Подключение матричного жк дисплея к ардуино. Arduino и символьный LCD-дисплей

LCD дисплей – частый гость в проектах ардуино. Но в сложных схемах у нас может возникнуть проблема недостатка портов Arduino из-за необходимости подключить экран, у которого очень очень много контактов. Выходом в этой ситуации может стать I2C /IIC переходник, который подключает практически стандартный для Arduino экран 1602 к платам Uno, Nano или Mega всего лишь при помощи 4 пинов. В этой статье мы посмотрим, как можно подключить LCD экран с интерфейсом I2C, какие можно использовать библиотеки, напишем короткий скетч-пример и разберем типовые ошибки.

Жидкокристаллический дисплей (Liquid Crystal Display) LCD 1602 является хорошим выбором для вывода строк символов в различных проектах. Он стоит недорого, есть различные модификации с разными цветами подсветки, вы можете легко скачать готовые библиотеки для скетчей Ардуино. Но самым главным недостатком этого экрана является тот факт, что дисплей имеет 16 цифровых выводов, из которых обязательными являются минимум 6. Поэтому использование этого LCD экрана без i2c добавляет серьезные ограничения для плат Arduino Uno или Nano. Если контактов не хватает, то вам придется покупать плату Arduino Mega или же сэкономить контакты, в том числе за счет подключения дисплея через i2c.

Краткое описание пинов LCD 1602

Давайте посмотрим на выводы LCD1602 повнимательней:

Каждый из выводов имеет свое назначение:

1. Земля GND;
2. Питание 5 В;
3. Установка контрастности монитора;
4. Команда, данные;
5. Записывание и чтение данных;
6. Enable;

7-14. Линии данных;

1. Плюс подсветки;
2. Минус подсветки.

Технические характеристики дисплея:

• Символьный тип отображения, есть возможность загрузки символов;
• Светодиодная подсветка;
• Контроллер HD44780;
• Напряжение питания 5В;
• Формат 16х2 символов;
• Диапазон рабочих температур от -20С до +70С, диапазон температур хранения от -30С до +80 С;
• Угол обзора 180 градусов.

Схема подключения LCD к плате Ардуино без i2C

Стандартная схема присоединения монитора напрямую к микроконтроллеру Ардуино без I2C выглядит следующим образом.

Из-за большого количества подключаемых контактов может не хватить места для присоединения нужных элементов. Использование I2C уменьшает количество проводов до 4, а занятых пинов до 2.

Где купить i2c 1602 экраны для ардуино

LCD экран 1602 довольно популярен, поэтому вы без проблем сможете найти его как в отечественных интернет-магазинах, так и на зарубежных площадках. Приведем несколько ссылок на наиболее доступные варианты:

• Вариант обычного дисплея от довольно известного продавца Wavgat по цене ниже 100 рублей.
• Комплект экрана и i2c адаптера (нужно спаять самим). Цена – ниже 200 рублей
• Шилд i2c экрана – модуль LCD 1602 с управляющими кнопками и платой расширения .

Описание протокола I2C

Прежде чем обсуждать подключение дисплея к ардуино через i2c-переходник, давайте вкратце поговорим о самом протоколе i2C.

I2C / IIC (Inter-Integrated Circuit) – это протокол, изначально создававшийся для связи интегральных микросхем внутри электронного устройства. Разработка принадлежит фирме Philips. В основе i2c протокола является использование 8-битной шины, которая нужна для связи блоков в управляющей электронике, и системе адресации, благодаря которой можно общаться по одним и тем же проводам с несколькими устройствами. Мы просто передаем данные то одному, то другому устройству, добавляя к пакетам данных идентификатор нужного элемента.

Самая простая схема I2C может содержать одно ведущее устройство (чаще всего это микроконтроллер Ардуино) и несколько ведомых (например, дисплей LCD). Каждое устройство имеет адрес в диапазоне от 7 до 127. Двух устройств с одинаковым адресом в одной схеме быть не должно.

Плата Arduino поддерживает i2c на аппаратном уровне. Вы можете использовать пины A4 и A5 для подключения устройств по данному протоколу.

В работе I2C можно выделить несколько преимуществ:

• Для работы требуется всего 2 линии – SDA (линия данных) и SCL (линия синхронизации).
• Подключение большого количества ведущих приборов.
• Уменьшение времени разработки.
• Для управления всем набором устройств требуется только один микроконтроллер.
• Возможное число подключаемых микросхем к одной шине ограничивается только предельной емкостью.
• Высокая степень сохранности данных из-за специального фильтра подавляющего всплески, встроенного в схемы.
• Простая процедура диагностики возникающих сбоев, быстрая отладка неисправностей.
• Шина уже интегрирована в саму Arduino, поэтому не нужно разрабатывать дополнительно шинный интерфейс.

Недостатки:

• Существует емкостное ограничение на линии – 400 пФ.
• Трудное программирование контроллера I2C, если на шине имеется несколько различных устройств.
• При большом количестве устройств возникает трудности локализации сбоя, если одно из них ошибочно устанавливает состояние низкого уровня.

Модуль i2c для LCD 1602 Arduino

Самый быстрый и удобный способ использования i2c дисплея в ардуино – это покупка готового экрана со встроенной поддержкой протокола. Но таких экранов не очень много истоят они не дешево. А вот разнообразных стандартных экранов выпущено уже огромное количество. Поэтому самым доступным и популярным сегодня вариантом является покупка и использование отдельного I2C модуля – переходника, который выглядит вот так:

С одной стороны модуля мы видим выводы i2c – земля, питание и 2 для передачи данных. С другой переходника видим разъемы внешнего питания. И, естественно, на плате есть множество ножек, с помощью которых модуль припаивается к стандартным выводам экрана.

Для подключения к плате ардуино используются i2c выходы. Если нужно, подключаем внешнее питание для подстветки. С помощью встроенного подстроечного резистора мы можем настроить настраиваемые значения контрастности J

На рынке можно встретить LCD 1602 модули с уже припаянными переходниками, их использование максимально упощено. Если вы купили отдельный переходник, нужно будет предварительно припаять его к модулю.

Подключение ЖК экрана к Ардуино по I2C

Для подключения необходимы сама плата Ардуино, дисплей, макетная плата, соединительные провода и потенциометр.

Если вы используете специальный отдельный i2c переходник, то нужно сначала припаять его к модулю экрана. Ошибиться там трудно, можете руководствоваться такой схемой.

Жидкокристаллический монитор с поддержкой i2c подключается к плате при помощи четырех проводов – два провода для данных, два провода для питания.

• Вывод GND подключается к GND на плате.
• Вывод VCC – на 5V.
• SCL подключается к пину A5.
• SDA подключается к пину A.

И это все! Никаких паутин проводов, в которых очень легко запутаться. При этом всю сложность реализации i2C протокола мы можем просто доверить библиотекам.

Библиотеки для работы с i2c LCD дисплеем

Для взаимодействие Arduino c LCD 1602 по шине I2C вам потребуются как минимум две библиотеки:

• Библиотека Wire.h для работы с I2C уже имеется в стандартной программе Arduino IDE.
• Библиотека LiquidCrystal_I2C.h, которая включает в себя большое разнообразие команд для управления монитором по шине I2C и позволяет сделать скетч проще и короче. Нужно дополнительно установить библиотеку После подключения дисплея нужно дополнительно установить библиотеку LiquidCrystal_I2C.h

После подключения к скетчу всех необходимых библиотек мы создаем объект и можем использовать все его функции. Для тестирования давайте загрузим следующий стандартный скетч из примера.

#include #include // Подключение библиотеки //#include // Подключение альтернативной библиотеки LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); // Указываем I2C адрес (наиболее распространенное значение), а также параметры экрана (в случае LCD 1602 - 2 строки по 16 символов в каждой //LiquidCrystal_PCF8574 lcd(0x27); // Вариант для библиотеки PCF8574 void setup() { lcd.init(); // Инициализация дисплея lcd.backlight(); // Подключение подсветки lcd.setCursor(0,0); // Установка курсора в начало первой строки lcd.print("Hello"); // Набор текста на первой строке lcd.setCursor(0,1); // Установка курсора в начало второй строки lcd.print("ArduinoMaster"); // Набор текста на второй строке } void loop() { }

Описание функций и методов библиотеки LiquidCrystal_I2C:

• home() и clear() – первая функция позволяет вернуть курсор в начало экрана, вторая тоже, но при этом удаляет все, что было на мониторе до этого.
• write(ch) – позволяет вывести одиночный символ ch на экран.
• cursor() и noCursor() – показывает/скрывает курсор на экране.
• blink() и noBlink() – курсор мигает/не мигает (если до этого было включено его отображение).
• display() и noDisplay() – позволяет подключить/отключить дисплей.
• scrollDisplayLeft() и scrollDisplayRight() – прокручивает экран на один знак влево/вправо.
• autoscroll() и noAutoscroll() – позволяет включить/выключить режим автопрокручивания. В этом режиме каждый новый символ записывается в одном и том же месте, вытесняя ранее написанное на экране.
• leftToRight() и rightToLeft() – Установка направление выводимого текста – слева направо или справа налево.
• createChar(ch, bitmap) – создает символ с кодом ch (0 – 7), используя массив битовых масок bitmap для создания черных и белых точек.

Альтернативная библиотека для работы с i2c дисплеем

В некоторых случаях при использовании указанной библиотеки с устройствами, оснащенными контроллерами PCF8574 могут возникать ошибки. В этом случае в качестве альтернативы можно предложить библиотеку LiquidCrystal_PCF8574.h. Она расширяет LiquidCrystal_I2C, поэтому проблем с ее использованием быть не должно.

Проблемы подключения i2c lcd дисплея

Если после загрузки скетча у вас не появилось никакой надписи на дисплее, попробуйте выполнить следующие действия.

Во-первых, можно увеличить или уменьшить контрастность монитора. Часто символы просто не видны из-за режима контрастности и подсветки.

Если это не помогло, то проверьте правильность подключения контактов, подключено ли питание подсветки. Если вы использовали отдельный i2c переходник, то проверьте еще раз качество пайки контактов.

Другой часто встречающейся причиной отсутствия текста на экране может стать неправильный i2c адрес. Попробуйте сперва поменять в скетче адрес устройства с 0x27 0x20 или на 0x3F. У разных производителей могут быть зашиты разные адреса по умолчанию. Если и это не помогло, можете запустить скетч i2c сканера, который просматривает все подключенные устройства и определяет их адрес методом перебора. Пример скетча i2c сканера .

Если экран все еще останется нерабочим, попробуйте отпаять переходник и подключить LCD обычным образом.

Заключение

В этой статье мы рассмотрели основные вопросы использования LCD экрана в сложных проектах ардуино, когда нам нужно экономить свободные пины на плате. Простой и недорогой переходник i2c позволит подключить LCD экран 1602, занимая всего 2 аналоговых пина. Во многих ситуациях это может быть очень важным. Плата за удобство – необходимость в использовании дополнительного модуля – конвертера и библиотеки. На наш взгляд, совсем не высокая цена за удобство и мы крайне рекомендуем использовать эту возможность в проектах.

Жидкокристаллический дисплей (LCD) мод. 1602 (даташит) - отличный выбор для ваших проектов.

Первое, что радует - низкая цена. Второе - наличие готовых библиотек под Arduino. Третье - наличие нескольких модификаций, которые в том числе идут с различными подсветками (голубая, зеленая). В этой статье рассмотрим основы подключения данного дисплея к Arduino и приведем пример небольшого проекта для отображения уровня освещенности на дисплее с использованием фоторезистора.

Контакты и схема подключения LCD 1602 к Arduino

Контакты на этом дисплее пронумерованы от 1 до 16. Нанесены они на задней части платы. Как именно они подключаются к Arduino, показано в таблице ниже.

Табл. 1. Подключение контактов LCD 1620 к Arduino

Подключение 1602 к ArduinoЕсли дисплей 1602 питается от Arduino через 5-ти вольтовой USB-кабель и соответствующий пин, для контакта контраста дисплея (3-й коннектор – Contrast) можно использовать номинал 2 кОм. Для Back LED+ контакта можно использовать резистор на 100 Ом. Можно использовать и переменный резистор – потенциометр для настройки контраста вручную.

На основании таблицы 1 и схемы, приведенной ниже, подключите ваш жидкокристаллический дисплей к Arduino. Для подключения вам понадобится набор проводников. Желательно использовать разноцветные проводники, чтобы не запутаться.

Табл. 2. Предпочтительные цвета проводников

Схема подключения LCD дисплея 1602 к Arduino:

Базовый пример программы для работы LCD 1602 с Arduino

В примере используются 0, 1, 2, 3, 4, и 5 пины Arduino для подключения соответствующих пинов 4, 6, 11, 12, 13 и 14 с дисплея 1602 (смотри табл. 1). После этого в коде для Arduino мы инициализируем lcd() следующим образом:

LiquidCrystal lcd(0, 1, 2, 3, 4, 5);

Этот кусок кода объясняет Arduino, как именно подключен LCD дисплей.

Весь соурс файл проекта метеостанции, в которой используется дисплей LCD 1602 можно скачать по этой ссылке .

LCD 1602A, Arduino и датчик освещенности (фоторезистор)

В примере мы рассмотрим подключение модификации дисплея - 1602A и фоторезистора. В результате данного проекты мы сможем отображать на дисплее числовые значения, пропорциональные интенсивности освещения.

Данный пример будет хорошим стартом для начинающих разбираться с Arduino. Стоит обратить внимание, что у дисплея 1602 существуют различные модификации. Соответственно, расположение контактов на них могут несколько отличаться.

Необходимые материалы

• 1 Arduino UNO;
• 1 макетная плата (63 рельсы);
• 1 датчик освещенности (фоторезистор);
• 1 потенциометр на 50 кОм;
• 1 LCD дисплей 1602A;
• 1 резистор на 10кОм;
• 1 рельса коннекторов (на 16 пинов);
• 1 USB кабель.

LCD Дисплей 1602A

Дисплеи, как правило, продаются без распаянных коннекторов. То есть, паяльник в руках придется подержать. Вам понадобится 16 пинов. Запаивайте со стороны коротких ног, длинные оставляйте для дальнейшего подключения к плате или другим периферийным устройствам.

После распайки можете устанавливать дисплей на макетной плате. Желательно, на самой нижней дорожке, чтобы у вас осталась возможность соединять дисплей через дополнительные коннекторы с платой.

Подключение дисплея 1602A к Arduino

Первое что необходим о – запитать дисплей. Подключите два кабеля от +5 вольт и земли к соответствующим рядам плюс-минус на макетной плате.

Подключите: пин на 5 вольт (5V) с Arduino к одной из дорожек макетной платы.

Подключите: пин Земля (GND) Arduino к другой дорожек (макетной платы).

После этого подключаем питание экрана и его подсветку к дорожкам, на макетной плате, на которых у нас получается 5 вольт и минус.

Подключите: дорожку GND (минус) на макетной плате к 1 пину на LCD экране (он обозначен как VSS).

Подключите: дорожку 5 вольт (плюс) на макетной плате ко 2 пину на LCD экране (он обозначен как VDD).

Подключите: дорожку 5 вольт (плюс) на макетной плате к 15 пину на LCD экране (он обозначен как A).

Подключите: дорожку GND (минус) на макетной плате к 16 пину на LCD экране (он обозначен как K).

Подключаем нашу Arduino к персональному компьютеру через USB-кабель и вуаля! Экран должен включиться.

Следующий шаг – подключение потенциометра для регулировки контрастности дисплея. В большинстве гайдов, используется потенциометр на 10 кОм, но 50 кОм тоже подойдет. Из-за большего диапазона значений сопротивлений на выходе потенциометра, более точная настройка становится сложнее, но для нас в данном случае это не критично. Установите потенциометр на макетной плате и подключите три его пина.

Подключите: первый пин на потенциометре к минусу на макетке.

Подключите: средний пин потенциометра к 3 пину на дисплее (он обозначен как V0).

Подключите: третий пин на потенциометре к плюсу на макетке.

После подачи питания на плату через USB-кабель, на дисплее первый ряд должен заполниться прямоугольниками. Если вы их не увидели, немного проверните ручку потенциометра слева направо, чтобы отрегулировать контраст. В дальнейшем, когда мы будем отображать числовые значения на экране, вы сможете более точно отрегулировать контрастность. Если ваш дисплей выглядит примерно так, вы все делаете верно:

Продолжим. Теперь нам надо обеспечить обмен данными между Arduino и LCD дисплеем 1602A для отображения символов.

Для этого подключите 4 пин дисплея (RS) к 7 пину Arduino (желтый коннектор). 5 пин дисплея (RW) – к ряду пинов земля на макетке (черный кабель).

6 пин дисплея (E) – к 8 пину Arduino (ШИМ).

11 пин дисплея (D4) – к 9 пину Arduino (ШИМ).

12 пин дисплея (D5) – к 10 пину Arduino (ШИМ).

13 пин дисплея (D6) – к 11 пину Arduino (ШИМ).

14 пин дисплея (D7) – к 12 пину Arduino (ШИМ).

Программа для Arduino IDE – отображение надписи на дисплее 1602A

Представленный ниже кусок кода достаточно скопипастить в Arduino IDE и загрузить на плату:

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11 , 12);

lcd.begin(16, 2);

lcd.setCursor(0,1);

lcd.write("LIGHT: ");

После загрузки программы на плату, на дисплее во второй строке отобразится следующая надпись:

Своеобразный "hello world!" на LCD 1602A запущен. Я вас поздравляю.

Подключаем фоторезистор и заливаем всю программу в Arduino

Теперь подключим фоторезистор. Подключите три провода к свободным рельсам на макетной плате (условно пронумеруем их 1, 2, 3). Оставьте в рельсах немного места для самого датчика освещенности и резистора.

Рельсу GND с макетной платы подключаем к рельсе 1. A0 (аналоговый вход) с Arduino - к рельсе 2. 5 вольт с макетной платы - к рельсе 3.

Дальше подключаем наш датчик и резистор к подготовленным рельсам. Какие именно ноги идут к земле, а какие - к питанию для нашего датчика освещенности и резистора неважно (в отличие от, например, светодиода, в котором есть катод и анод). Так что тут не перепутаете.

Датчик освещенности подключаем к рельсе 1 и рельсе 2. Резистор – к рельсе 2 и к рельсе 3.

Теперь вернемся к нашей программе и добавим несколько строк в пустующее пока что тело функции loop():

int sensorValue = analogRead(A0);

lcd.setCursor(7,1);

lcd.print(sensorValue);

После заливки на Arduino окончательной версии нашей программы, на дисплее будут отображаться текущие значения уровня освещенности.

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

Технические параметры

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

Описание дисплея

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

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

На лицевой части модуля располагается LCD дисплей и группа контактов.

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

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

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

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

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

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

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

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

Скачать программу

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

Инструкция

Действие ультразвукового дальномера HC-SR04 основано на принципе эхолокации. Он излучает звуковые импульсы в пространство и принимает отражённый от препятствия сигнал. По времени распространения звуковой волны к препятствию и обратно определяется расстояние до объекта.
Запуск звуковой волны начинается с подачи положительного импульса длительностью не менее 10 микросекунд на ножку TRIG дальномера. Как только импульс заканчивается, дальномер излучает в пространство перед собой пачку звуковых импульсов частотой 40 кГц. В это же время запускается алгоритм определения времени задержки отражённого сигнала, а на ножке ECHO дальномера появляется логическая единица. Как только датчик улавливает отражённый сигнал, на выводе ECHO появляется логический ноль. По длительности этого сигнала ("Задержка эхо" на рисунке) определяется расстояние до объекта.
Диапазон измерения расстояния дальномера HC-SR04 - до 4 метров с разрешением 0,3 см. Угол наблюдения - 30 градусов, эффективный угол - 15 градусов. Ток потребления в режиме ожидания 2 мА, при работе - 15 мА.

Питание ультразвукового дальномера осуществляется напряжением +5 В. Два других вывода подключаются к любым цифровым портам Arduino, мы подключим к 11 и 12.

Теперь напишем скетч, определяющий расстояние до препятствия и выводящий его в последовательный порт. Сначала задаём номера выводов TRIG и ECHO - это 12 и 11 пины. Затем объявляем триггер как выход, а эхо - как вход. Инициализируем последовательный порт на скорости 9600 бод. В каждом повторении цикла loop() считываем дистанцию и выводим в порт.
Функция getEchoTiming() генерирует импульс запуска. Она как раз создаёт ток 10 мксек импульс, который является триггером для начала излучения дальномером звукового пакета в пространство. Далее она запоминает время от начала передачи звуковой волны до прихода эха.
Функция getDistance() рассчитывает дистанцию до объекта. Из школьного курса физики мы помним, что расстояние равно скорость умножить на время: S = V*t. Скорость звука в воздухе 340 м/сек, время в микросекундах мы знаем, это "duratuion". Чтобы получить время в секундах, нужно разделить на 1.000.000. Так как звук проходит двойное расстояние - до объекта и обратно - нужно разделить расстояние пополам. Вот и получается, что расстояние до объекта S = 34000 см/сек * duration / 1.000.000 сек / 2 = 1,7 см/сек / 100, что мы и написали в скетче. Операцию умножения микроконтроллер выполняет быстрее, чем деления, поэтому "/ 100" я заменил на эквивалентное "* 0,01".

Также для работы с ультразвуковым дальномером написано множество библиотек. Например, вот эта: http://robocraft.ru/files/sensors/Ultrasonic/HC-SR04/ultrasonic-HC-SR04.zip. Установка библиотеки происходит стандартно: скачать, разархивировать в директорию libraries , которая находится в папке с Arduino IDE. После этого библиотекой можно пользоваться.
Установив библиотеку, напишем новый скетч. Результат его работы тот же - в мониторе последовательного порта выводится дистанция до объекта в сантиметрах. Если в скетче написать float dist_cm = ultrasonic.Ranging(INC); , то дистанция будет отображаться в дюймах.

Итак, мы с вами подключили к Arduino ультразвуковой дальномер HC-SR04 и получили с него данные двумя разными способами: с использованием специальной библиотеки и без.
Преимущество использования библиотеки в том, что количество кода значительно сокращается и улучшается читаемость программы, вам не приходится вникать в тонкости работы устройства и вы сразу же можете его использовать. Но в этом же кроется и недостаток: вы хуже понимаете, как работает устройство и какие в нём происходят процессы. В любом случае, каким способом пользоваться - решать только вам.

В этой инструкции показано, как подключать к Arduino и использовать LCD экраны на 16х2 и 20х4.

Эти экраны имеют встроенную подсветку на базе маломощного светодиода, работают от +5 В. Для подключения этих жидкокристаллических экранов понадобится 6 контактов. Можно использовать любые пины на вашем Arduino!

Инструкция написана на основании LCD экранов от компании Adafruit - blue&white 16x2, RGB 16x2 LCD, и blue&white 20x4, RGB 20x4. Если вы используете ЖК экран от другого производителя, нет 100% гарантии, что он сработает (хотя в 99% случаев все работает).

Символьные и графические LCD - в чем разница?

Существует огромное количество разных ЖК экранов. В этой статье мы рассмотрим символьные (character) LCD. Подобные экраны - отличный вариант для отображения текста. Можно настроить и отображение иконок, но размер этих иконок не должен превышать 7 пикселей (очень маленькие!).

На фото ниже показан пример работы LCD монитора на 16 символов с двумя строками:

Если вы присмотритесь повнимательнее, вы увидите маленькие прямоугольники, в которых отображаются символы. Каждый прямоугольник - это отдельная сетка пикселей. Для сравнения, ниже показан графический (graphical) LCD экран:

На графическом жидкокристаллическом дисплее одна большая сетка пикселей (в данном примере - 128х64). На нем можно отобразить текст, но лучше выводить изображения. Графические LCD обычно больше по размерам, на них больше контактов для подключения, использовать их несколько сложнее, чем текстовые.

В этой статье мы рассмотрим только текстовые/символьные экраны!

Разные модели LCD экранов

После того, как мы ограничили тип рассматриваемых экранов, рассмотрим, какие они бывают.

Несмотря на то, что они используются только для отображения текста, существуют разные модели и форм-факторы: в левом верхнем углу ЖК экран 20x4 с белым текстом на синем фоне, в правом верхнем - 16x4 с черным текстом на зеленом фоне, слева внизу - 16x2 с белым текстом на синем фоне и 16x1 с черным текстом на сером фоне.

Хорошая новость: все эти экраны взаимозаменяемы. Если вы настроили один из них, вы можете заменить его на другую модель. Скетч Arduino придется немного изменить, но подключение одинаковое!

В этой части мы используем LCD экраны с одной рельсой и 16 контактами для подключения (смотрите фото выше). Есть и LCD с 2 рельсами по 8 контактов для подключения (на рисунке ниже).

Подключить вторую модель к беспаечной монтажной плате сложнее.

Подключение символьного LCD экрана к Arduino

Устанавливаем рельсы контактов

Помимо LCD экрана вам понадобится дополнительная обвязка. Во-первых - потенциометр на 10 КОм. С помощью потенциометра мы будем настраивать контрастность дисплея. На каждом ЖК экране различные настройки контрастности, так что без регулировки не обойтись. Кроме того, вам понадобится рельса контактов 0.1".

Если рельса с контактами слишком длинная, лишние контакты модно просто отрезать!

Вам надо припаять контакты к ЖК дисплею.

При пайке будьте предельно осторожны, не повредите ваш Breadboard ! Можете сначала "прихватить" первый и 16 контакты, а потом уже припаять остальные.

Питание и подсветка

Подключаем питание и подсветку

	Пояснения
	Мы начинаем подбираться к интересным вещам! Установите ваш LCD на breadboard.
	Макетную плату запитываем от нашего Arduino. Подключите +5V к красной рельсе, а Gnd - к синей.
	После этого подключим подсветку нашего LCD экрана. Подключите контакт 16 к gnd, а пин 15 - к +5V. На большинстве ЖК экранов предусмотрены резисторы для подсветки. Если же на вашем модуле резисторов не оказалось, придется добавить один между 5V и пином 15. Для расчета номинала резисторов, уточните максимальный ток для питания подсветки и примерное значение падения напряжения из даташита. Отнимите значение падения напряжения от 5 В, после этого разделите на максимальную силу тока и округлите к ближайшему большему стандартному значению номинала резистора. Например, если падение напряжения составляет 3.5 В, а сила тока 16 мА, номинал резистора будет равен: (5 - 3.5)/0.016 = 93.75 Ом, или 100 Ом после округления к стандартному значению. Если вы не можете найти даташит, используйте резистор на 220 Ом. Правда, в этом случае подсветка может быть достаточно бледной.
	Подключите ваш Arduino к питанию. Подсветка должна загореться.

Кстати, на некоторых дешевых LCD экранах подсветка не предусмотрена!

Схема для настройки контраста

Цепь для настройки контраста

	Пояснения
	Устанавливаем потенциометр. На фото он находится справа от пина 1.
	Подключите одну сторону потенциометра к +5V, а вторую - к Gnd. Средний контакт потенциометра подключите к 3 пину на LCD.
	Теперь подключаем логику нашего экрана - это отдельная от подсветки цепь! Пин 1 идет к Gnd, а пин 2 - к +5V.
	Включите ваш Arduino. Если на LCD Мониторе предусмотрена подсветка, она должна загореться. Покрутите ручку потенциометра, чтобы увидеть первую прямоугольники пикселей на первой строке.

Если все сработало, поздравляем. Это значит, что логика, подсветка и контраст работают! Если не получилось, не переходите к следующим шагам инструкции, пока не выясните, в чем ошибка!

Окончательное подключение

От D0 до D7, RS, EN, и RW. D0-D7 - это контакты, на которых хранится значения, передаваемые на дисплей. Контакт RS сообщает контроллеру, будем ли мы отображать данные (например, ASCII символ) или это управляющий байт (например, смена положения курсора). Контакт EN - это сокращение от "enable" (доступно), с помощью этого контакта мы сообщаем LCD, когда данные готовы для считывания. Контакт RW используется для установки направления - мы хотим отобразить (обычно) или считать (используется реже) данные с дисплея.

Не все эти контакты надо подключать к Arduino. Например, использовать RW не надо, если мы только отображаем данные на экране, так что его достаточно "подтянуть" к контакту Gnd. Кроме того, можно обмениваться данными с LCD экраном, используя 4 контакта вместо 8. Вероятно, возникает закономерный вопрос, в каких случаях используют 8 контактов? Скорее всего, это влияет на скорость передачи данных. То есть, используя 8 контактов вместо 4, вы можете увеличить скорость обмена информацией в 2 раза. В данном случае, скорость не важна, так что мы используем 4 контакта для подключения LCD к Arduino.

Итак, нам понадобятся 6 контактов: RS, EN, D7, D6, D5, и D4.

Для работы с LCD экраном, будем использовать библиотеку LiquidCrystal library, которая значительно облегчает процесс настройки пинов. Одно из достоинств этой библиотеки: вы можете использовать любые пины на Arduino для подключения контактов ЖК дисплея. Так что по окончанию этого гайда вы сможете легко заменить контакты, если это критично для вашего проекта.

Окончательное подключение дисплея

	Пояснения
	Как упоминалось выше, мы не будем использовать пин RW, так что "подтягиваем" его к земле. Это пин 5.
	После подключаем RS - это пин #4. Мы используем коричневый провод для его подключения к цифровому контакту #7 на Arduino.
	Белым проводом подключаем контакт EN - пин #6 к цифровому пину digital #8 на Arduino.
	Подошла очередь к контактам data. DB7 - это пин #14 на LCD. Он подключается оранжевым проводом к пину #12 на Arduino.
	Осталось три контакта data, DB6 (пин #13 желтый), DB5 (пин #12 зеленый) и DB4 (пин #11 синий). Они подключаются к пинам #11, 10 и 9 на Arduino соответственно.
	В результате Подключения у вас получится что-то похожее на фото слева.

Используем символьный LCD

Пришло время загрузить скетч на Arduino для управления LCD экраном. Библиотека LiquidCrystal library установлена в Arduino IDE по умолчанию. Так что нам достаточно загрузить один из примеров и немного подкорректировать в соответствии с теми пинами, которые мы использовали для подключения.

Откройте скетч File→Examples→LiquidCrystal→HelloWorld.

Обновляем информацию о пинах. Ищем следующую строку:

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

И меняем ее на:

Теперь можете компилировать и загружать скетч на Arduino.

Если надо, настройте контраст

Естественно, вы можете использовать ЖК дисплей с любыми размерами. Например, на фото ниже показана работа LCD 20x4.

Или черный текст на зеленом фоне:

Одно из достоинств экранов с черным текстом на зеленом фоне - возможность отключения подсветки.

Задействуем насколько строк

Давайте разберемся, как ЖК экран обрабатывает длинные сообщения и задействует несколько строк. Например, если вы измените следующую строку:

lcd.print("hello, world!");

На следующую:

lcd.print("hello, world! this is a long long message");

LCD дисплей 16x2 обрежет все после 16-го символа:

Но LCD дисплей 20x4 перенесет не отображенные символы с первой строки на третью (вторая строка продолжится на четвертой). Не очень удобно, но на этом этапе придется смириться. Так что при отображении длинных строк, считайте символы, чтобы не превысить допустимую длину.

LCD с RGB подсветкой

Эти экраны работают так же как и обычные, но для подсветки установлены три светодиода (красный, зеленый, синий), так что вы можете использовать разные цвета подсветки.

После подключения LCD и его проверки в соответствии с инструкциями выше, подключите светодиоды к ШИМ аналоговым пинам вашего Arduino для точной настройки цвета. Если вы используете Arduino Uno, у вас должно было остаться три свободных ШИМ контакта. подключите красный светодиод (16 контакт на LCD) к Digital 3, зеленый светодиод (контакт 17) - к Digital 5, а синий светодиод (18 контакт на LCD) - к digital 6. На LCD модуле уже предусмотрены резисторы, так что подключать дополнительные не надо.

Теперь загрузите приведенный ниже скетч на Arduino.

// включаем в скетч библиотеки:

#include

#include

#define REDLITE 3

#define GREENLITE 5

#define BLUELITE 6

// объявляем количество контактов, которые используем

// для передачи данных

LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12);

// яркость можно изменять в диапазоне 0 -> 255

int brightness = 255;

// настраиваем количество столбцов и строк на LCD:

lcd.begin(16, 2);

// отображаем сообщение на LCD.

lcd.print("RGB 16x2 Display ");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print(" Multicolor LCD ");

pinMode(REDLITE, OUTPUT);

pinMode(GREENLITE, OUTPUT);

pinMode(BLUELITE, OUTPUT);

brightness = 100;

for (int i = 0; i < 255; i++) {

setBacklight(i, 0, 255-i);

for (int i = 0; i < 255; i++) {

setBacklight(255-i, i, 0);

for (int i = 0; i < 255; i++) {

setBacklight(0, 255-i, i);

void setBacklight(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b) {

// настраиваем красный светодиод - он ярче остальных!

r = map(r, 0, 255, 0, 100);

g = map(g, 0, 255, 0, 150);

r = map(r, 0, 255, 0, brightness);

g = map(g, 0, 255, 0, brightness);

b = map(b, 0, 255, 0, brightness);

// общий анод, так что инвертируем!

r = map(r, 0, 255, 255, 0);

g = map(g, 0, 255, 255, 0);

b = map(b, 0, 255, 255, 0);

Serial.print("R = "); Serial.print(r, DEC);

Serial.print(" G = "); Serial.print(g, DEC);

Serial.print(" B = "); Serial.println(b, DEC);

analogWrite(REDLITE, r);

analogWrite(GREENLITE, g);

analogWrite(BLUELITE, b);

Результат работы данного скетча приведен на видео ниже

Команда createChar

Вероятно, вы захотите использовать специальные символы. Например, если вы разрабатываете проект с использованием датчика температуры (термопары), вам пригодится символ (°).

Реализовать это можно с помощью команды createChar. Кроме того, вам может пригодиться отличный веб-сайт, который выполнит за вас всю грязную работу по созданию новых символов !

Оставляйте Ваши комментарии, вопросы и делитесь личным опытом ниже. В дискуссии часто рождаются новые идеи и проекты!