Подключение LCD экрана LCM1602 с I2C к Arduino. LCD I2C модуль подключение к Arduino Подключение дисплея 1602 i2c
В этой статье расскажу, как использовать интерфейсный модуль I2C для управления LCD дисплеем (2×16 / 20х4) с помощью Arduino. Данный модуль позволяет уменьшить количество используемых выводов контроллера, вместо 8 или 4-битного соединения, требуется только 2 вывода (SDA и SCL).
Технические параметры
Поддержка дисплеев: LCD 16×02 / 20×04
Дополнительно: регулировка контрастности
Напряжение питания. 5В
Интерфейс: I2C
Габариты: 54мм x 19мм x 15мм
Общие сведения интерфейсного модуля I2C
Поскольку количество контактов на контроллерах Arduino ограничено и часто при использовании различных датчиков и модулей они заканчиваются, появляется необходимость в их экономии, для этих случай разработан этот модуль, с его помощью можно реализовать передачу по двум контактам (SDA и SCL).
Теперь немного о самом модуле, построен он на микросхеме PCF8574T. Резисторы R8 (4.7кОм) и R9 (4.7кОм) необходимы для подтяжки линий SDA и SCL, в идеале при подключении двух и более устройств по шине I2C необходимо использовать подтяжку только на одном устройств, позже напишу почему. На плате предусмотрены три перемычки (по схеме видно что линии A0, A1, A2 подтянуты к питанию через резисторы R4, R5, R6), необходимы они для смены адресации устройства, всего их 8 вариантов. Изменение адресации дает нам возможность подключения до восьми устройств по шине IC2 c микросхемой PCF8574T, варианты адресов показаны на рисунке (по умолчанию адрес устройства 0x27). Так же модуль оснащен потенциометром R11 с его помощью можно изменить контрастность LCD дисплея.
Для соединения на модуле расположено три группы контактов:
Первая группа:
SCL: линия тактирования (Serial CLock)
SDA: линия данных (Serial Dфta)
VCC: «+» питание
GND: «-» питание
Вторая группа:
VSS: «-» питание
VDD: «+» питание
VO: Вывод управления контрастом
RS: Выбор регистра
RW: Чтение/запись (режим записи при соединении с землей)
E: Еnable (строб по спаду)
DB0-DB3: Младшие биты интерфейса
DB4-DB7: Старшие биты интерфейса
A: «+» питания подсветки
K: «-» питания подсветки
Третья группа: (по умолчанию установлена перемычка)
VCC:
A от LCD:
Подключение к Arduino
Необходимые детали:
Arduino UNO R3 x 1 шт.
LCD-дисплей 1602A (2×16, 5V, Синий) x 1 шт.
Интерфейсный модуль I2C, IIC, TWI для LCD x 1 шт.
Провод DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-M (Female — Male) x 1 шт.
Кабель USB 2.0 A-B x 1 шт.
Подключение
:
Первым делом, припаиваем модуль I2C к LCD дисплею, затем необходимо подключить дисплей к Arduino UNO. Для этого воспользуемся проводками DuPont, подключение осуществляем по таблице ниже.
Для наглядности, приведу еще одну схему.
Для этого эксперимента необходимо скачать и установить библиотеку «LiquidCrystal_I2C». Затем скопируйте и вставьте этот пример кода в окно программы IDE Arduino и загрузите в контроллер.
/*
Тестировалось на Arduino IDE 1.6.11
Дата тестирования 15.09.2016г.
*/
#include
Скачать программу
Если Вы правильно все сделали, но никаких символов на дисплее нет, попробуйте увеличить контрастность потенциометром.
Ссылки
Скачать библиотеку LiquidCrystal_I2C Документация на микросхему PCF8574T Документация к LCD1602A
Купить на Aliexpress
Плата разведена таким образом, чтобы ее можно было сразу скрестить с ЖК дисплеем. На вход подается питание и линии I2C. На плате сразу установлены подтягивающие резисторы на линиях SCL и SDA, потенциометр для регулировки контрастности и питание самого дисплея.
Джампер справа включает/отключает подсветку. Далее вооружившись тестером была составлена следующая табличка.
После изучения модуля было выявлено что P3
управляет подсветкой. Если джампер установлен, то 1 включает подсветку, а 0 выключает. При снятом джампере подсветка всегда выключена. Далее было принято решение дополнить библиотеку axlib функциями для работы с шиной I2C(программная реализация) и функциями для управления микросхемой PCF8574. В двух словах как работает модуль. Для того чтобы вывести параллельно байт, для этого нужно послать в шину I2C адрес микросхемы (по умолчанию он равен 0x4E. Так же можно менять адрес методом впаивания перемычек на плате и меняя значение трех младших разрядов адреса), затем после получения ACK посылается байт данных. После того как микросхема отвечает ACK, байт появляется на параллельном порту микросхемы. Для управления ЖК дисплеем я взял функции из библиотеки axlib и немного переделал их для работы с шиной I2C.
#include
BYTE pcf8574_test(BYTE add)
{
BYTE ask = ACK;
add &= 0xFE;
i2c_start();
ask = i2c_send_byte(add);
i2c_stop();
return ask;
}
Первая функция была написана для проверки наличия устройства на шине. В принципе ее можно применять для поиска любого устройства находящегося на шине. Функция принимает адрес искомого устройства и если оно отвечает, то возвращает ноль. Если устройство с таким адресом нет на шине, то вернет единицу.
BYTE pcf8574_byte_out(BYTE data, BYTE add)
{
BYTE ask = ACK;
add &= 0xFE;
i2c_start();
ask = i2c_send_byte(add);
if(!ask) ask = i2c_send_byte(data);
i2c_stop();
return ask;
}
Эта функция уже заточена чисто под данную микросхему. В качестве аргументов ей передаются байт для передачи в шину и адрес микросхемы. Функция сначала запросит микросхему по адресу, а затем пошлет байт. Если микросхема получила байт и ответила ACK, то функция закончит работу с микросхемой и вернет ноль как удачная посылка байта. А микросхема в это время выведет этот байт в свой параллельный порт. Иначе получим NACK и вернем единицу, передача провалилась.
BYTE pcf8574_str_out(BYTE *data, BYTE col, BYTE add)
{
BYTE ask = ACK;
add &= 0xFE;
i2c_start();
ask = i2c_send_byte(add);
for(BYTE i=0; i
void com(BYTE com)
{
com |= 0x08; // Р3 в единицу, дабы горела подсветка
pcf8574_byte_out(com, ADD); // Вывод данных
com |= 0x04; // Е в единицу
pcf8574_byte_out(com, ADD); // Вывод данных
com &= 0xFB; // Е в ноль
pcf8574_byte_out(com, ADD); // Вывод данных
}
Эта функция передает только команды дисплею. Отсюда появилась первая строка с логическим сложением команды с 0х08. Эта бяка нужна из-за того что мы передаем байт не прямо в порт ЖК дисплея, а через наш ретранслятор. То есть если мы подали байт, а потом нам нужно вывести только один бит, то соизвольте к предыдущему байту присвоит нужный бит и уже его снова отправить в порт. Вот такая заморочка. Сложение с 0х08 необходимо для постоянного удержания единицы на третьем разряде. Помните про подсветку? Вот именно это сложение и включает подсветку. После вызываем функцию передачи байта в шину. О ней написано выше. Затем передаем байт по шине в микросхему. Далее следует выставить в единицу Е, чем собственно занимается логическое сложение байта с 0х04. После обнуление Е. Таким образом можно послать любую команду дисплею лишь передав в качестве аргумента саму команду.
void init(void)
{
_delay_ms(30); // Пауза после подачи питания
com(0x30); // Переход в 4-х битный режим
_delay_us(40); // Задержка для выполнения команды
com(0x30); // Переход в 4-х битный режим
_delay_us(40); // Задержка для выполнения команды
com(0x30); // Переход в 4-х битный режим
_delay_us(40); // Задержка для выполнения команды
com(0x20); // Переход в 4-х битный режим
_delay_us(40); // Задержка для выполнения команды
com(0x20); // Установка параметров
com(0x80); // Установка параметров
com(0x00); // Выключаем дисплей
com(0x80); // Выключаем дисплей
com(0x00); // Очищаем дисплей
com(0x10); // Очищаем дисплей
com(0x00); // Устанавливаем режим ввода данных
com(0x60); // Устанавливаем режим ввода данных
com(0x00); // Включаем дисплей с выбранным курсором
com(0xC0); // Включаем дисплей с выбранным курсором
}
Эта функция занимается лишь инициализацией дисплея. Последовательность команд взята из даташита на ЖК дисплей.
void char_out(BYTE data)
{
BYTE data_h = ((data & 0xF0) + 0x09);
BYTE data_l = ((data // Передача старших 4 бит
data_h |= 0x04;
pcf8574_byte_out(data_h, ADD); // Передача старших 4 бит
data_h &= 0xF9;
pcf8574_byte_out(data_h, ADD); // Передача старших 4 бит
pcf8574_byte_out(data_l, ADD); // Передача младших 4 бит
data_l |= 0x04;
pcf8574_byte_out(data_l, ADD); // Передача младших 4 бит
data_l &= 0xF9;
pcf8574_byte_out(data_l, ADD); // Передача младших 4 бит
}
Эта функция передает данные ЖК дисплею. Выполняется так же как и команды за исключением того, что передача байта идет сначала старшим полубайтом, а затем младшим. А остальное тоже самое.
void str_out(BYTE *str)
{
while((*str) != "\0")
{
char_out(*str);
str++;
}
}
Ну, а эта функция чисто для передачи строки дисплею. Собственно к нашей теме она никакого отношения не имеет.
Проект для AtmelStudio 6.2
Грамотный 01.08.15 17:11
Запятая пропущена. Правильно: "ПРИВЕТ, МИР!" И сей девайс заточен не только для HD44780. Подтягивающие резисторы ставятся со стороны мастера. Согласно спецификации, запись данных в контроллер LCD идет по спаду Е. Отсюда первая же функция упрощается: void com(BYTE com) { com |= 0x08; // подсветка pcf8574_byte_out(com | 0x04, ADD);// Вывод данных pcf8574_byte_out(com, ADD); // Е в ноль } Да и остальные тоже существенно меньше могут быть. Например, void char_out(BYTE data) будет всего из двух вызовов, и уж тем более без дополнительных переменных. Инициализация LCD выполнена с нарушениями спецификации таймингов.
Алексей 02.08.15 19:11
Из-за отсутствия запятой, дисплей не пострадает. Сей девайc как раз заточен именно под дисплеи с таким, либо аналогичным контроллером. А вот именно микросхема действительно простой расширитель порта. По поводу Е я согласен. Дополнительные переменные нужны. Если передать функции аргумент с выполнением неких действий с логикой, могут возникнуть глюки. Уже с таким сталкивался. Инициализация выполняется без нарушений тайменгов. В документации сказано, что между командами ставиться пауза 40 мкс. Из-за того что передача идет по шине i2c, а та в свою очередь программная и медленная, то периоды выполняются с лихвой. Если все же Вам не лень, то напишите свой вариант и пришлите мне. Я его опубликую. В конце концов данный сайт предназначен на любительскую аудиторию и каждый кто хочет может высказать свое мнение и видение на жизнь МК.
Алексей 06.08.15 09:14
Добавлены тайменги при инициализации дисплея по замечанию уважаемого "Грамотного"
Дмитрий 14.06.16 21:57
Здравствуйте Алексей.Можно в генератор кода добавить библиотеку для работы с PCF8574.
Алексей 14.06.16 22:32
Я подумаю.))
ruslan 21.12.16 19:54
Алексей 21.12.16 21:53
О да. Особенно код на асме. Ардуинщики оценят по полной)))
Пы.сы.
Даже если не взирать на асм, то там прога написана под PIC контроллер. Для AVRщиков это "очень" полезная информация? особенно начинающим))) Я ничего не имею против PIC, но даже асм у PIC и AVR разный. А по поводу подробностей работы ЖК дисплея, то можно глянуть ))) Правда я ее еще писал под CVAVR но все команды разобраны и разложены по полочкам. Но в любом случае решайте сами где понятнее написано))) Автор пишет, читатель выбирает.
GeK 04.01.17 12:52
"I2C адрес микросхемы (по умолчанию он равен 0x4E"
Старшие 4 бита адреса фиксированы,
префикс У PCF8574 равен 0100, а у PCF8574A - 0111
Младшие 3 бита зависят от состояния входов микросхемы A2-A0. По умолчанию все 3 перемычки разомкнуты, соответственно адрес микросхемы принимает значение 0111111.
// A2 A1 A0 PCF8574 PCF8574A
// 1 1 1 0x20 0x38
// 1 1 0 0x21 0x39
// 1 0 1 0x22 0x3A
// 1 0 0 0x23 0x3B
// 0 1 1 0x24 0x3C
// 0 1 0 0x25 0x3D
// 0 0 1 0x26 0x3E
// 0 0 0 0x27 0x3F
Алексей 04.01.17 14:27
Что-то вы перепутали.
Выписка из документации на микросхему
0b01001110 это 0x4E
Так что тут все верно. А если нужно сменить адрес, то всего лишь нужно его поменять в дефайне.
Юрий 14.12.17 21:26
Доброго времени суток! А можно еще код функции lcdgotoxy и lcdclear для работы с переходником на PCF8574.
Александр 20.05.18 18:14
Доброго времени суток! как вы выводите русский текст.
Алексей 20.05.18 23:04
Это отечественный дисплей от фирмы МЭЛТ. У него в памяти зашита кириллица.
Александр 21.05.18 04:55
Доброго времени суток! Я пиши как у вас в Проект для AtmelStudio 6.2 " ЁPҐBET MҐP!" то выводит нормально
а если пиши "ПРИВЕТ МИР!" выводит ерунду всякую. у меня два
варианта дисплеев у одного зашита кириллица. второй китайский.
Алексей 21.05.18 09:22
Я бы для начала написал бы тестовою программу. Перебор всей памяти с выводом на дисплей символов и их адресов. А потом уже выеснять в чем проблема. Скорее всего таблица символов не совпадает с таблицей ascii.
Андрей 03.09.18 08:32
День Добрый!
А схемку под Proteus не можете подкинуть?
Андрей 03.09.18 10:22
Или в Proteuse никто не проверял?
Андрей 03.09.18 10:56
Разобрался main_init
Павел 30.05.19 23:35
Любопытная вещь, адрес дисплея 0х4Е, а если тот же дисплей подключить к ардуинке то адрес 0х27
Павел 31.05.19 11:04
Спасибо огромное за Вашу работу! Перерыл весь интернет, ни один из приведенных примеров кроме Вашего не заработал. Единственное, в архиве проекта в функции инициализации дисплея не прописаны задержки _delay_, и он соответственно не работает
Алексей 01.06.19 09:52
Ну это больше демонстрационный проект. По хорошему нужно библиотеку axlib переписывать, но с учетом того что STM32 и STM8 двигается семимильными шагами, смысла в AVR уже нет вообще.
Павел 05.06.19 12:57
У STM нет DIP корпусов, сложнее делать печатные платы. Для моих проектов возможностей AVR хватает с запасом, на одной Atmega 8 очень много можно уместить
Алексей 05.06.19 15:20
Да, но сколько стоит Atmega8 и stm8s003)))
Дмитрий 07.06.19 00:41
Здравствуй, Алексей.
Подскажи, пожалуйста, как нужно читать из pcf8574 состояние порта?
Хочу сделать внешний блок, 8 GPIO по шине i2c - саме оно.
Дмитрий 07.06.19 17:56
Сам себе отвечу
Функция возвращает байт - состояние портов микросхемы
uint8_t pcf8574_byte_rcv(uint8_t addr)
{
uint8_t ask = ACK;
addr |= 0b01; //READ
uint8_t data=0;
i2c_start();
ask = i2c_send_byte(addr);
if(!ask) data = i2c_read_byte(NACK);
i2c_stop();
Return data;
}
Павел 07.06.19 20:37
Сколько стоит, 150 рублей, по цене релюшки в общем), а как вы разводите платы под STM? ЛУТ ненадежен, ЧПУ фрезер не уверен что возьмет (не пробовал)
LCD I2C модуль позволить подключить символьный дисплей к плате Arduino всего по двум сигнальным проводам.
Используемые компоненты (купить в Китае):
. Управляющая плата
. Соединительные провода
Основные технические характеристики:
Дисплей: Символьный 16х02 либо 20x04
. Подсветка: Синяя c белыми символами
. Контраст: Настраивается потенциометром
. Напряжение питания: 5В
. Интерфейс: I2C
. I2C адрес: 0x27
. Размеры: 82мм x 35мм x 18мм
Подключение к Arduino
Модуль оборудован четырех-пиновым разъемом стандарта 2.54мм
SCL : последовательная линия тактирования (Serial CLock)
SDA : последовательная линия данных (Serial DAta)
VCC : "+" питания
GND : "-" питания
Выводы отвечающие за интерфейс I2C на платах Arduino на базе различных контроллеров разнятся
Для работы с данным модулем необходимо установить библиотеку LiquidCrystal_I2C1602V1
Скачиваем, распаковываем и закидываем в папку libraries в папке Arduino. В случае, если на момент добавления библиотеки, Arduino IDE была открытой, перезагружаем среду.
Переходим непосредственно к скетчу. В данном примере выведем стандартный "Hello, world!" и для адрес нашего сообщества.
пример программного кода:
#includeСоздание 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. Данный способ частично, ограничение в 7 символов, поможет решить проблему вывода.
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 // Добавляем необходимые библиотеки #includeПрограммка для легкого создания символов
В комментариях участник сообщества скинул ссылку на генератор символов
