LCD I2C модуль подключение к Arduino. Подключение и работа с дисплеем WH1602 Схемы и скетчи для lcd 1602 дисплея

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:

1. На пины RS, R/W, DB7 – DB0 – нужные сигналы, соответствующие нашей команде.
2. Подаем единицу на вывод E.
3. Ждемс (по даташиту – не менее 150 нс)
4. 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)

LCD дисплеи от компании Winstar уже на протяжении нескольких лет являются неотъемлемой частью современной электронной продукции, и не только на российском рынке. Они дешевы, очень распространены (не видел магазинов, где их не было бы), их разнообразие предоставляет разработчику выбирать подходящий в зависимости от эксплуатационных условий. Их различие заключается в диапазонах рабочих температур, количеством строк для отображения информации, количеством знакомест в строке, стандартными из которых являются значения 8, 12, 16, 20, 24 и 40 символов на одну строку, так же различаются размерами символа, его разрешением, размерами самого дисплея и т.д. Winstar выпускает не только буквенно-цифровые знакосинтезирующие LCD-модули, но и графические. Те, в свою очередь, тоже имеют различные параметры, что предоставляет пользователю возможность выбирать подходящий исходя из поставленной задачи.

Многие начинающие радиолюбители, только-только начавшие осваивать цифровую технику, микроконтроллеры, рано или поздно столкнутся с проблемой, связанной с подключением и управлением данного дисплея. Немного упростив ситуацию с даташитом на дисплей WH1602B, я старался описать процесс подключения и управления модулем максимально просто для понимания.

Стандартно дисплей WH1602B выглядит так:

16 выводных линий, из которых 11 – линии управления, расположены в ряд с шагом 2,54мм, что позволяет разработчику напрямую подпаять шлейф или поставить разъем, и отвести шлейф к плате управления, в зависимости от конструкции конечного устройства.

Далеко не редким является дисплей с боковым расположением контактов.

В зависимости от конструктива радиоэлектронного устройства разработчик может использовать любой тип расположения выводов – различия между программными обеспечениями совершенно нет.
Модули могут комплектоваться задней подсветкой экрана, причем тип источника подсветки у разных модулей различен. В некоторых дисплеях используется электролюминесцентная подсветка, обеспечивающая равномерное распределение свечения по всей отображаемой поверхности экрана. Главным недостатком дисплея с таким типом подсветки является, пожалуй, одно: для питания такого дисплея нужен переменный ток высокого напряжения. У светодиодных подсветок недостатков практически нет, модули с применением светодиодной подсветки могут использоваться в приложениях, работающих при широких диапазонах температур. Производитель дает широкий выбор в плане цвета подсветки – поскольку светодиодные матрицы можно установить практически любого цвета.

Существенным недостатком дисплеев WH1602B является ток потребления, поэтому применять данный тип дисплеев в устройствах с автономным питанием совершенно невыгодно.

Дисплеи линейки WH построены на базе специализированного контроллера LCD-модулей HD44780, который как раз и разрабатывался для управления знакосинтезирующими ЖК-панелями.

С небольшим описанием, пожалуй, стоит закончить, и приступить к практической части. Нумерация выводов дисплея, если смотреть на него сверху (т.е. как мы смотрим на него при чтении информации), идет начиная с самого крайнего левого вывода. Это вывод 1.

Подключение 1602:

Итак распиновка 1602 :
1) GND – общий провод
2) Vcc – напряжение питания +5В
3) V0 – контрастность
4) RS – линия выбора регистра
5) RW – линия выбора направления передачи данных (чтение или запись)
6) E – линия синхронизации
7) DB0 – 14) DB7 – линии шины данных
15) A – анод подсветки (подключаем сюда +5В через резистор 100Ом)
16) К – катод подсветки (подключаем к общему проводу)

Дисплей может работать в 2 режимах: в режиме 8-битной передачи данных, когда данные передаются группами по 8 бит (при этом обеспечивается максимальная скорость взаимодействия с дисплеем), и в режиме 4-битной передачи, когда 8-битные данные разбиваются на две группы по четыре разряда и последовательно передаются по четырем старшим линиям данных DB4-DB7.

Для начала работы с дисплеем его нужно инициализировать. Процесс инициализации заключается в последовательной передачи контроллеру HD44780 определенных данных. После их обнаружения, он будет готов принимать данные для отображения на экране.

Мы рассмотрим процесс инициализации дисплея WH1602B в 8-битном режиме с использованием управляющей платы, основанной на микроконтроллере Attiny2313.

Итак, какие действия необходимо выполнить для надежного процесса инициализации :
1) Включить питание дисплея
2) Выдержать паузу 20мс
3) Выдать команду 00110000 при RS=0 RW=0
4) Выдержать паузу не менее 40мкс
5) Выдать команду 00110000 при RS=0 RW=0
6) Выдержать паузу не менее 40мкс
7) Выдать команду 00110000 при RS=0 RW=0
8) Выдержать паузу не менее 40мкс
9) Выдать команду 00111000 при RS=0 RW=0
10) Выдержать паузу не менее 40мкс
11) Выдать команду 00001000 при RS=0 RW=0
12) Выдержать паузу не менее 40мкс
13) Выдать команду 00000001 при RS=0 RW=0
14) Выдержать паузу не менее 1,5мс
15) Выдать команду 00000110 при RS=0 RW=0.

Поясню: RS – как отмечалось выше – линия выбора регистра (0 – адресуется регистр команд, в который мы записываем команды отключения дисплея, сдвига строки, установление курсора и т.д.; 1 – адресуется внутренняя память, куда будет записываться байт и отображаться на дисплее).

RW – линия выбора направления передачи данных (0 – запись в дисплей, 1 – чтение данных из дисплея).
После выдачи данных на линию данных DB0-DB7 и установки значений на линиях RS, RW, необходимо эти данные защелкнуть – для этого нужно установить линию E в 1, и, затем, снова сбросить в исходное положение – в 0.

Подключаем PD0 микроконтроллера к линии RS LCD, вывод PD1 микроконтроллера к RW дисплея, ну а PD2 – соответственно к линии Е дисплея, а линии шины данных DB0-DB7 к соответствующим линиям порта B микроконтроллера. Сам дисплей подключаем согласно схеме вверху.

Теперь дело за программной частью:

Include "tn2313def.inc" ; Attiny2313, 1 MHz clock .cseg .org 0 rjmp reset ;******************************************************************** ;Стандартный переход к инициализированной части программы reset: ldi r16, low (RAMEND) ; Инициализация стека МК out SPL, r16 rcall lcd_init ; Инициализация дисплея;Здесь мы инициализировали стек микроконтроллера и перешли к инициализации LCD-модуля;******************************************************************** lcd_init: ldi r16, 0b10000000 ; сбрасываем все подтягивающие резисторы out MCUCR, r16 ldi r16, 0b11111111 ; Настройка порта B out ddrb, r16 ldi r16, 0b00000111 ; Настройка порта D out ddrd, r16 ;Настраиваем линии портов ввода/вывода: сбрасываем подтягивающие резисторы и определяем;PB0-PB7, PD0-PD2 как линии вывода данных;******************************************************************** ;Исходя из вышеуказанной процедуры инициализации выполняем операции: ldi r16, 0b00000000 ; Адресация IR ldi r17, 0b00110000 ; Установка разрядности Data line rcall delay_20000mks ; Пауза перед инициализацией lcd rcall write_lcd ; Запись данных в lcd rcall delay_40mks ; Задержка перед выполнением операций с lcd rcall write_lcd ; Запись данных в lcd rcall delay_40mks ; Задержка перед выполнением операций с lcd rcall write_lcd ; Запись данных в lcd rcall delay_40mks ; Задержка перед выполнением операций с lcd ldi r17, 0b00111000 ; Установка параметров lcd rcall write_lcd ; Запись данных в lcd rcall delay_40mks ; Задержка перед выполнением операций с lcd ldi r17, 0b00001000 ; Выключение дисплея rcall write_lcd ; Запись данных в lcd rcall delay_40mks ; Задержка перед выполнением операций с lcd ldi r17, 0b00000001 ; Очистка дисплея rcall write_lcd ; Запись данных в lcd rcall delay_1500mks ; Задержка перед выполнением операций с lcd ldi r17, 0b00000110 ; Установка режима ввода данных rcall write_lcd ; Запись данных в lcd rcall delay_40mks ; Задержка перед выполнением операций с lcd ret ; Выход из подпрограммы;******************************************************************** delay_20000mks: ldi r18, 0b10110010 ; Ввод переменной задержки ldi r19, 0b00000101 ; Настройка предделителя rjmp init_delay delay_1500mks: ldi r18, 0b11111010 ; Ввод переменной задержки ldi r19, 0b00000101 ; Настройка предделителя rjmp init_delay delay_40mks: ldi r18, 0b11011000 ; Ввод переменной задержки ldi r19, 0b00000010 ; Настройка предделителя init_delay: out TCNT0, r18 ; Инициализация TCNT0 out TCCR0B, r19 ; Старт T0 test_TIFR: in r18, TIFR ; Чтение TIFR sbrs r18, 1 ; Переход, если "Переполнение T0" rjmp test_TIFR ; Бесконечная проверка TOV0 ldi r20, 0b00000000 ; Остановка T0 out TCCR0B, r20 ldi r20, 0b00000010 ; Загрузка TOV0>>0 out TIFR, r21 ret ; Выход из подпрограммы;******************************************************************** write_lcd: out portd, r16 ; Установка значения линии RS out portb, r17 ; Вывод байта данных DB0-DB7 nop ; Защита от шумов на линии стробирования sbi portd, 2 ; E>>1 nop ; Защита от шумов на линии стробирования cbi portd, 2 ; E>>0 nop ; Защита от шумов на линии стробирования ret ; Выход из подпрограммы;******************************************************************** user_write_IR: ldi r16, 0b00000000 ; Адресация IR rcall write_lcd ; Запись данных в lcd rcall delay_40mks ; Задержка перед выполнением операций с lcd ret ; Выход из подпрограммы;******************************************************************** user_write_DR: ldi r16, 0b00000001 ; Адресация DR rcall write_lcd ; Запись данных в lcd rcall delay_40mks ; Задержка перед выполнением операций с lcd ret ; Выход из подпрограммы;******************************************************************** lcd_clear: ldi r16, 0b00000000 ; Адресация IR ldi r17, 0b00000001 ; Очистка дисплея rcall write_lcd ; Запись данных в lcd rcall delay_1500mks ; Задержка перед выполнением операций с lcd ret ; Выход из подпрограммы;********************************************************************

Как пользоваться данным кодом. Для занесения символа на экран необходимо записать байт, соответствующий коду этого символа, в регистр R17. В регистр 17 заносим 0х1 – если хотим записать символ на экран, или сбрасываем в 0х0, если хотим записать какую-то команду в регистр команд LCD дисплея.

Мной были предусмотрены подпрограммы, которые вызывает пользователь:
user_write_IR – запись команды в регистр команды LCD;
user_write_DR – запись данных для отображения на LCD;
lcd_clear – подпрограмма/команда, вызов которой осуществляет очистку дисплея.

Как работать с вызовом подпрограмм:

Ldi r17, 0x24; Символ с кодом 0x24 rcall user_write_DR; запись символа на отображение ldi r17, 0x2; команда 0х2 rcall user_write_IR; записываем в регистр.

Отмечу, что при использовании подпрограммы lcd_clear предварительная запись в R17 не требуется.
Где писать свой код? Вот здесь:

Reset: ldi r16, low (RAMEND) ; Инициализация стека МК out SPL, r16 rcall lcd_init ; Инициализация дисплея;ВАШ КОД!!! Например: Ldi r17, 0xC; Включаем изображение ldi r17, 0x24; Символ с кодом 0x24 rcall user_write_DR; запись символа на отображение

Добавлю, что в последнее время появились данные модули с платой последовательного преобразователя, позволяющие подключать LCD дисплеи 1602 по 4-х проводной схеме и работающими по I 2 C-интерфейсу. Т.о. немного упрощается подключение и экономятся выводы контроллера. Модуль можно приобрести отдельно и подключить к уже имеющемуся LCD 1602.

Скачать исходники и прошивку вы можете ниже

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

У меня дисплей поставлялся с нераспаянными контактами. С начала хотел припаять шлейф, обрезал 16 проводов с дюпонами, зачистил. А потом покопался в ките, и нашел гребенку дюпонов для пайки на плату. Оттуда и отломал 16 контактов и припаял их.
Выглядел (до пайки контактов) мой дисплей примерно так:

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

Тестовый скетч берем в примерах от Ардуино студии - "C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries\LiquidCrystal\ex amples\HelloWorld\HelloWorld.ino", только нужно поменять контакты на наши - LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2);

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

# контакта	Наименование	Как подключать
1	VSS	GND
2	VDD	+5V
3	V0	Контраст - на средний вывод потенциометра
4	RS (Register select)	D7 Arduino
5	R/W (Read or write)	GND
6	E (Enable signal)	D6 Arduino
7-14	D0-D7	D0-D3 - не подключены; D4-D7 - подключены к контактам D5-D2 Ардуино
15	A	Анод подсветки, подключается к +5В
16	K	Катод подсветки, подключается к земле через резистор 220Ом

В уроке поговорим о знакосинтезирующих жидкокристаллических индикаторах, о подключении их к плате Ардуино и управлении индикаторами с помощью библиотек LiquidCrystal и LiquidCrystalRus.

Светодиодные семисегментные индикаторы хотя и являются самым дешевым вариантом индикации для электронных устройств, но их применение ограничено двумя существенными недостатками.

• Практически сложно подключить к микроконтроллеру более 8ми разрядов светодиодных индикаторов. Требуется большое число выводов, значительные токи индикаторов, сложные ключи, низкая частота регенерации и т.п.
• Невозможно отображать на семисегментных индикаторах символьную информацию.

Для вывода текстовой информации или чисел размером более 4 разряда гораздо практичнее использовать жидкокристаллические знакосинтезирующие индикаторы (дисплеи). К их достоинствам следует отнести:

• удобный для подключения к микроконтроллерам интерфейс;
• малая потребляемая мощность;
• низкое напряжение питания;
• долговечность.

На рынке существует большое число разнообразных жидкокристаллических (LCD) индикаторов разных производителей. Практически все они аналогичны по параметрам, сигналам интерфейсов, командам управления. В данный момент наиболее распространенными ЖК индикаторами на российском рынке являются устройства производства компании Winstar, Тайвань. Я буду ссылаться на индикаторы этой фирмы. Но информация вполне применима и для символьных LCD дисплеев других производителей.

Общие сведения.

Знакосинтезирующие или символьные индикаторы отображают информацию в виде знакомест определенной разрядности. Одно знакоместо отображает один символ. Количество знакомест определяет разрядность индикатора. Информация на индикаторах может выводиться на нескольких строках, поэтому для индикаторов такого типа всегда указывается число символов в строке и число строк.

Отображение информации происходит на жидкокристаллической матрице со светодиодной подсветкой. Подсветка бывает самых разных цветов, что значительно оживляет монохромную текстовую информацию.

Для управления жидкокристаллической матрицей и организации интерфейса индикатора используется встроенный контроллер HD44780 или его полные аналоги. Этот контроллер определяет сигналы интерфейса индикатора и команды управления.

HD44780 стал де-факто стандартом для символьных жидкокристаллических (LCD) дисплеев. Техническую документацию по контроллеру HD44780 в формате PDF можно посмотреть по этой ссылке - . Может кому-то больше понравится документация одного из аналогов этого контроллера – SPLC780D. Ссылка в формате PDF – .

Символьные LCD индикаторы фирмы Winstar.

Мне известны следующие варианты ЖК индикаторов этой фирмы.

Тип индикатора	Формат отображения, символов x строк	Габариты, мм	Размеры видимой области, мм	Ссылка на документацию, формат PDF
WH0802A1	8 x 2	58 x 32	38 x 16
WH1202A	12 x 2	55,7 x 32	46 x 14,5
WH1601A	16 x 1	80 x 36	66 x 16
WH1601B	16 x 1	85 x 28	66 x 16
WH1601L	16 x 1	122 x 33	99 x 13
WH1602A	16 x 2	84 x 44	66 x 16
WH1602B	16 x 2	80 x 36	66 x 16
WH1602C	16 x 2	80 x 36	66 x 16
WH1602D	16 x 2	85 x 30	66 x 16
WH1602J	16 x 2	80 x 36	66 x 16
WH1602L1	16 x 2	122 x 44	99 x 24
WH1602M	16 x 2	85 x 32,6	66 x 16
WH1602O	16 x 2	85 x 25,2	66 x 16
WH1602P	16 x 2	85 x 25,2	66 x 16
WH1602S	16 x 2	59 x 29,3	52 x 15
WH1602T	16 x 2	65,4 x 28,2	54,8 x 19
WH1602W	16 x 2	80 x 36	66 x 16
WH1602V2	16 x 2	66,7 x 23,3	61 x 15,9
WH1604A	16 x 4	87 x 60	62 x 26
WH1604B	16 x 4	70,6 x 60	60 x 32,6
WH2002A	20 x 2	116 x 37	85 x 18,6
WH2002D	20 x 2	89 x 21,5	75 x 15
WH2002L	20 x 2	180 x 40	149 x 23
WH2002M	20 x 2	146 x 43	123 x 23
WH2004A	20 x 4	98 x 60	77 x 25,2
WH2004B	20 x 4	98 x 60	77 x 25,2
WH2004D	20 x 4	77 x 47	60 x 22
WH2004G	20 x 4	87 x 58	74,4 x 24,8
WH2004H	20 x 4	87 x 58	74,4 x 24,8
WH2004L	20 x 4	146 x 62,5	123,5 x 43
WH2402A	24 x 2	118 x 36	94,5 x 16
WH4002A	40 x 2	182 x 33,5	154,4 x 16,5
WH4004A	40 x 4	190 x 54	147 x 29,5

Подключение LCD индикатора к микроконтроллеру.

Схемы подключения, временные диаграммы, параметры сигналов, команды управления, коды символов подробно расписаны в документации на контроллер HD44780. Я приведу только самые необходимые данные о подключении индикаторов к микроконтроллерам.

Как правило, LCD индикаторы имеют 16 выводов.

Номер вывода	Сигнал	I - вход O - выход	Назначение сигнала
1	Vss	-	Земля (общий провод)
2	Vdd	-	Питание + 5 В
3	Vo	-	Управление контрастностью дисплея. Вход для подключения среднего вывода делителя напряжения + 5 В. Можно использовать подстроечный резистор сопротивлением 10-20 кОм.
4	RS	I	Выбор регистра: 0 – регистр команд; 1 – регистр данных. Низкий уровень сигнала означает, что на шине данных сформирована команда, высокий уровень – на шине данные.
5	R/W	I	Направление передачи данных: 0 – запись; 1 – чтение. Во многих приложениях функция чтения не используется, поэтому сигнал часто подключается к земле.
6	E	I	Строб операции шины (по отрицательному фронту).
7	DB0	I/O	Младшие биты восьми битного режима. При четырех битном интерфейсе не используются.
8	DB1	I/O
9	DB2	I/O
10	DB3	I/O
11	DB4	I/O	Старшие биты восьми битного режима или биты данных четырех битного интерфейса.
12	DB5	I/O
13	DB6	I/O
14	DB7	I/O
15	A	-	Анод питания подсветки (+).
16	K	-	Катод питания подсветки (-). Ток должен быть ограничен.

Номер вывода (первый столбец) приведен для наиболее распространенного варианта. Лучше проверьте, загрузив документацию на Ваш тип индикатора из таблицы предыдущего раздела.

Символьные ЖК дисплеи поддерживают два варианта подключения к микроконтроллеру:

• С использованием 8ми битной шины данных. Подключаются все сигналы шины DB0-DB7. За один цикл обмена передается байт информации.
• С применением 4х битной шины данных. Подключаются только 4 старшие разряда DB4-DB7. Информация передается по четыре бита за один такт шины.

Первый вариант обеспечивает передачу данных на дисплей с большей скоростью. Второй – требует для подключения индикатора на 4 вывода меньше. Несомненно, важнее сократить число выводов для подключения, чем увеличить скорость обмена. Тем более, что LCD индикаторы довольно медленные устройства со временем цикла регенерации 10-20 мс.

Подключение символьного ЖК (LCD) дисплея к плате Ардуино.

Я буду подключать индикатор WH2004A (4 строки по 20 символов) в четырех битном режиме обмена к плате Arduino UNO R3. Документацию на LCD дисплей WH2004 можете посмотреть по этой ссылке .

Схема выглядит так.

Резисторы R2 и R3 определяют контрастность индикатора. Можете подключить подстроечный резистор и установить необходимую четкость изображения. Я часто использую индикаторы WH2004, и в своих схемах выбираю такие номиналы резисторов.

Светодиоды подсветки индикатора я подключил к источнику питания 5 В через резистор R1 (30 Ом). Этим я задал ток порядка 25 мА. Тускло, но светится. В темноте видно хорошо. Хотя индикаторы WH2004 допускают ток подсветки до 580 мА.

Библиотека для управления LCD индикаторами в системе Ардуино LiquidCrystal.

Существует стандартная библиотека для управления ЖК индикаторами на базе контроллера HD44780. Подробно опишу ее методы.

LiquidCristal(…)

Конструктор класса. Может иметь разное число аргументов.

• LiquidCristal(rs, en, d4, d5, d6, d7) – четырех битный интерфейс, сигнал RW не используется (подключен к земле).
• LiquidCristal(rs,rw, en, d4, d5, d6, d7) – четырех битный интерфейс, сигнал RW используется.
• LiquidCristal(rs, en, d0, d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7) – восьми битный интерфейс, сигнал RW не используется (подключен к земле).
• LiquidCristal(rs, rw, en, d0, d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7) – восьми битный интерфейс, сигнал RW используется.

Аргументы:

• rs – номер вывода сигнала RS;
• rw – номер вывода сигнала RW;
• en – номер вывода сигнала E;
• d0, d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7 – номера выводов шины данных.

LiquidCrystal disp(6, 7, 2, 3, 4, 5);

void begin(cols, rows)

Инициализирует интерфейс индикатора. Задает размерность индикатора. Метод должен быть вызван первым, до использования других функций класса.

Аргументы:

• cols – количество символов в строке;
• rows – число строк.

disp.begin(20, 4); // используем дисплей – 4 строки по 20 символов

void clear()

Очистка экрана, установка курсора в верхний левый угол.

disp.clear(); // сброс дисплея

void home()

Установка курсора в верхний левый угол.

disp.home(); // в начало экрана

void setCursor(col, row)

Устанавливает курсор в заданную позицию.

• col – координата X, нумерация с 0;
• row – координата Y, нумерация с 0.

setCursor(0,1); // курсор в начало второй строки

byte write(data)

Выводит символ на экран. Возвращает количество переданных байтов.

Следующий скетч выводит на экран данные с последовательного порта. Данные можно передать монитором порта Arduino IDE.

// вывод данных последовательного порта на LCD индикатор
#include


char data;

void setup()
{
Serial.begin(9600); // инициализируем последовательны порт
disp.begin(20, 4); //
}

void loop()
{
if (Serial.available()) { // если есть данные
data= Serial.read(); // читаем символ
if((data != 0xd) && (data != 0xa)) { // перевод строки
disp.write(data); // выводим символ на экран
}
}
}

У меня индикатор большой – 4 строки по 20 символов. В нем установлены два контроллера HD44780. Поэтому последовательно передаваемые символы заполняют сначала первую строку, затем третью, дальше вторую и четвертую. Т.е. через строку. Надо учитывать это свойство для определенных типов индикаторов. В документации на каждый LCD индикатор указывается последовательность адресации символов.

byte print(data)

Выводит на экран текст. Возвращает количество переданных байтов.

Функция имеет различные формы вызова для разных форматов и типов данных.

print(char d)	Если аргумент типа char выводит код символа char d= 83; disp.print(d); // выводит символ S disp.print(‘S’); // выводит символ S
print(int d)	Если аргумент – целый тип, то выводит строку с десятичным представлением числа int d= 83; disp.print(d); // выводит строку “83” disp.print(83); // выводит строку “83”
print(float)	Вещественные типы выводятся символами ASCII, два знака после запятой float d= 7.65432; disp.print(d); // выводит строку “7.65” disp.print(7.65432); // выводит строку “7.65”
print(* str)	Если аргумент указатель на строку, то выводится текстовая строка. char letters= {65, 66, 67}; disp.print(“Letters”); // выводит строку “Letters” disp.print(letters); // выводит строку из 3 символов с кодами 65, 66, 67
print(int d, DEC)	Выводит строку ASCII - десятичное представление числа int d= 83; disp.print(d, DEC); // вывод строку “83”
print(int d, HEX)	Выводит строку ASCII – шестнадцатиричное представление числа int d= 83; disp.print(d, HEX); // вывод строку “53”
print(int d, OCT)	Выводит строку ASCII – восьмеричное представление числа int d= 83; disp.print(d, OCT); // вывод строку “123”
print(int d, BIN)	Выводит строку ASCII – двоичное представление числа int d= 83; disp.print(d, BIN); // вывод строку “01010011”
print(float d, N)	Для вещественных чисел параметр N задает количество цифр после запятой. disp.print(7.65432, 0); // выводит строку “7” disp.print(7.65432, 2); // выводит строку “7.65” disp.print(7.65432, 4); // выводит строку “7.6543”

Пример программы, печатающей на дисплее текстовую строку.

// вывод текстовой строки на LCD индикатор
#include

LiquidCrystal disp(6, 7, 2, 3, 4, 5); // создаем объект

void setup()
{
disp.begin(20, 4); // инициализируем дисплей 4 строки по 20 символов
disp.print("Test string");
}

void loop()
{ }

void cursor()

Включает режим отображения курсора. Позиция, куда будет выведен следующий символ, подчеркивается.

disp.cursor(); // разрешаем отображение курсора

void noCursor()

Запрещает отображение курсора.

disp.noCursor(); // запрещаем отображение курсора

void blink()

Включает режим мигающего курсора. Используется совместно с функцией cursor(). Результат зависит от конкретной модели индикатора.

disp.blink(); // разрешаем мигающий курсор

void noBlink()

Отключает режим мигающего курсора.

disp.noBlink(); // запрещаем мигающий курсор

void display()

Включает экран после того, как он был выключен функцией noDisplay(). На экране отобразится информация, которая была до выключения.

disp.display(); // включаем дисплей

void noDisplay()

Выключает экран. Информация сохраняется в памяти и появляется при включении дисплея.

disp.noDisplay(); // выключаем дисплей

void scrollDisplayLeft()

Прокручивает содержимое дисплея на один символ влево.

disp. scrollDisplayLeft(); // сдвигаем все влево

void scrollDisplayRight()

Прокручивает содержимое дисплея на один символ вправо.

disp. scrollDisplayRight(); // сдвигаем все вправо

void autoscroll()

Включение режима автоматической прокрутки текста. При выводе каждого символа, весь текст на экране будет сдвигаться на один символ. В какую сторону сдвигается информация определяют функции leftToRight() и rightToLeft().

disp. autoscroll()(); // включаем автопрокрутку

void noAutoscroll()

Выключение автоматической прокрутки текста.

disp. noAutoscroll()(); // запрещаем автопрокрутку

void leftToRight()

Задает режим вывода теста слева-направо. Новые символы будут появляться справа от предыдущих.

leftToRight(); // режим слева-направо

void rightToLeft()

Задает режим вывода теста справа-налево. Новые символы будут появляться слева от предыдущих.

rightToLeft(); // режим справа-налево

void createChar(num, data)

Метод для создания пользовательского символа. Контроллер допускает создание до 8 символов (0…7) размером 5x8 пикселей. Изображение символа задается массивом размерностью 8 байт. 5 младших битов каждого байта определяют состояние пикселей строки.

Для вывода пользовательского символа можно использовать функцию write() с номером символа.

// создание пользовательского символа
#include

LiquidCrystal disp(6, 7, 2, 3, 4, 5); // создаем объект

byte smile = {
B00000000,
B00010001,
B00000000,
B00000000,
B00010001,
B00001110,
B00000000,
B00000000
};

void setup()
{
disp.createChar(0, smile); // создаем символ
disp.begin(20, 4); // инициализируем дисплей 4 строки по 20 символов
disp.print("Smile ");
disp.write(byte(0)); // выводим символ
}

void loop()
{ }

Вот пример программы, выводящей на экран русский алфавит.

// вывод русского алфавита
#include

LiquidCrystalRus disp(6, 7, 2, 3, 4, 5); // создаем объект

void setup()
{
disp.begin(20, 4); // инициализируем дисплей 4 строки по 20 символов
disp.print("абвгдеёжзийклмнопрст");
disp.print("АБВГДЕЁЖЗИЙКЛМНОПРСТ");
disp.print("уфхцчшщьыьэюя ");
disp.print("УФХЦЧШЩЫЬЭЮЯ ");
}

void loop()
{ }

• Модуль FC-113 сделан на базе микросхемы PCF8574T, которая представляет собой 8-битный сдвиговый регистр - «расширитель» входов-выходов для последовательной шины I2C. На рисунке микросхема обозначена DD1.
• R1 - подстроечный резистор для регулировки контрастности ЖК дисплея.
• Джампер J1 используется для включения подсветки дисплея.
• Выводы 1…16 служат для подключения модуля к выводам LCD дисплея.
• Контактные площадки А1…А3 нужны для изменения адреса I2C устройства. Запаивая соответствующие перемычки, можно менять адрес устройства. В таблице приведено соответствие адресов и перемычек: "0" соответствует разрыву цепи, "1" - установленной перемычке. По умолчанию все 3 перемычки разомкнуты и адрес устройства 0x27 .

2 Схема подключения ЖК дисплея к Arduino по протоколу I2C

Подключение модуля к Arduino осуществляется стандартно для шины I2C: вывод SDA модуля подключается к аналоговому порту A4, вывод SCL - к аналоговому порту A5 Ардуино. Питание модуля осуществляется напряжением +5 В от Arduino. Сам модуль соединяется выводами 1…16 с соответствующими выводами 1…16 на ЖК дисплее.

3 Библиотека для работы по протоколу I2C

Теперь нужна библиотека для работы с LCD по интерфейсу I2C. Можно воспользоваться, например, вот этой (ссылка в строке "Download Sample code and library").

Скачанный архив LiquidCrystal_I2Cv1-1.rar разархивируем в папку \libraries\ , которая находится в директории Arduino IDE.

Библиотека поддерживает набор стандартных функций для LCD экранов:

Функция	Назначение
LiquidCrystal()	создаёт переменную типа LiquidCrystal и принимает параметры подключения дисплея (номера выводов);
begin()	инициализация LCD дисплея, задание параметров (кол-во строк и символов);
clear()	очистка экрана и возврат курсора в начальную позицию;
home()	возврат курсора в начальную позицию;
setCursor()	установка курсора на заданную позицию;
write()	выводит символ на ЖК экран;
print()	выводит текст на ЖК экран;
cursor()	показывает курсор, т.е. подчёркивание под местом следующего символа;
noCursor()	прячет курсор;
blink()	мигание курсора;
noBlink()	отмена мигания;
noDisplay()	выключение дисплея с сохранением всей отображаемой информации;
display()	включение дисплея с сохранением всей отображаемой информации;
scrollDisplayLeft()	прокрутка содержимого дисплея на 1 позицию влево;
scrollDisplayRight()	прокрутка содержимого дисплея на 1 позицию вправо;
autoscroll()	включение автопрокрутки;
noAutoscroll()	выключение автопрокрутки;
leftToRight()	задаёт направление текста слева направо;
rightToLeft()	направление текста справа налево;
createChar()	создаёт пользовательский символ для LCD-экрана.

4 Скетч для вывода текста на LCD экран по шине I2C

Откроем образец: Файл Образцы LiquidCrystal_I2C CustomChars и немного его переделаем. Выведем сообщение, в конце которого будет находиться мигающий символ. В комментариях к коду прокомментированы все нюансы скетча.

#include // подключаем библиотеку Wire #include // подключаем библиотеку ЖКИ #define printByte(args) write(args); // uint8_t heart = {0x0,0xa,0x1f,0x1f,0xe,0x4,0x0}; // битовая маска символа «сердце» LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); // Задаём адрес 0x27 для LCD дисплея 16x2 void setup() { lcd.init(); // инициализация ЖК дисплея lcd.backlight(); // включение подсветки дисплея lcd.createChar(3, heart); // создаём символ «сердце» в 3 ячейке памяти lcd.home(); // ставим курсор в левый верхний угол, в позицию (0,0) lcd.!"); // печатаем строку текста lcd.setCursor(0, 1); // перевод курсора на строку 2, символ 1 lcd.print(" i "); // печатаем сообщение на строке 2 lcd.printByte(3); // печатаем символ «сердце», находящийся в 3-ей ячейке lcd.print(" Arduino "); } void loop() { // мигание последнего символа lcd.setCursor(13, 1); // перевод курсора на строку 2, символ 1 lcd.print("\t"); delay(500); lcd.setCursor(13, 1); // перевод курсора на строку 2, символ 1 lcd.print(" "); delay(500); }

Кстати, символы, записанные командой lcd.createChar(); , остаются в памяти дисплея даже после выключения питания, т.к. записываются в ПЗУ дисплея 1602.

5 Создание собственных символов для ЖК дисплея

Немного подробнее рассмотрим вопрос создания собственных символов для ЖК экранов. Каждый символ на экране состоит из 35-ти точек: 5 в ширину и 7 в высоту (+1 резервная строка для подчёркивания). В строке 6 приведённого скетча мы задаём массив из 7-ми чисел: {0x0, 0xa, 0x1f, 0x1f, 0xe, 0x4, 0x0} . Преобразуем 16-ричные числа в бинарные: {00000, 01010, 11111, 11111, 01110, 00100, 00000} . Эти числа - не что иное, как битовые маски для каждой из 7-ми строк символа, где "0" обозначают светлую точку, а "1" - тёмную. Например, символ сердца, заданный в виде битовой маски, будет выглядеть на экране так, как показано на рисунке.

6 Управление ЖК экраном по шине I2C

Загрузим скетч в Arduino. На экране появится заданная нами надпись с мигающим курсором в конце.

7 Что находится «за» шиной I2C

В качестве бонуса рассмотрим временную диаграмму вывода латинских символов "A", "B" и "С" на ЖК дисплей. Эти символы имеются в ПЗУ дисплея и выводятся на экран просто передачей дисплею их адреса. Диаграмма снята с выводов RS, RW, E, D4, D5, D6 и D7 дисплея, т.е. уже после преобразователя FC-113 «I2C параллельная шина». Можно сказать, что мы погружаемся немного «глубже» в «железо».

Временная диаграмма вывода латинских символов "A", "B" и "С" на LCD дисплей 1602

На диаграмме видно, что символы, которые имеются в ПЗУ дисплея (см. стр.11 даташита, ссылка ниже), передаются двумя полубайтами, первый из которых определяет номер столбца таблицы, а второй - номер строки. При этом данные «защёлкиваются» по фронту сигнала на линии E (Enable), а линия RS (Register select, выбор регистра) находится в состоянии логической единицы, что означает передачу данных. Низкое состояние линии RS означает передачу инструкций, что мы и видим перед передачей каждого символа. В данном случае передаётся код инструкции возврата каретки на позицию (0, 0) ЖК дисплея, о чём также можно узнать, изучив техническое описание дисплея.

И ещё один пример. На этой временной диаграмме показан вывод символа «Сердце» на ЖК дисплей.

Опять, первые два импульса Enable соответствуют инструкции Home() (0000 0010 2) - возврат каретки на позицию (0; 0), а вторые два - вывод на ЖК дисплей хранящийся в ячейке памяти 3 10 (0000 0011 2) символ «Сердце» (инструкция lcd.createChar(3, heart); скетча).