Пояснения к коду:

1. библиотека LiquidCrystal_I2C.h содержит множество команд для управления LCD дисплея по шине I²C и позволяет значительно упростить скетч;
2. скетч содержит многострочный комментарий /* ... */ , который позволяет закомментировать сразу несколько строк в программе.
3. перед выводом информации на дисплей, необходимо задать положение курсора командой setCursor(0,1) , где 0 — номер символа в строке, 1 — номер строки.

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 🙂

Приехал Arduino Nano, приехал кит, в котором макетка (бредборд), и LCD-дисплей. На дисплее на плате написано - 1602А, ниже - QAPASS. Начал ваять первое устройство, и конечно же, захотелось выводить информацию на дисплей, а не мигать светодиодами.

Гугл помог, рассказал, что это символьный дисплей; если не извращаться, то доступны скорее всего символы ASCII - цифры, латиница, что-то из базовых символов.

Запустить дисплей помогли следующие материалы: Driving a character type LCD from a PC printer port ; How to connect Arduino with a character LCD ; Pwm Servo Driver Motor Control PDF .

Дисплей достаточно распространенный, и для него уже понапридумывали шилдов - есть варианты с SPI вроде, и/или с I2C, и интернет полон рецептами для этих случаев. Но у меня был в наличии только оригинальный дисплей 16x2, и ардуинка, к которой хотелось его прицепить.

У дисплея есть режим работы и передачи данных полубайтами, по 4 бита, при этом младшие разряды шины не используются. Подключение только половины шины данных много где описано, и я не стал разбираться, как подключить дисплей и работать с ним по 8ми линиям. Меня вполне устроило, что и так работает.

Хорошее описание дисплеев данного типа я нашел тут - http://greathard.ucoz.com/44780_rus.pdf . А тут (http://arduino.ru/forum/programmirovanie/lcd-i2c-partizanit#comment-40748) - пример задания знакогенератора.

Подключение

Сперва я подключил контакт 15 (A) на +5В, 16 (K) на землю, и убедился, что подсветка работает. Вообще, правильно подключать катод на землю через резистор 220Ом, что я потом и сделал.

Затем подключил землю (1) и питание (2). Arduino может питаться от USB, от стабилизированного напряжения 5В и от нестабилизированного 6-12В, автоматически выбирается наибольшее напряжение. Сейчас ардуинка запитана от USB, и я думал, где там вытащить 5 Вольт. Оказалось, что 5В есть на контакте ардуины, куда подключаются внешние стабилизированные 5В. Вернее, там оказалось 4.7В, но мне хватило.

После подключения питания, если всё хорошо, то верхний ряд загорается сплошными прямоугольниками знакомест.

Затем подключаем потенциометр контраста (пин 3 V0). Один из крайних выводов потенциометра бросаем на землю, второй - на +5В, средний - на пин 3 дисплея. Рекомендуется потенциометр 10К. У меня был 50К из кита, сначала я использовал его. Регулировка была только на одном краю, весьма тонко приходилось ловить нужный контраст. Затем в другом ките нашел аналогичный на 5К, и поставил его. Настройка растянулась от одного края до половины оборота. Видимо, можно и еще меньше взять потенциометр. 10К наверно рекомендуют, чтобы схема поменьше потребляла. Да, пришлось немного попаять, припаял к выводам потенциометров проводки с дюпонами.

Тестовый скетч

В принципе, в этом скетче есть и описание, что куда подключать. Можно подключить, как там указано, тогда менять вообще ничего не нужно.

// include the library code: #include // initialize the library with the numbers of the interface pins LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2); void setup() { // set up the LCD"s number of columns and rows: lcd.begin(16, 2); // Print a message to the LCD. lcd.print("hello, world!"); } void loop() { // set the cursor to column 0, line 1 // (note: line 1 is the second row, since counting begins with 0): lcd.setCursor(0, 1); // print the number of seconds since reset: lcd.print(millis() / 1000); }

Получается что-то вроде этого:

Кстати, дисплей, который попал ко мне в руки, без подсветки не работает. В смысле, работает, но практически ничего не видно.

Контакты дисплея 1602A

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); }

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

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*)

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); }

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.