Все давно привыкли, что у каждого электронного устройства есть экран, с помощью которого оно дает человеку всякую полезную информацию. MP3-плеер показывает название играемого трека, пульт квадрокоптера отображает полетную телеметрию, даже стиральная машина выводит на дисплей время до конца стирки, а на смартфоне вообще размещается целый рабочий стол персонального компьютера! Скорее всего, вашему очередному устройству тоже не помешает какой-нибудь небольшой дисплейчик 🙂 Попробуем сделать простые электронные часы! А в качестве табло используем распространенный и дешевый символьный жидкокристаллический дисплей 1602. Вот прямо такой, как на картинке: Кроме 16х2, достаточно популярным считается символьный дисплей 20х4 (четыре строки по 20 символов), а также графический дисплей с разрешением 128х64 точек. Вот они на картинках:
1. Подключение символьного ЖК дисплея 1602
У дисплея 1602 есть 16 выводов. Обычно они нумеруются слева-направо, если смотреть на него так как на картинке. Иногда выводы подписываются, типа: DB0, DB1, EN и т.п. А иногда просто указывают номер вывода. В любом случае, список выводов всегда одинаковый: 1 — «GND», земля (минус питания); 2 — «Vcc», питание +5В; 3 — «VEE», контраст; 4 — «RS», выбор регистра; 5 — «R/W», направление передачи данных (запись/чтение); 6 — «EN», синхронизация; 7-14 — «DB0», «DB1», .., «DB7″- шина данных; 15 — анод подсветки (+5В); 16 — катод подсветки (земля). Линии VEE, RS и четыре линии данных DB4, DB5, DB6, DB7 подключаем к цифровым выводам контроллера. Линию «R/W» подключим к «земле» контроллера (так как нам потребуется только функция записи в память дисплея). Подсветку пока подключать не будем, с этим, я полагаю, вы сами легко разберетесь 🙂 Принципиальная схема подключения дисплея к Ардуино УноВнешний вид макета
На всякий случай еще и в виде таблички:
ЖК дисплей 1602 | 1 | 2 | 4 | 6 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
Ардуино Уно | GND | +5V | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | +5V | GND |
2. Программируем «Hello, world!»
Для работы с ЖК дисплеями различных размеров и типов, в редакторе Arduino IDE имеется специальная библиотека LiquidCrystal . Чтобы подключить библиотеку, запишем первой строчкой нашей программы следующее выражение: #include3. Программируем часы
Теперь когда дисплей точно работает, попробуем превратить наше нехитрое устройство в настоящие электронные часы. Внимание! Для вывода времени нам потребуется библиотека «Time». Если она еще не установлена, то можно скачать архив по ссылке . Подключим ее: #include- year() — вернет нам год;
- month() — месяц;
- day() - день;
- hour() - час;
- minute() — вернет минуту;
- second() - секунду.
Для работы с символьными графическими дисплеями предлагаем воспользоваться библиотекой LiquidCrystal которая входит в стандартный набор Arduino IDE и предназначена для работы по 8-битному (4-битному) параллельному интерфейсу. Если Ваш дисплей подключается к Arduino по шине I2, то Вам нужно установить библиотеку LiquidCrystal_I2C (большинство функций которой повторяют функции первой библиотеки).
Поддерживаемые дисплеи:
Дисплей | Подключение и инициализация |
---|---|
LCD1602 - символьный дисплей (16x02 символов), |
#include [ , 8 , 9 , 10 , 11 ]); void setup(){ lcd.begin(16 , 2); } // Пояснение:
|
с интерфейсом I2C (синий) |
#include #include LiquidCrystal_I2C lcd(0x27 или 0x3F , 16 , 2); void setup(){ lcd.init(); } // Пояснение: |
LCD1602 I2C - символьный дисплей (16x02 символов), с интерфейсом I2C (зелёный) |
#include #include LiquidCrystal_I2C lcd(0x27 или 0x3F , 16 , 2); void setup(){ lcd.init(); } // Пояснение: |
LCD2004 - символьный дисплей (20x04 символов), с параллельным интерфейсом (синий) |
#include LiquidCrystal lcd(2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 [ , 8 , 9 , 10 , 11 ]); void setup(){ lcd.begin(20 , 4); } // Пояснение: // Если используется 8 проводов шины данных, то указываем их все |
LCD2004 I2C - символьный дисплей (20x04 символов), с интерфейсом I2C (синий) |
#include #include LiquidCrystal_I2C lcd(0x27 или 0x3F , 20 , 4); void setup(){ lcd.init(); } // Пояснение: |
#1 Пример
Выводим надпись на дисплей LCD1602 подключённый по шине I2C. Для работы с дисплеем LCD2004 нужно изменить 3 строку на LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4);
#include
#2 Пример
Выводим надпись на дисплей LCD1602 подключённый по 4-битной параллельной шине. Для работы с дисплеем LCD2004 нужно изменить 5 строку на lcd.begin(20, 4);
#include
#3 Пример
Выводим надпись «Русский язык» на дисплей LCD1602 подключённый по шине I2C:
#include
#4 Пример
Выводим время прошедшее после старта на дисплей LCD1602 подключённый по шине I2C:
#include
Функции, общие для библиотек LiquidCrystal и LiquidCrystal_I2C:
- begin(cols,rows,); – Инициализация дисплея с указанием количества столбцов, строк и размера символа.
- clear(); – Очистка дисплея с установкой курсора в положение 0,0 (Занимает много времени!).
- home(); – Установка курсора в положение 0,0 (Занимает много времени!).
- display(); – Быстрое включение дисплея (без изменения данных в ОЗУ).
- noDisplay(); – Быстрое выключение дисплея (без изменения данных в ОЗУ).
- blink(); – Включение мигающего курсора (с частотой около 1 Гц).
- noBlink(); – Выключение мигающего курсора.
- cursor(); – Включение подчеркивания курсора.
- noCursor(); – Выключение подчеркивания курсора.
- scrollDisplayLeft(); – Прокрутка дисплея влево. Сдвиг координат дисплея на один столбец влево (без изменения ОЗУ).
- scrollDisplayRight(); – Прокрутка дисплея вправо. Сдвиг координат дисплея на один столбец вправо (без изменения ОЗУ).
- leftToRight(); – Указывает в дальнейшем сдвигать положение курсора, после вывода очередного символа, на один столбец вправо.
- rightToLeft(); – Указывает в дальнейшем сдвигать положение курсора, после вывода очередного символа, на один столбец влево.
- noAutoscroll(); – Указывает в дальнейшем выравнивать текст по левому краю от позиции курсора (как обычно).
- autoscroll(); – Указывает в дальнейшем выравнивать текст по правому краю от позиции курсора.
- createChar(num,array); – Запись пользовательского символа в CGRAM дисплея под указанным номером.
- setCursor(col,row); – Установка курсора в позицию указанную номером колонки и строки.
- print(text); – Вывод текста, символов или цифр на экран дисплея. Синтаксис схож с одноимённой функцией класса Serial.
Функции, реализованные только в библиотеке LiquidCrystal_I2C:
- init(); – Инициализация дисплея. Должна быть первой командой библиотеки LiquidCrystal_I2C после создания объекта. На самом деле данная функция есть и в библиотеке LiquidCrystal, но в той библиотеке она вызывается автоматически (по умолчанию) при создании объекта.
- backlight(); – Включение подсветки дисплея.
- noBacklight(); – Выключение подсветки дисплея.
- setBacklight(flag); – Управление подсветкой (true - включить / false - выключить), используется вместо функций noBacklight и backlight.
Подключение:
// Для шины I2C:
|
Параметр:
|
// Для параллельной шины из 4 проводов:
#include LiquidCrystal lcd( RS , E , D4 , D5 , D6 , D7 ); void setup(){ lcd.begin( col , row ); } |
Параметр:
|
// Для параллельной шины из 8 проводов:
#include LiquidCrystal lcd( RS , E , D0 , D1 , D2 , D3 , D4 , D5 , D6 , D7 ); void setup(){ lcd.begin( col , row ); } |
|
begin(col ,
row ,
);
Инициализация дисплея с указанием размеров экрана и символов. |
Параметр:
|
Функции управления дисплеем:
display();
Включает дисплей после того как он был выключен функцией noDisplay. |
Примечание: Функция выполняется быстро и без изменений в ОЗУ дисплея. |
noDisplay();
Выключает дисплей. Данные на дисплее не будут отображаться до вызова функции display, но и не сотрутся из памяти ОЗУ, а после вызова функции display, опять будут отображаться. |
Примечание: Функция выполняется быстро и без изменений в ОЗУ дисплея. |
scrollDisplayLeft();
Сдвигает координаты дисплея на один столбец влево. |
|
scrollDisplayRight();
Сдвигает координаты дисплея на один столбец вправо. Постоянный вызов данной функции создаст эффект бегущей строки. Координаты сдвигаются как для имеющейся на дисплее информации, так и для той, которая будет выведена после. |
Примечание: Функция выполняется без изменений ОЗУ дисплея. Если вызвать функцию 40 раз подряд, то координата вернётся в изначальную точку |
clear();
Очистка дисплея с установкой курсора в положение 0,0. Информация имеющаяся на дисплее безвозвратно сотрётся. |
Примечание: Занимает много времени. |
backlight();
Включение подсветки дисплея. |
|
noBacklight();
Выключение подсветки дисплея. |
Примечание: Функция реализована только в библиотеке LiquidCrystal_I2C. |
setBacklight(flag );
Управление подсветкой (вместо функций noBacklight и backlight). |
Параметр:
|
Функции управления курсором:
setCursor(col ,
row );
Установка курсора в указанную позицию. |
Параметр:
|
home();
Установка курсора в позицию 0,0. Работает как функция setCursor(0,0); |
Примечание: Занимает много времени. |
blink();
Включение мигающего курсора. |
Примечание: Курсор занимает всё поле символа и мигает с частотой около 1 Гц, в той позиции где он был установлен ранее. |
noBlink();
Выключение мигающего курсора. |
Примечание: Курсор становится невидим, но его позиция сохраняется. |
cursor();
Включение подчеркивания курсора. |
Примечание: Курсор принимает вид символа подчёркивания и находится в той позиции, где он был установлен ранее. |
noCursor();
Выключение подчеркивания курсора. |
Примечание: Курсор становится невидим, но его позиция сохраняется. |
Функции указывающие направление и выравнивание:
leftToRight();
Указывает, что после каждого нового символа, положение курсора должно сдвигаться на один столбец вправо. |
Примечание: Если вывести текст "abc" на дисплее отобразится "abc" и текст будет находиться правее от изначального положения курсора. (Как обычно) |
rightToLeft();
Указывает, что после каждого нового символа, положение курсора должно сдвигаться на один столбец влево. |
Примечание: Если вывести текст "abc" на дисплее отобразится "cba" и текст будет находиться левее от изначального положения курсора. (Письменность справа налево) |
noAutoscroll();
Указывает, что в дальнейшем, текст нужно выравнивать по левому краю от изначальной позиции курсора. |
Примечание: если установить курсор в позицию 10,0 и вывести текст, то в данной позиции будет находиться первый символ выведенного текста. (Как обычно) |
autoscroll();
Указывает, что в дальнейшем, текст нужно выравнивать по правому краю от изначальной позиции курсора. |
Примечание: если установить курсор в позицию 10,0 и вывести текст, то в данной позиции будет находиться курсор. (Координаты дисплея будут сдвинуты влево, как будто Вы вызвали функцию scrollDisplayLeft столько раз, сколько букв в выведенном тексте) |
Функции ввода текста и символов:
createChar(num,array);
Запись пользовательского символа в CGRAM дисплея под указанным номером. Если Вы хотите вывести текст (функцией print) в котором должен находиться установленный Вами символ, укажите слэш и номер под которым был записан этот символ: print("C\1MBO\2"). |
Параметр:
|
print(text);
Вывод текста, символов или цифр на экран дисплея. |
Параметр:
|
Бегущая строка в LCD на HD44780.
Поиск "готового решения" бегущей строки на Си результата не дал. Поэтому пришлось делать самому.
Этот "кусок" кода позволяет выводить бегущую строку (справа-налево), в любом месте и с использованием любого количества знакомест, в LCD индикаторах с контроллером HD44780 или аналогичном.
Первое, на чем нужно остановиться, это то, что язык Си не позволяет работать со строками "напрямую". То есть невозможно скопировать символ из одной строки в другую при помощи оператора присваивания (= )... для этого нужно использовать специальную функцию strncpy() . Вообще говоря, для работы со строками в Си используются несколько функций. В самоМучителях использованию этих функций посвящена отдельная глава. В Help"e на CV_AVR описание функций для работы со троками находится в разделе " String Functions" . Прототипы этих функций находятся в файле string.h .
"...исходная строка..." - строка символы из которой нужно выводить в "бегущей" строке;
"...отображаемые символы..." - собственно "бегущая строка".
Для организации бегущей строки выбран такой алгоритм:
1. Отображаемые символы сдвигаются справо налево. Крайний левый при этом "теряется".
2. После сдвига, в крайний правый символ копируется очередной символ из исходной строки.
3. При достижении конца исходной строки, очередным становится первый символ исходной строки.
Для сдвига символов - для сдвигаемой ячейки считывается код символа из экранного ОЗУ (DDRAM) HD44780 и записывается в левостоящую ячейку ОЗУ.
Согласно DataSheet на HD44780 левый символ верхней строки имеет адрес в DDRAM - 0x00, а левый символ нижней строки - 0x40. При этом нужно помнить, что для того чтобы обратиться именно к экранному ОЗУ (а не к ОЗУ знакогенератора) необходимо чтобы бит RS был равен 1 (RS является старшим битом в байте адреса см.DataSheet).
В итоге получаем, что для того чтобы "обратиться" ко второму слева символу верхней строки необходимо "работать" с адресом 0x01 | 0x80 = 0x81 .
Функции записи и чтения "внутреннего содержимого" HD44780 есть в библиотеке (прототипы в lcd.h ).... поэтому..собственно программа:
/* для CV_AVR В данном примере бегущая строка выводиться в разряды с 8 (0xC7) по 16 нижней строки 16-ти разрядного индикатора. . ...... #include unsigned char n_sim=1,m_end=43; //43 - дина строки в примере beg_stroka(){ // сдвиг бегущей строки if(beg_str){ // запись очередного символа в крайний правую позицию lcd_gotoxy(15,1); |
Глоссарий: n_sim - указатель положения текущего символа в исходной строке; m_end - общее количество символов в исходной строке; beg_str - бит "разрещающий" сдвиг. C его помощью можно регулировать скорость "бега"; ish_str - исходная строка. |
Скорее всего, в каждом из существующих компиляторов Си имеются библиотечные функции для работы с HD44780. Поэтому "переделать" программу под "свой" компилятор не составит труда.
Исходную строку я "готовлю" при помощи известной утилиты "HD44780.exe". При ее использовании, в коментариях, указывается длина строки: "/* Maximum length of a line: 43 byte */"