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
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.
Ссылки
Документация к LCD1602A
Купить на Aliexpress
Контроллер Arduino UNO R3
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.
Шаг 1: LCD-дисплей 1602 для Ардуино
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!
Что является неотъемлемой частью большого количества электронных девайсов? Конечно, средства индикации и графического вывода данных. Пользователю всегда удобнее и приятнее когда результат работы «умной коробочки» можно увидеть визуально. Поэтому сегодня мы подключим к STM32 дисплей для вывода текста и цифр. Героем наших экспериментов станет довольно-таки популярный дисплей от Winstar’а. Вот кстати в комментариях появилось важное уточнение, что методика в принципе одинакова для всех дисплеев на базе HD44780. Спасибо JekaKey за важное дополнение)
Для начала дисплей надо собственно подключить к контроллеру. Скачиваем даташит и ищем распиновку WH1602. Вот смотрите:
Как вы уже поняли, дисплей WH1602 имеет 16 выводов. Рассмотрим каждый в отдельности…
Пины Vss, Vdd и K нужно подключать к земле и к питанию, то есть прямо так, как указано в таблице, тут без сюрпризов и даже нечего обсуждать)
Вывод под номером 3 служит для регулировки контрастности – если подадим туда +5В, то не увидим абсолютно ничего, а если закоротим вывод на землю, то будем любоваться двумя рядами черных квадратов 😉 Естественно, это нас не устраивает, поэтому туда надо повесить потенциометр (резистор с переменным сопротивлением) для регулировки контрастности. Самая лучшая видимость символов обеспечивается напряжением 0.5-0.7 В на этом выводе дисплея.
Пин RS – это уже вывод, которым мы сами будем управлять при помощи микроконтроллера. Низкий уровень напряжения (0) на этом выводе означает, что сейчас последует команда, высокий уровень (1) – значит сейчас будут данные для записи в память дисплея.
Пин R/W – тут понятно, либо мы читаем данные (флаг занятости дисплея, например), в этом случае на этом выводе 1, либо записываем команду/данные в дисплей, тогда тут у нас 0.
DB7 – DB0 – шина данных, и этим все сказано)
Пин E – так называемый Enable signal. Нужен он вот для чего. Чтобы работать с дисплеем – записывать данные или подавать команду – нам надо выдать на этот вывод положительный импульс. То есть, процедура будет выглядеть следующим образом:
- На пины RS, R/W, DB7 – DB0 – нужные сигналы, соответствующие нашей команде.
- Подаем единицу на вывод E.
- Ждемс (по даташиту – не менее 150 нс)
- Подаем на вывод E низкий уровень (0).
На ножку A/Vee надо сунуть 4.2 В для питания подсветки дисплея.
Вот так вот происходит общение с дисплеем WH1602.
С подключением WH1602 разобрались, но прежде, чем переходить к примеру, рассмотрим какие вообще команды понимает наш дисплей. Для этого лезем в даташит и находим интересную таблицу:
Тут описаны все команды и сигналы, которые должны быть на соответствующих выводах WH1602 для каждой конкретной команды. Вот хотим мы например, очистить дисплей, смотрим в таблицу, и вот она нужная команда! Clear Display!
Подаем на выводы RS, R/W, DB7, DB6, DB5, DB4, DB3, DB2, DB1 нули, а на ножку DB0 – единицу. Готово, что дальше? Верно, единицу на пин E, затем ожидаем некоторое время и снова опускаем E в ноль. Все, дисплей очищен 😉 Только перед выполнением следующей команды необходимо выдержать паузу, указанную в даташите для каждой команды. Более эффективным будет опрос флага занятости, как только он сбросился в 0 – можно работать дальше. Для чтения этого флага тоже есть специальная команда, так что с этим все понятно) Идем дальше…
А, собственно, с теорией все, можно уже что-нибудь попробовать написать. Я для облегчения работы с дисплеем сделал небольшую библиотечку, сейчас посмотрим, как ее можно использовать. Для начала скачиваем
Получаем в свое распоряжение 2 файла, MT_WH1602.c и MT_WH1602.h. Отрываем второй, тут нам надо произвести выбор выводов и используемого контроллера.
Дисплей у меня, кстати, подключен так:
RS – PC2
R/W – PB10
E – PB14
DB7 – PD2
DB6 – PC12
DB5 – PA8
DB4 – PA10
DB3 – PA15
DB2 – PD11
DB1 – PA3
DB0 – PA5
Открываем файл MT_WH1602.h:
| #define PLATFORM (STM32F10x) |
Далее выбираем выводы микроконтроллера, к которым у нас подключен дисплей. Только сначала зададим, какие порты у нас задействованы. Вот при моем подключении у меня используются GPIOA, GPIOB, GPIOC и GPIOD, пишем:
Аналогично для других ножек микроконтроллера.
С настройкой покончили, продолжаем) Для вызова команд, приведенных в начале статьи в файле MT_WH1602.c содержатся следующие функции (названы они по названию команд, так что тут, думаю, все понятно):
| void MT_WH1602_ClearDisplay(void ) ; void MT_WH1602_ReturnHome(void ) ; void MT_WH1602_EntryModeSet (bool IDaddress, bool shift) ; void MT_WH1602_DisplayOnOff (bool Dbit, bool Cbit, bool Bbit) ; void MT_WH1602_CursorOrDisplayShift (bool SCbit, bool RLbit) ; void MT_WH1602_FunctionSet (bool DLbit, bool Nbit, bool Fbit) ; void MT_WH1602_SetCGRAMAddress (uint8_t address) ; void MT_WH1602_SetDDRAMAddress (uint8_t address) ; bool MT_WH1602_ReadBusy(void ) ; void MT_WH1602_WriteData(uint8_t data) ; |
Для некоторых команд нам нужно передать в функцию параметры, вот, например:
| void MT_WH1602_DisplayOnOff (bool Dbit, bool Cbit, bool Bbit) ; |
Смотрим в таблицу команд:
Видим, что командой Display ON/OFF не только включать/выключать дисплей, но также активировать/деактивировать курсор и мигание курсора. В даташите эти биты команды обозначены как D,C и B, их то мы и передаем в качестве параметров в функцию. Если нам нужно включить дисплей и курсор, но отключить мигание курсора, вызываем команду следующим образом:
MT_WH1602_DisplayOnOff(1, 1, 0);
В общем, все просто 😉
Короче, создаем новый проект, добавляем библиотеку для работы с дисплеем WH1602, создаем пустой.c файл и начинаем заполнять его кодом:
| // Подключаем файл библиотеки #include "MT_WH1602.h" /*******************************************************************/ int main(void ) { // Вызываем функцию инициализации, без этого никуда=) () ; // Теперь надо произвести начальную конфигурацию дисплея // Документация и интернет рекомендуют делать так;) MT_WH1602_FunctionSet(1 , 0 , 0 ) ; MT_WH1602_Delay(1000 ) ; MT_WH1602_FunctionSet(1 , 0 , 0 ) ; MT_WH1602_Delay(1000 ) ; MT_WH1602_FunctionSet(1 , 0 , 0 ) ; MT_WH1602_Delay(1000 ) ; MT_WH1602_FunctionSet(1 , 1 , 1 ) ; MT_WH1602_Delay(1000 ) ; MT_WH1602_DisplayOnOff(1 , 0 , 0 ) ; MT_WH1602_Delay(1000 ) ; MT_WH1602_ClearDisplay() ; MT_WH1602_Delay(2000 ) ; // Я тут значения задержки для примера взял первые пришедшие в голову) // Вообще нужно проверять флаг занятости дисплея // Давайте теперь выведем что-нибудь на дисплей, например название нашего сайта MT_WH1602_WriteData(0x6D ) ; MT_WH1602_Delay(100 ) ; MT_WH1602_WriteData(0x69 ) ; MT_WH1602_Delay(100 ) ; MT_WH1602_WriteData(0x63 ) ; MT_WH1602_Delay(100 ) ; MT_WH1602_WriteData(0x72 ) ; MT_WH1602_Delay(100 ) ; MT_WH1602_WriteData(0x6F ) ; MT_WH1602_Delay(100 ) ; MT_WH1602_WriteData(0x74 ) ; MT_WH1602_Delay(100 ) ; MT_WH1602_WriteData(0x65 ) ; MT_WH1602_Delay(100 ) ; MT_WH1602_WriteData(0x63 ) ; MT_WH1602_Delay(100 ) ; MT_WH1602_WriteData(0x68 ) ; MT_WH1602_Delay(100 ) ; MT_WH1602_WriteData(0x6E ) ; MT_WH1602_Delay(100 ) ; MT_WH1602_WriteData(0x69 ) ; MT_WH1602_Delay(100 ) ; MT_WH1602_WriteData(0x63 ) ; MT_WH1602_Delay(100 ) ; MT_WH1602_WriteData(0x73 ) ; MT_WH1602_Delay(100 ) ; MT_WH1602_WriteData(0x2E ) ; MT_WH1602_Delay(100 ) ; MT_WH1602_WriteData(0x72 ) ; MT_WH1602_Delay(100 ) ; MT_WH1602_WriteData(0x75 ) ; MT_WH1602_Delay(100 ) ; while (1 ) { __NOP() ; } } /*******************************************************************/ |
Готово, проверяем)
Как видите, все работает правильно)
Кстати я как то упустил из виду вопрос о том, что же писать в дисплей, чтобы вывести тот или иной символ. Вот табличка из даташита:
Так вот, чтобы определить какое значение записать в память дисплея, нужно для конкретного символа взять числа, написанные сверху и слева в этой таблице. Например, символ “А”. Смотрим – этому символу соответствует колонка 0100 (0х4) и строка 0001 (0х1). Получается, что для вывода символа “А” нужно записать в дисплей значение 0х41.
Вот теперь вроде все =) Разобрались мы с подключением и работой дисплея WH1602, так что до скорого!
P.S. Я при работе с библиотекой не тестировал функцию чтения флага занятости, так что, если вдруг что-то будет работать не так, как надо, пишите, будем разбираться)
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: #include3. 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- year() — вернет нам год;
- month() — месяц;
- day() - день;
- hour() - час;
- minute() — вернет минуту;
- second() - секунду.