

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

Шаг 3: Схема обхода

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

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

Шаг 4: Библиотека LiquidCrystal.h

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

Скетч

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

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

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

При создании собственного устройства не редко возникает необходимость оперативного вывода разнообразной информации. Например, если вы создаёте контроллер умного дома, то разумно оснастить прибор устройством вывода, позволяющим быстро узнать текущее состояние систем. Лучшим решением является жидкокристаллический дисплей. Энергопотребление при отключённой подсветке минимально а работа с дисплеем предельно проста и не требует сильного вмешательства в код программы. Фактически, вывод информации на ЖК дисплей не многим отличается от вывода в серийный порт. В статье рассмотрено подключение знакогенерирующего дисплея на базе популярного чипа HD44780 к контроллеру Arduino.

Как работает жидкокристаллический текстовый дисплей

Для понимания некоторых нюансов полезно знать как работает знакогенерирующий дисплей. Особенностью работы дисплеев такого типа является наличие своего контроллера с собственной памятью. DDRAM — память дисплея. Для вывода символа на экран необходимо загрузить символ в ячейку памяти, а затем передать команду на отображение ячейки памяти. При передаче символы кодируются ASCII кодами. Например, при записи в память кода 0×31 на дисплей будет выведен символ «1 ». Соответствие кода символа его отображению на экране (т.е. «картинке» символа) хранится в памяти CGROM. CGROM не изменяемая память. Поэтому, дисплей может отображать только те символы, которые «зашиты» в контроллер. Именно поэтому не каждый дисплей способен отображать, например, русские символы. Дисплеи, продающиеся в нашем магазине, к сожалению, не русифицированы. Есть ещё CGRAM память. Она изменяемая. Мы можем создавать собственные символы и отображать их на дисплее. Стоит учитывать, что можно создать не более восьми символов.

Вся эта «подкапотная» работа важна только для понимания некоторых нюансов. Для Arduino существует простая и понятная библиотека, которая выполняет за вас всю черновую работу, позволяя контролировать вывод на дисплей легко и просто.

Подключение жидкокристаллического дисплея к Arduino

Для подключения дисплея его, разумеется, нужно установить на макетную плату. Обратите внимание: дисплеи, продающиеся у нас в магазине продаются без припаянного штырькового разъёма. Если вы хотите получить дисплей сразу готовый к установке на макетку, отметьте галочку «припаять разъём» на странице товара и мы припаяем разъём для вас. Передача данных на дисплей может быть организована двумя способами: по 4 или по 8 бит за раз. Соответственно, потребуется либо 4, либо 8 выводов Arduino. На практике, выигрыша в скорости при использовании восьмибитного интерфейса не будет. Поэтому, нам потребуется только 4 цифровых вывода для передачи данных. Ещё 3 вывода потребуются для задания режима работы дисплея. Итого для подключения дисплея понадобится всего 7 цифровых выходов контроллера. Контакты на дисплее подписаны, что позволит не запутаться при подключении:

Выводы нумеруем слева направо:

• 1-(VSS ) Земля дисплея. Подключается к рельсе земли.
• 2-(VDD ) Питание дисплея. Подключается к рельсе питания.
• 3-(VO ) Вход потенциометра (входит в комплект). С помощью потенциометра регулируется контрастность дисплея. К выводу дисплея подключается средний выход потенциометра.
• 4-(RS ) Вход «командного» сигнала. Подключается к любому цифровому выводу Arduino. В примере подключён к выводу №12.
• 5-(RW ) Устанавливает режим «чтения» или «записи». Мы собираемся записывать. Подключаем контакт к земле.
• 6-(E ) Enable. Ещё один «командный» вывод. Когда на вывод подаётся единица, дисплей выполняет переданную ранее команду. Подключается к любому цифровому выводу. В примере подключен к выводу №11.
• 7-10 (D0-D3 ) оставляем не подключёнными. Это контакты передачи данных, который используются в восьмибитном интерфейсе. Нам не нужны.
• 11-14 (D4-D7 ) Контакты для передачи данных в четырёхбитном режиме. Подключаются опять таки к любым цифровым выводам. В примере подключены соответственно к 5,4,3 и 2 выводам (D4 к 5 выводу, D5 к 4 и т.д.).
• 15 (A ) Анод светодиода подсветки. Токоограничительный резистор уже установлен в дисплее, поэтому анод подключается просто к рельсе питания. Поскольку в подсветке используется самый обычный светодиод, вы можете подключить его к любому выводу, поддерживающему и управлять яркостью подсветки программно.
• 16 (K ) Катод подсветки. Подключается к рельсе земли.

Визуальная схема подключения:

Программирование

Вместе с Arduino IDE поставляется прекрасная библиотека для жидкокристаллических дисплеев - LiquidCrystal . Библиотека содержит примеры, полностью раскрывающие возможности экрана. Для начала воспользуйтесь стандартным примером «HelloWorld» (Файл -> Примеры -> LiquidCrystal -> HelloWorld) или загрузите в плату следующий код:

/* *RS вывод дисплея к 12 выводу arduino *Enable вывод дисплея к 11 выводу arduino *D4 вывод дисплея к 5 выводу arduino *D5 вывод дисплея к 4 выводу arduino *D6 вывод дисплея к 3 выводу arduino *D7 вывод дисплея к 2 выводу arduino *R/W вывод дисплея к земле *Выход потенциометра к VO выводу дисплея */ // подключаем библиотеку: #include ; // Инициализируем дисплей // Перечисляем выводы arduino к которым подключены // RS, E, D4, D5, D6, D7 контакты дисплея LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); void setup() { // Указываем количество столбцов и строк дисплея: lcd.begin(16, 2); // Выводим сообщение на дисплей. lcd.print("hello, world!"); } void loop() { // устанавливаем курсор в 0 (нулевой) столбец первой строки // фактически курсор установится во вторую (нижнюю) строку // нумерация строк и столбцов начинается с нуля lcd.setCursor(0, 1); // выводим на дисплей количество секунд, // прошедших с момента загрузки платы: lcd.print(millis()/1000); }

*RS вывод дисплея к 12 выводу arduino *Enable вывод дисплея к 11 выводу arduino *D4 вывод дисплея к 5 выводу arduino *D5 вывод дисплея к 4 выводу arduino *D6 вывод дисплея к 3 выводу arduino *D7 вывод дисплея к 2 выводу arduino *R/W вывод дисплея к земле *Выход потенциометра к VO выводу дисплея // подключаем библиотеку: #include ; // Инициализируем дисплей // Перечисляем выводы arduino к которым подключены // RS, E, D4, D5, D6, D7 контакты дисплея void setup () { // Указываем количество столбцов и строк дисплея: lcd . begin (16 , 2 ) ; // Выводим сообщение на дисплей. lcd . print ("hello, world!" ) ; void loop () { // нумерация строк и столбцов начинается с нуля lcd . setCursor (0 , 1 ) ; // выводим на дисплей количество секунд, // прошедших с момента загрузки платы: lcd . print (millis () / 1000 ) ;

После загрузки этого кода в плату Arduino на экране отобразится надпись «hello, world!»(англ. «привет, Мир!» ) на первой строке и таймер, отсчитывающий секунды на второй строке.

Как обычно и бывает, код простой и понятный. Однако, мы всё же разберём его более подробно:

• LiquidCrystal lcd (12, 11, 5, 4, 3, 2) - эта строка создаёт объект дисплея, с которым мы будем работать в будущем. В скобках в качестве аргументов передаются номера пинов, к которым подключены контакты дисплея. Соответственно: RS, E, D4, D5, D6, D7. Как уже отмечалось выше, номера выводов при подключении можно выбирать совершенно произвольно.
• lcd.begin (16, 2) - здесь мы настроили размеры дисплея. В данном примере 16 столбцов и 2 строки. Для нашего дисплея 20Х4 эта строчка выглядела бы так: lcd.begin (20, 4).
• lcd.print («hello, world!») - выводит текст на дисплей. После указания размера дисплея (lcd.begin) курсор устанавливается в левый верхний угол дисплея. Поэтому, этот текст будет выведен на первой (верхней) строке слева.
• lcd.setCursor (0, 1) - устанавливает курсор на указанную позицию. В данном случае указана крайняя левая позиция второй строки. В скобках задаётся номер столбца, затем номер строки. И строки и столбцы нумеруются с нулевой позиции. Таким образом: lcd.setCursor(0, 0) - установит курсор в левый верхний угол, lcd.setCursor(15, 0) - правый нижний.
• lcd.print (millis()/1000) - уже описано выше. Здесь вместо текста в качестве параметра передаётся формула для вычисления. Результат выводится на экран.

Теперь, когда мы разобрались с простейшим примером, можно перейти к примерам посложнее. А если вы уже всё поняли и готовы купить ЖК дисплей, то я собрал для вас ссылки на проверенных мной китайских продавцов дисплеев:

Символьные ЖК дисплеи

Размер дисплея (столбцы*строки)	Цвет подстветки	Статус
20*4	Синий	проверено
20*4	Жёлтый	проверено
16*2	Синий	проверено
16*2	Жёлтый	проверено
16*2	Зелёный	проверено

Обзор других примеров библиотеки LiquidCrystal

В стандартных примерах, поставляющихся вместе с библиотекой LiquidCrystal можно найти следующие скетчи:

• Autoscroll - демонстрирует возможность прокрутки текста в автоматическом режиме. Некое подобие бегущей строки. При выводе символа предыдущие символы сдвигаются. Таким образом, новый символ выводится на одном и том же месте.

• Blink - демонстрирует возможность включить отображение мигающего курсора в виде прямоугольника.

• Cursor - демонстрирует возможность включить отображение курсора в виде мигающей горизонтальной черты.

• CustomCharacter - показана возможность создания собственных символов для отображения их на дисплее. Кстати, в этом скетче ошибка. Подробности ниже.

• Display - показывает способ «выключать» дисплей. То есть показывать или скрывать выведенный текст.

• Scroll - демонстрирует возможность прокрутки текста в ручном режиме.

• SerialDisplay - отображает на экране текст, напечатанный в окне монитора порта (т.е. текст, передающийся через серийный порт).
• setCursor - заполняет дисплей буквами, демонстрируя возможность установки курсора в любую позицию экрана.
• TextDirection - демонстрирует возможность изменять направление вывода текста (с права налево или слева направо).

Рассмотрим более подробно процедуры, возможности которых демонстрируют эти примеры:

lcd.autoscroll()

После вызова этой процедуры, текст на экране будет автоматически прокручиваться. Для остановки прокрутки, следует вызвать lcd.noAutoscroll() .

lcd.blink()

После вызова процедуры курсор примет вид мигающего прямоугольника. Для отключения следует вызвать lcd.noBlink()

lcd.cursor()

После вызова процедуры курсор примет вид мигающей горизонтальной черты. Для отключения следует вызвать lcd.noСursor() . Курсор снова станет невидимым.

lcd.createChar()

Процедура загружает в изменяемую таблицу символов экрана (в память CGRAM) символ, описанный в виде байтового массива. В качестве аргумента передаётся номер символа и массив байт, описывающий символ. Остановимся на этом более подробно. Внести в память дисплея можно не более восьми символов. Для добавления своего символа нужно:

1. Создать байтовый массив, описывающий символ.
2. Записать символ в память дисплея, присвоив ему номер в таблице символов. Символы нумеруются в диапазоне от нуля до семи.
3. Вывести символ на экран с помощью процедуры lcd.write() (не путать с lcd.print() ), в качесте аргумента которой передать номер символа.

Баг среды разработки и особенности библиотеки вылились в невозможность вывести на экран символ под номером 0 (ноль). Компилятор повстречав строку lcd.write(0) выдаст ошибку: «call of overloaded ‘write(int)’ is ambiguous «. Именно такая строка встречается в примере CustomCharacter библиотеки. При попытке скомпилировать стандартный пример, вы получите ошибку:

CustomCharacter.ino: In function ‘void setup()’: CustomCharacter:115: error: call of overloaded ‘write(int)’ is ambiguous /home/nazarovd/arduino-1.0.5/libraries/LiquidCrystal/LiquidCrystal.h:82: note: candidates are: virtual size_t LiquidCrystal::write(uint8_t) /home/nazarovd/arduino-1.0.5/hardware/arduino/cores/arduino/Print.h:49: note: size_t Print::write(const char*)

CustomCharacter . ino : In function ‘void setup () ’: CustomCharacter : 115 : error : call of overloaded ‘write (int ) ’is ambiguous / home / nazarovd / arduino - 1.0.5 / libraries / LiquidCrystal / LiquidCrystal . h : 82 : note : candidates are : virtual size_t LiquidCrystal :: write (uint8_t ) / home / nazarovd / arduino - 1.0.5 / hardware / arduino / cores / arduino / Print . h : 49 : note : size_t Print :: write (const char * )

Для устранения ошибки достаточно изменить строку lcd.write(0 ) на lcd.write((byte)0 ).
Теперь небольшой пример по созданию своего символа. Давайте выведем на дисплей символ рубля .

// Подключаем библиотеку #include ; // Инициализируем дисплей LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); // Описываем свой символ. // Просто "рисуем" символ единицами // Единицы при выводе на экран окажутся закрашенными точками, нули - не закрашенными byte rubl = { 0b00000, 0b01110, 0b01001, 0b01001, 0b01110, 0b01000, 0b11110, 0b01000, }; void setup() { // записываем свой символ в память экрана // аргументами передаём номер символа // и байтовый массив, описывающий наш символ lcd.createChar(0, rubl); // настраиваем дисплей lcd.begin(16, 2); } void loop() { // устанавливаем курсор в левый верхний угод экрана lcd.setCursor(0,0); // выводим символ с номером ноль на экран lcd.write((byte)0); // ничего не делаем 10 секунд delay(10000); }

// Подключаем библиотеку #include ; // Инициализируем дисплей LiquidCrystal lcd (12 , 11 , 5 , 4 , 3 , 2 ) ;

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:

ЖК дисплей 1602	1	2	4	6	11	12	13	14	15	16
Ардуино Уно	GND	+5V	4	5	6	7	8	9	+5V	GND

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 🙂

Жидкокристаллический дисплей (Liquid Crystal Display) сокращенно LCD построен на технологии жидких кристаллов. При проектировании электронные устройства, нам нужно недорогое устройство для отображения информации и второй не менее важный фактор наличии готовых библиотек для Arduino. Из всех доступных LCD дисплеев на рынке, наиболее часто используемой является LCD 1602A, который может отображать ASCII символа в 2 строки (16 знаков в 1 строке) каждый символ в виде матрицы 5х7 пикселей. В этой статье рассмотрим основы подключения дисплея к Arduino.

Технические параметры

Напряжение питания: 5 В
Размер дисплея: 2.6 дюйма
Тип дисплея: 2 строки по 16 символов
Цвет подсветки: синий
Цвет символов: белый
Габаритные: 80мм x 35мм x 11мм

Описание дисплея

LCD 1602A представляет собой электронный модуль основанный на драйвере HD44780 от Hitachi. LCD1602 имеет 16 контактов и может работать в 4-битном режиме (с использованием только 4 линии данных) или 8-битном режиме (с использованием всех 8 строк данных), так же можно использовать интерфейс I2C . В этой статье я расскажу о подключении в 4-битном режиме.

Назначение контактов:
VSS: «-» питание модуля
VDD: «+» питание модуля
VO: Вывод управления контрастом
RS: Выбор регистра
RW: Выбор режима записи или чтения (при подключении к земле, устанавливается режим записи)
E: Строб по спаду
DB0-DB3: Биты интерфейса
DB4-DB7: Биты интерфейса
A: «+» питание подсветки
K: «-» питание подсветки

На лицевой части модуля располагается LCD дисплей и группа контактов.

На задней части модуля расположено два чипа в «капельном» исполнении (ST7066U и ST7065S) и электрическая обвязка, рисовать принципиальную схему не вижу смысла, только расскажу о резисторе R8 (100 Ом), который служит ограничительным резистором для светодиодной подсветки, так что можно подключить 5В напрямую к контакту A. Немного попозже напишу статью в которой расскажу как можно менять подсветку LCD дисплея с помощью ШИП и транзистора.

Подключение LCD 1602A к Arduino (4-битном режиме)

Необходимые детали:
Arduino UNO R3 x 1 шт.
LCD-дисплей 1602A (2×16, 5V, Синий) x 1 шт.
Провод DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-F (Female - Female) x 1 шт.
Потенциометр 10 кОм x 1 шт.
Разъем PLS-16 x 1 шт.
Макетная плата MB-102 x 1 шт.
Кабель USB 2.0 A-B x 1 шт.

Подключение :
Для подключения будем использовать макетную плату, схема и таблица подключение LCD1602a к Arduino в 4-битном режиме можно посмотреть на рисунке ниже.

Подключение дисплея к макетной плате будет осуществляться через штыревые контакты PLS-16 (их необходимо припаять к дисплею). Установим модуль дисплея в плату breadboard и подключим питание VDD (2-й контакт) к 5В (Arduino) и VSS (1-й контакт) к GND (Arduino), далее RS (4-й контакт) подключаем к цифровому контакту 8 (Arduino). RW (5-й контакт) заземляем, подключив его к GND (Arduino), затем подключить вывод E к контакту 8 (Arduino). Для 4-разрядного подключения необходимо четыре контакта (DB4 до DB7). Подключаем контакты DB4 (11-й контакт), DB5 (12-й контакт), DB6 (13-й контакт) и DB7 (14-й контакт) с цифровыми выводами Arduino 4, 5, 6 и 7. Потенциометр 10K используется для регулировки контрастности дисплея, схема подключения LCD дисплея 1602а, показана ниже

Библиотека уже входит в среду разработки IDE Arduino и нет необходимости ее устанавливать. Скопируйте и вставьте этот пример кода в окно программы IDE Arduino и загрузите в контроллер.

/* Тестирование производилось на Arduino IDE 1.6.11 Дата тестирования 20.09.2016г. */ #include LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7); void setup() { lcd.begin(16, 2); // Инициализирует LCD 16x2 } void loop() { lcd.setCursor(0,0); // Установить курсор на первыю строку lcd.print("Hello, world"); // Вывести текст lcd.setCursor(0,1); // Установить курсор на вторую строку lcd.print("www.robotchip.ru"); // Вывести текст }

Тестирование производилось на Arduino IDE 1.6.11 Дата тестирования 20.09.2016г. #include LiquidCrystal lcd (8 , 9 , 4 , 5 , 6 , 7 ) ; void setup () lcd . begin (16 , 2 ) ; // Инициализирует LCD 16x2 void loop () lcd . print ("Hello, world" ) ; // Вывести текст lcd . print ("www.robotchip.ru" ) ; // Вывести текст

Скачать программу

Немного о программе .
Для облегчения связи между Arduino и LCD дисплеем, используется встроенный в библиотеке в IDE Arduino « LiquidCrystal.h « — которая написана для LCD дисплеев, использующих HD44780 (Hitachi) чипсет (или совместимые микросхемы). Эта библиотека может обрабатывать как 4 — битном режиме и 8 — битном режиме подключение LCD.

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

WH0802A – двухстрочный символьный дисплей на 8 знакомест со встроенным управляющим контроллером KS0066.
Разбираем назначение выводов дисплея.

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.

//подключаем символьный ЖК-дисплей к AVR
#include
#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