Иногда мы сталкиваемся с проблемой вывода различной информации из Arduino в окружающий мир. Зачастую, использование последовательного порта невозможно, неудобно и невыгодно.
Символьный дисплей является одним из самых простых и дешевых средств для вывода информации, потому что он имеет собственный микроконтроллер, в памяти которого хранятся закодированные символы. Такая система упрощает использование этих дисплеев, но в тоже время ограничивает их использование выводом только текстовой информации, в отличие от графических дисплеях.
В примере мы рассмотрим дисплей Winstar wh1602l1 – один из самых распространенных дисплеев на контроллере hd44780. Кроме того Вы можете подключать LCD 2004 и другие аналогичные.
Первые две цифры обозначают количество символов в строке, а вторые количество строк, таким образом, выбранный дисплей имеет 2 строки по 16 символов.
Данный способ подключения подразумевает занятие минимум 6 портов микроконтроллера Ардуино. В случае необходимости Вы можете подключить текстовый дисплей 1602 через I2C интерфейс (2 порта).
Из дополнительных элементов нам понадобиться переменный резистор, для управления контрастностью. В остальном все подключается по схеме, согласно даташиту и выбранных выходов Arduino в программе.
Выводы 15 и 16 на дисплее отвечают за подсветку, ее можно выключить или сделать автоматическую регулировку яркости при подключения фоторезистора к Arduino , как датчика яркости.
В нашем примере будем считывать данные из последовательного порта и выводить их на дисплей:
#include
Вы можете усложнить код и вывести часы реального времени DS1307 на Arduino на Ваш LCD1602.
Теперь по подробнее рассмотрим все функции в библиотеке LiquidCrystal:
Первое и самое главное, что с помощью этой библиотеки нельзя выводить русские буквы, даже если дисплей имеет в памяти эти символы. Эта проблема решается или другими библиотеками, или записью значений при помощи 16-ричного кода.
lcd.print(); - самая простая и часто используемая, используется для вывода информации.
lcd . clear (); - используется для очистки дисплея.
lcd.setCursor(x , y ); - ставит курсор на определенное место.
Х – изменение позиции в строке
Y – изменение строки
Например, lcd.setCursor(0, 0); это верхняя левая ячейка.
lcd.home(); - ставит курсор в позицию 0, 0
lcd.home(); = lcd.setCursor(0, 0);
lcd . scrollDisplayLeft (); - сдвиг влево
lcd . scrollDisplayRight (); - сдвиг вправо
Lcd.createChar(имя , массив ); - создание собственного знака.
Например знак градуса выглядит вот так:
Celc = {B00111, B00101, B00111, B00000, B00000, B00000, B00000, B00000 };
LCD дисплеи размерности 1602, на базе контроллера HD44780, являются одними из самых простых, доступных и востребованных дисплеев для разработки различных электронных устройств. Его можно встретить как и в устройствах собранных на коленке, так и в промышленных устройствах, таких, как например, автоматы для приготовления кофе. На базе данного дисплея собраны самые популярные модули и шилды в тематике Arduino такие как и .
В данной статье мы расскажем как его подключить к Arduino и вывести информацию.
Используемые компоненты (купить в Китае):
. Управляющая плата
. Соединительные провода
Данные дисплеи имеют два исполнения: желтая подсветка с черными буквами либо, что встречается чаще, синюю подсветку с белыми буквами.
Размерность дисплеев на контроллере HD44780 может быть различной, управляться они будут одинаково. Самые распространенные размерности 16x02 (т.е. по 16 символов в двух строках) либо 20x04. Разрешение же самих символов - 5x8 точек.
Большинство дисплеев не имеют поддержку кириллицы, имеют её лишь дисплеи с маркировкой CTK. Но данную проблему можно попытаться частично решить (продолжение в статье).
Выводы дисплея:
На дисплее имеется 16pin разъем для подключения. Выводы промаркированы на тыльной стороне платы.
1 (VSS) - Питание контроллера (-)
2 (VDD) - Питание контроллера (+)
3 (VO) - Вывод управления контрастом
4 (RS) - Выбор регистра
5 (R/W) - Чтение/запись (режим записи при соединении с землей)
6 (E) - Еnable (строб по спаду)
7-10 (DB0-DB3) - Младшие биты 8-битного интерфейса
11-14 (DB4-DB7) - Старшие биты интерфейса
15 (A) - Анод (+) питания подсветки
16 (K) - Катод (-) питания подсветки
Режим самотестирования:
Перед попытками подключения и вывода информации, было бы неплохо узнать рабочий дисплей или нет. Для этого необходимо подать напряжение на сам контроллер (VSS и VDD ), запитать подсветку (A и K ), а также настроить контрастность.
Для настройки контрастности следует использовать потенциометр на 10 кОм. Каким он будет по форме - не важно. На крайние ноги подается +5V и GND, центральная ножка соединяется с выводом VO
После подачи питания на схему необходимо добиться правильного контраста, если он будет настроен не верно, то на экране ничего не будет отображаться. Для настройки контраста следует поиграться с потенциометром.
При правильной сборке схемы и правильной настройке контраста, на экране должна заполниться прямоугольниками верхняя строка.
Вывод информации:
Для работы дисплея используется встроенная с среду Arduino IDE библиотека LiquidCrystal.h
Функционал библиотеки
//Работа с курсором lcd.setCursor (0, 0); // Устанавливаем курсор (номер ячейки, строка) lcd.home (); // Установка курсора в ноль (0, 0) lcd.cursor (); // Включить видимость курсора (подчеркивание) lcd.noCursor (); // Убрать видимость курсора (подчеркивание) lcd.blink (); // Включить мигание курсора (курсор 5х8) lcd.noBlink (); // Выключить мигание курсора (курсор 5х8) //Вывод информации lcd.print ("сайт" ); // Вывод информации lcd.clear (); // Очистка дисплея, (удаление всех данных) установка курсора в ноль lcd.rightToLeft (); // Запись производится справа на лево lcd.leftToRight (); // Запись производится слева на право lcd.scrollDisplayRight (); // Смещение всего изображенного на дисплее на один символ вправо lcd.scrollDisplayLeft (); // Смещение всего изображенного на дисплее на один символ влево //Информация полезная для шпионов:) lcd.noDisplay (); // Информация на дисплее становится невидимой, данные не стираются // если, в момент когда данная функция активна, ничего не выводить на дисплей, то lcd.display (); // При вызове функции display() на дисплее восстанавливается вся информация которая была
Сам же дисплей может работать в двух режимах:
8-битный режим - для этого используются и младшие и старшие биты (BB0- DB7)
4-битный режим - для этого используются и только младшие биты (BB4- DB7)
Использование 8-битного режима на данном дисплее не целесообразно. Для его работы требуется на 4 ноги больше, а выигрыша в скорости практически нет т.к. частота обновления данного дисплея упирается в предел < 10раз в секунду.
Для вывода текста необходимо подключить выводы RS, E, DB4, DB5, DB6, DB7 к выводам контроллера. Их можно подключать к либым пинам Arduino, главное в коде задать правильную последовательность.
Пример программного кода:
#include
Создание собственных символов
С выводом текста разобрались, буквы английского алфавита зашиты в память контроллера внутри дисплея и с ними проблем нет. А вот что делать если нужного символа в памяти контроллера нет?
Не беда, требуемый символ можно сделать вручную (всего до 7ми символов). Ячейка, в рассматриваемых нами дисплеях, имеет разрешение 5х8 точек. Все, к чему сводится задача создания символа, это написать битовую маску и расставить в ней единички в местах где должны гореть точки и нолики где нет.
В ниже приведенном примере нарисуем смайлик.
Пример программного кода
//Тестировалось на Arduino IDE 1.0.5
#include
Бонус
В комментариях участник сообщества скинул ссылку на генератор символов
- igorka
генератор символов по примеру выше,
сделал потому что не слабо)
При сборке своего металлоискателя у меня на руках оказался LCD дисплей 1602, построенный на контроллера HD44780. Решил не упустить возможность и подключить его к своему китайскому аналогу Arduino UNO.
Вот такой дисплей 1602 будем сегодня подключать к Arduino.
Цифры «1602» говорят о том, что дисплей состоит из 2-х строк, по 16 символов. Это довольно распространённый экран, с применением которого народ конструирует часы, тестеры и прочие гаджеты. Дисплей бывает с зелёной и голубой подсветкой.
К дисплею я припаял гребёнку контактов, что бы можно было легко подключать провода.
Подключать дисплей 1602 к Arduino будем через 4-битный вариант параллельного интерфейса. Существует вариант и 8-битного интерфейса, но при нём задействуется больше проводов, а выигрыша в этом мы не увидим.
Кроме дисплея и Arduino, нам понадобятся провода и переменный резистор на 10кОм. Резистор подойдёт любой марки, лишь бы был необходимого номинала.
Питание на дисплей подаётся через 1-й (VSS) и 2-й (VDD) выводы. К выводам 15 (А) и 16 (K) - подаётся питание на подсветку дисплея. Поскольку для питания и подсветки используется одно напряжение +5В, запитаем их от пинов Arduino «5V» и «GND» . Главное не перепутать полярность, иначе можно спалить электронику дисплея.
3-й вывод (V0) подключаем к ножке переменного резистора, им будем управлять контрастностью дисплея. Резистор можно не использовать, а вывод «V0» подключить к GND . В таком случае контрастность будет максимальной и не будет возможности её плавной регулировки.
5-й вывод (RW) используется для чтения с дисплея либо для записи в него. Поскольку мы будем только писать в дисплей, соединим этот вывод с землёй (GND) .
Выводы: 4-й (RS) , 6-й (E) , 11-й (D4) , 12-й (D5) , 13-й (D6) , 14-й (D7) подключаем к цифровым пинам Arduino. Не обязательно использовать пины те же что и у меня, можно подключить к любым цифровым, главное затем правильно их выставить в скетче.
Моя подключённая Ардуина, осталось соединить её с компьютером через USB и залить скетч.
В примете будем использовать скетч из стандартного набора.
В Arduino IDE выбираем «Файл» - «Образцы» - «LiquidCrystal» - «HelloWorld» .
Давайте посмотрим на код скетча.
В строке «LiquidCrystal lcd» , в скобках, выставлены цифровые пины, которые задействованы на Arduino. Пины выставляются в такой последовательности: RS, E, DB4, DB5, DB6, DB7 . Если вы задействовали другие цифровые пины, при подключении дисплея, впишите их в нужной последовательности в скобках.
В строке «lcd.print("hello, world!");» выводится приветствие на дисплей, по-умолчанию это надпись «hello, world!» , её можно поменять на любую свою, пишем на латинице.
Загружаем скетч в Arduino и вот результат. Вместо «hello, world!» я вписал свой сайт. Строкой ниже, таймер производит отсчёт времени.
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
Некоторое время лежал без дела вот такой дисплей.
И вот появилось желание прикрутить его к одному из проектов, можно, конечно, постараться найти библиотеку с готовыми функциями, но в таком случае картина, о том как работает дисплей, будет неполная, а нас это не устраивает. Один раз, разобравшись с принципом работы LCD дисплея, не составит большого труда написать свою библиотеку под нужный дисплей, если она отсутствуют или чем-то не устраивает.
Итак, начнём.
Первое что надо сделать - это найти распиновку, то есть какой контакт за что отвечает, второе - найти название контроллера, который управляет дисплеем, для этого скачиваем даташит на данный LCD и открываем его на первой странице.
Контакты считаются слева направо, первый отмечен красной стрелочкой. Напряжение питание равно 5 вольтам, управляющий контроллер S6A0069 или аналогичный, например, ks0066U .
Для чего мы искали название управляющего контроллера? Дело в том, что в даташите на дисплей есть временные задержки(timing diagram), описана система команд, но нет банальной инициализации, а без неё никуда.
Далее, открываем вторую страницу и видим таблицу, в которой написано какой контакт за, что отвечает.
DB7…DB0 – шина данных/адреса.
R/W - определяет что будем делать, считывать(R/W=1) или записывать(R/W=0)
R/S – определяет, что будем слать команду(RS=0) или данные(RS=1)
E – стробирующий вход, изменяя сигнал на этом входе мы разрешаем дисплею считывать/записывать данные.
LED± – управление подсветкой.
Надо сказать, что на доставшемся мне дисплее подсветка просто так не включится, для этого надо впаять резистор, обозначенный на плате как R7. Но пока она нам и не нужна.
Скачиваем даташит на управляющий контроллер и находим инструкцию по инициализации. Картинки можно увеличить, кликнув по ним.
Оказывается, таких инструкций целых две, для 8-битного и 4-битного режима. Что ж это за режимы такие? Данные режимы определяют по скольки проводкам будут передаваться данные: по четырём, либо по восьми. Давайте рассмотрим передачу по 4 проводам , в таком случае дисплей будет работать медленнее, но зато мы сэкономим 4 вывода микроконтроллера, да и реализация восьмибитного режима не намного отличается.
Схема подключения информационных выглядит следующим образом.
Контрастность можно регулировать включив потенциометр между выводами питания.
Хотелось бы обратить внимание, что во время инициализации R/S и R/W всегда равны нулю, то есть мы будем слать команды .
При инициализации можно настроить:
- N - количество отображаемых строк
- C - включить или выключить курсор
- B - сделать курсор мигающим
- I/D - увеличивать или уменьшать значение счётчика адреса
- SH - двигать окошко дисплея
На картинке ниже показано по какому адресу надо писать данные чтобы они отобразились в определённой позиции, например, если мы хотим вывести символ на первой позиции второй строки , то мы должны писать по адресу 0х40.
После этого значение счётчика автоматически изменится, либо увеличится, либо уменьшится, а вместе с ним изменится и положение курсора.
Кстати, память в которую мы пишем, называется DDRAM
, все что мы запишем в эту память выведется на дисплей, ещё есть CGROM
, в которой хранится таблица знакогенератора.
Эту таблицу нельзя изменить, но из неё можно брать уже готовые символы. Ещё один вид памяти это CGRAM , она то же представляет собой таблицу знакогенератора, но символы в этой таблице мы рисуем сами.
Теперь пару слов о движении экрана, дело в том что обычно на дисплее мы видим не всю DDRAM, а лишь определённую часть, как показано на картинке ниже.
В невидимую часть мы также можем писать, но то что мы запишем видно не будет, до тех пор, пока мы не подвинем на это место окошко экрана.
С теорией закончили переходим к практике.
Картина общения с LCD дисплеем в 4-битном режиме выглядит следующим образом.
Данные шлются байтами, но так, как у нас 4-битный режим, то для того чтобы отправить байт надо сделать 2 посылки, старшим битом вперёд. На картинке первая посылка обозначена D7(старшая тетрада), вторая D3(младшая тетрада). Перед следующей посылкой мы должны проверить флаг занятости и если он не установлен снова можно слать, если установлен ждём, пока контроллер, управляющий LCD закончит свои дела.
Имея общую картину посылки, давайте разберемся как реализовать операцию отправки.
Для отправки надо по 8-битной шине:
- R/W установить в 0
- выдаём код команды/данные в шину
- задержка 2us
- опускаем строб Е
Операция чтения реализуется аналогично:
- убедиться, что управляющий контроллер свободен
- R/W установить в 1
- поднимаем строб E(в этот момент LCD выдаст данные в шину)
- задержка 2us
- читаем то что выдал LCD
- опускаем строб Е
Выше таймингов есть таблица в которой написано чему равны задержки изображённые на графике, так вот длительность стробирующего импульса - tw должна быть равна 230nS или 450nS в зависимости от напряжения питания, мы взяли чуть с запасом. Почему мы учли только эту задержку? Потому что значение остальных задержек очень мало.
Для отправки по 4-битной шине:
- убедиться, что управляющий контроллер свободен
- установить RS в 0(команда) или 1(данные), в зависимости оттого что будем слать
- R/W установить в 0
- поднимаем строб E(устанавливаем в 1)
- выдаём старшую тетраду в шину
- задержка 2us
- опускаем строб Е
- задержка 1us
- поднимаем строб E(устанавливаем в 1)
- выдаём младшую тетраду в шину
- задержка 2us
- опускаем строб Е
Для чтения по 4-битной шине:
- убедиться, что управляющий контроллер свободен
- порт данных на вход с подтяжкой
- установить RS в 0(команда) или 1(данные), в зависимости оттого что будем читать
- R/W установить в 1
- поднимаем строб E(устанавливаем в 1)
- задержка 2us
- читаем старшую тетраду
- опускаем строб Е
- задержка 1us
- поднимаем строб E(устанавливаем в 1)
- задержка 2us
- читаем младшую тетраду
- опускаем строб Е
Поднятие строба и вывод команды/данных в шину, можно поменять местами. Теперь не составит труда инициализировать дисплей. Для упрощения инициализации, мы заменим чтение флага занятости задержкой, а работу с флагом рассмотрим позже.
Надо отметить, что при инициализации в 4-битном режиме используются 4-битные команды, а после инициализации 8-битная система команд, поэтому для инициализации мы реализуем отдельную функцию отправки команд void Write_Init_Command(uint8_t data)
.
//Код инициализации для Atmega16
#define F_CPU 8000000UL
#define LCD_PORT PORTA
#define LCD_DDR DDRA
#define LCD_PIN PINA
#define DATA_BUS 0XF0
#define RS 0
#define RW 1
#define E 2
#include