描述

介紹

將 LCD（液晶顯示器）作為設(shè)計(jì)的一部分有很多好處。它可用于顯示從傳感器獲取的數(shù)據(jù)、創(chuàng)建交互式菜單或用作調(diào)試工具。您甚至可以創(chuàng)建自己的自定義角色來(lái)顯示！在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將一個(gè) 16×2 字符 LCD（4 位模式）連接到 Arduino Uno Rev3 (Uno)。這將需要來(lái)自 Uno 的 6 個(gè)數(shù)字輸出引腳來(lái)驅(qū)動(dòng) LCD（4 個(gè)引腳用于數(shù)據(jù)，2 個(gè)引腳用于控制）。

液晶顯示器 (LCD)

LCD 由 16 個(gè)引腳組成，用于電源、控制和數(shù)據(jù)。它使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的日立控制器，因此銷售它們的不同供應(yīng)商的基本操作是相似的。它們具有 4 位并行接口和 8 位并行接口。我們將在 4 位模式而不是 8 位模式下使用它。這意味著我們必須先發(fā)送高半字節(jié)（1 半字節(jié) = 4 位），然后發(fā)送低半字節(jié)來(lái)發(fā)送每個(gè)命令或字符所需的數(shù)據(jù)字節(jié)。最常見的 LCD 是 16×2 或 20×4，這意味著它的 2 行每行可以顯示 16 個(gè)字符，4 行每行可以顯示 20 個(gè)字符。LCD 的引腳排列如下。

注意：LCD 沒有 16 針公頭，所以你必須焊接一個(gè)。

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LCD 引腳分配

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引腳 1 和引腳 2 用于為 LCD 供電，應(yīng)分別連接到 GND 和 +5Vdc。引腳 3 用于調(diào)整對(duì)比度——這將連接到 10KΩ 電位器（電位器），因此引腳 3 的輸出電壓可以改變。引腳 4 上的寄存器選擇 (RS) 用于在其為低電平時(shí)發(fā)送命令，或在其為高電平時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。引腳 5 用于讀/寫 (R/W)，用于從 LCD 讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)。LCD 能夠執(zhí)行程序并顯示證明需要此引腳的信息。但是，我們只會(huì)寫入 LCD，因此我們可以將此引腳接地，使其永久處于寫入模式。接下來(lái)的八個(gè)引腳 (7-14) 用于發(fā)送數(shù)據(jù)。由于我們?cè)?4 位模式下使用 LCD，因此不使用 D0-D3（引腳 7-10）。引腳 15 和 16 分別是 LED 背光的陽(yáng)極和陰極。我們將需要使用與此背光串聯(lián)的外部電阻器來(lái)限制電流。否則，LED 可能會(huì)燒壞。

LCD 有一個(gè)時(shí)序圖，必須遵循該時(shí)序圖才能發(fā)送命令和字符數(shù)據(jù)。還必須考慮建立和保持時(shí)間。這允許信號(hào)電平穩(wěn)定并確保在正確的時(shí)間對(duì)引腳進(jìn)行采樣。下圖顯示了在 4 位模式下向 LCD 發(fā)送命令的時(shí)序圖。如果我們要發(fā)送清除顯示的命令，我們必須在數(shù)據(jù)總線上發(fā)送 0000（上半字節(jié)），然后在數(shù)據(jù)總線上發(fā)送 0001（下半字節(jié)）。

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以 4 位模式向 LCD 發(fā)送命令

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下圖顯示了在 4 位模式下向 LCD 發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)序圖。例如，假設(shè)我們要將字符 1 發(fā)送到 LCD。等效的 8 位 ASCII 碼是 0x30 或 0011 0000，因此我們將在數(shù)據(jù)總線上發(fā)送 0011，然后發(fā)送 0000。

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以 4 位模式向 LCD 發(fā)送數(shù)據(jù)

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您不必為 LCD 編寫自己的驅(qū)動(dòng)程序，因?yàn)槲覀兛梢允褂靡粋€(gè)名為LiquidCrystal.h的庫(kù)。該庫(kù)使用簡(jiǎn)單，允許我們輸入 LCD 的規(guī)格，例如列數(shù)和行數(shù)，以及是使用 4 位還是 8 位接口。我們還可以發(fā)送數(shù)據(jù)和多達(dá) 19 個(gè)不同的命令。

液晶顯示器接線

我們正在使用 Modulus Canister 來(lái)安裝 LCD。如果您使用 Modulus，請(qǐng)觀看下面的視頻。

完成將 LCD 安裝到 Modulus 后，我們可以將每根跳線的公端連接到 Uno 的母頭針。您應(yīng)該有 6 個(gè)跳線：一個(gè)在引腳 4、6 和 11-14 上。LCD 的引腳 4、6 和 11-14 將分別連接到 Uno 引腳 2、3 和 4-7。

如果您使用的是面包板，則高級(jí)示意圖如下所示。我們將通過(guò) FuelCan 為面包板提供 +5V 和 GND，這將在下一節(jié)中進(jìn)一步描述。

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LCD 安裝到面包板上的電路原理圖

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燃料罐接線

如果您還沒有將 Uno 安裝到 FuelCan 的原型制作區(qū)域，請(qǐng)繼續(xù)執(zhí)行此操作。如果您使用的是面包板而不是 Modulus，請(qǐng)將面包板放在底部的儲(chǔ)物箱中以限制跳線的長(zhǎng)度。您需要使用提供的香蕉插孔來(lái)測(cè)試引線夾電纜，為面包板上的電源和接地軌提供 +5V 和 GND。您將需要兩個(gè)公頭針將測(cè)試引線夾安裝在面包板一側(cè)。將 USB 電纜的 A 型端插入 USB1 插座，將 B 型端插入 Uno 的插座。插入 AC-DC 電源適配器為 FuelCan 供電。

軟件

一旦接線完成并且 FuelCan 通電，我們現(xiàn)在可以將草圖加載到 Uno 上。草圖如下。LiquidCrystal庫(kù)包含您可以使用的 19 種不同的函數(shù)。我們不會(huì)向您展示所有這些，但我們會(huì)展示最常用的一些，例如 lcd.print、lcd.clear、lcd.home、lcd.createChar、lcd.write、lcd.setCursor、lcd.blink、lcd。 noBlink、lcd.cursor、lcd.noCursor、lcd.scrollDisplayLeft 和 lcd.scrollDisplayRight。我們甚至在 LCD 上顯示自定義字符！