آموزش راه اندازی ۳ مدل ال سی دی کاراکتری LCD با آردوینو Arduino

در پروژه‌ها نمایش نتیجه و Result خروجی هر سنسور از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. بررسی وضعیت و نمایش داده‌های سنسور در هر ثانیه بسیار مهم است. از این رو نمایشگرهای مختلفی بر این اساس تولید شده‌اند که هر کدام دارای ویژگی‌های منحصر به فردی می‌باشند. از جمله نمایشگرهای کاراکتری با ابعاد مختلف، نمایشگرهای OLED ، نمایشگرهای مدل Nokia و بسیاری دیگر که آموزش‌های متنوعی در دیجی اسپارک منتشر شده است. در این بین نمایشگرهای کاراکتری پرطرفدار و پرمصرف می باشند. ال سی دی های کاراکتری در ابعاد متنوع و مدل‌های مختلف تولید می‌شوند. همچنین قیمت بسیار مناسبی نسبت به دیگر نمایشگرها داشته و از این رو بسیار پرکاربرد هستند. کاربران زیادی خواستار آموزش و راه اندازی هر سه مدل ال سی دی کاراکتری ۲*۱۶ با جزییات کامل را داشته اند که در این پست به این موضوع خواهیم پرداخت. در ادامه این پست کامل با مرجع تخصصی آردوینو به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.

 

 

---

 معرفی ال سی دی کاراکتری ۲*۱۶

---

 

معرفی پایه‌های ال سی دی LCD

پایه های ال سی دی کاراکتری از چپ به راست به صورت زیر است:

• VSS = زمین  GND
• VCC = تغذیه ۵ ولت
• (VO (Display Contrast Pin = تنظیم شدت نور صفحه
• (RS (Register Select = انتخاب رجیستر
• (RW (Read/Write = پایه Read و Write
• E = پایه Enable
• D0 – D7 = پایه های دیتا
• A = پایه Anode
• K = پایه Cathode

 

اتصال ال سی دی به Arduino UNO

برای اتصال ال سی دی LCD به آردوینو همانطور که در بالا گفته شده است، پایه VSS را به پایه GND، پایه VCC را به ۵ ولت، پایه VO را به پایه GND اتصال می‌دهیم. در صورت نیاز می‌توانید یک پتانسیومتر جهت تنظیم شدت نور بین دو پایه قرار دهید. پایه RS را به یکی از پایه های دیجیتال، پایه RW را به پایه GND، پایه E را به یکی از پایه‌های دیجیتال آردوینو متصل می‌کنیم. پایه‌های D0 -D7 را به پین دیجیتال آردوینو و در نهایت پایه Anode را به ۵ ولت و پایه Cathode را به پایه GND وصل کنید.

انواع دیگر آردوینو

برای آردوینو مگا Mega2560 و آردوینو نانو Nano هم به همین ترتیب عمل کنید و از پایه‌های دیجیتال برای اتصال به آردوینو استفاده کنید.

 

نکته مهم برای اتصال پایه‌های ال سی دی LCD به پایه های دیجیتال Digital آردوینو، توجه به یک نکته اهمیت دارد. هر یک از پایه‌هایی که انتخاب می‌کنید باید در کد برنامه معرفی شود. به عنوان مثال اگر از پایه‌های ۱۲,۱۱,۵,۴,۳,۲ آردوینو استفاده می‌کنید، باید به صورت زیر در کد آردوینو تعریف شود:

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

 

 

---

به روزرسانی آموزش در مهرماه ۹۹

---

با توجه به اینکه عده ای از کاربران پس از انجام اتصالات و آپلود برنامه با کادرهای مربعی در ال سی دی مواجه شده اند، جهت برطرف شدن مشکل نیاز به اتصال مقاومت به پایه V0 داریم.  جهت تنظیم شدت نور صفحه یا همان کنتراست از پایه V0 در ال سی دی استفاده می‌شود. برای اتصال پایه V0 به برد آردوینو به یک مقاومت ۱۰ کیلو نیاز داریم. یک سر مقاومت را به پایه V0 وصل کرده و به GND برد آردوینو اتصال دهید. سر دیگر مقاومت ۱۰ کیلو بدون اتصال باشد.پیشنهاد می‌شود. لینک انواع مقاومت و ولوم برای راه اندازی ال سی دی کاراکتری را مشاهده کنید.

همچنین در صورتیکه باز هم مشکل برطرف نشد، پایه شماره ۱۵ یا همان A آند را به از یک سر به مقاومت ۲۲۰ اهم اتصال داده و سپس به ۵ ولت آردوینو متصل کنید.

 

 

---

معرفی تابع فراخوانی ال سی دی LCD

---

۱: liquid Crystal

برای شروع باید یک متغیر از انواع مختلف Liquid Crystal بسازید. در این متغیر می‌توانید بین ۴ تا ۸ پایه از دیتا را معرفی کنید. در زیر چند نمونه متغیر معرفی می‌کنم. بسته به انتخاب پایه‌های آردوینو  Arduino می‌توانید از یکی متغیرهای زیر استفاده کنید.

LiquidCrystal(rs,en,d4,d5,d6,d7)
LiquidCrystal(rs,rw,en,,d4,d5,d6,d7)
LiquidCrystal(rs,en,d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7)
LiquidCrystal(rs,rw,en,d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7)

• RS: یکی از پایه های آردوینو به پایه RS ال سی دی LCD متصل می‌شود.
• EN: یکی از پایه های آردوینو به پایه EN ال سی دی LCD متصل می‌شود.
• RW: پایه GND آردوینو به پایه RW ال سی دی LCD متصل می‌شود.
• d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7 : با توجه به تعریف متغیر در کد برنامه از پایه های D0 تا D7 ال سی دی به پایه های آردوینو متصل می‌شود.

 

۲: ()Begin

قبل از شروع نوشتن کدهای ال سی دی نیاز به معرفی ال سی دی LCD و مشخص کردن ابعاد مورد استفاده دارید. از اینرو سطر Begin اهمیت خاصی دارد. دستور معرفی ال سی دی همانند زیر است. cols جهت مشخص کردن تعداد ستون و row برای مشخص کردن تعداد سطر می‌باشد.

lcd.begin(cols, rows)

به عنوان مثال اگر ال سی دی مورد استفاده از نوع ۱۶*۲ باشد، همانند زیر در کد آردوینو فراخوانی می‌شود.

lcd.begin(16,2)

 

۳: ()clear

توسط تابع clear صفحه نمایش ال سی دی پاک شده و به صورت زیر در کد تعریف می‌شود. پس از تابع begin نیاز به تعریف تابع clear خواهیم داشت. تابع clear به صورت زیر در برنامه فراخوانی می‌شود.

lcd.clear()

 

۴: ()home

توسط تابع home مکان نما در بالا سمت چپ ال سی دی قرار می‌گیرد. تابع ()home به صورت زیر در برنامه فراخوانی می‌شود.

lcd.home()

۵: ()setcursor

توسط تابع setcursor یک موقعیت خاص در ال سی دی برای مکان نما انتخاب می‌کنیم. سپس در تابع سطر row و ستون cols مورد نظر را وارد می‌کنیم. تابع cursor به صورت زیر در برنامه فراخوانی می‌شود.

lcd.setCursor(col, row)

۶: ()write

از تابع write برای نوشتن کارکتر در ال سی دی استفاده می‌شود. تابع write به صورت زیر در برنامه فراخوانی می‌شود.

lcd.write(data)

۷: ()print

از تابع print برای نمایش کاراکتر در ال سی دی LCD اسنفاده می‌شود. تابع print به صورت زیر در برنامه فراخوانی می‌شود.

lcd.print(data)

۸: ()cursor و ()nocursor

از تابع cursor برای نمایش به صورت زیر خط underscore استفاده می‌شود. در واقع یک خط زیر کاراکتر کشیده می‌شود. همچنین برای عدم نمایش underscore از تابع nocursor استفاده می‌کنیم. هر دو تابع cursor و nocursor به صورت زیر در برنامه فراخوانی می‌شود.

lcd.cursor()

lcd.noCursor()

۹: ()blink و ()noblink

توسط تابع blink مکان نما به صورت چشمک زن در ال سی دی نمایش داده می‌شود. همچنین توسط تابع noblink از حالت چشمک زن خارج می‌شود. هر دو تابع blink و noblink به صورت زیر در برنامه فراخوانی می‌شوند.

lcd.blink()

lcd.noblink()

۱۰: ()display و ()nodisplay

توسط تابع display ال سی دی روشن و همچنین توسط تابع nodisplay ال سی دی خاموش می‌شود. هر دو تابع display و nodisplay به صورت زیر در برنامه فراخوانی می‌شوند.

lcd.display()

lcd.nodisplay()

۱۱: ()scrolldispalyleft و ()scrolldisplayright

توسط این دو تابع محتوای نمایش داده شده در ال سی دی یک واحد به سمت چپ و راست انتقال داده می‌شود. هر دو تابع scrolldispalyleft و scrolldisplayright به صورت زیر در برنامه فراخوانی می‌شوند.

lcd.scrolldisplayleft()

lcd.scrolldisplayright()

۱۲: ()autoscroll و ()noAutoscroll

توسط تابع autoscroll حرکت اتوماتیک محتوا فعال می‌شود. به این صورت که اگر جهت نمایش در ال سی دی به صورت چپ به راست است، با فراخوانی این تابع صفحه نمایش به سمت چپ حرکت می‌کند و برعکس؛ همجنین از تابع noautoscroll برای غیر فعال کردن این حالت استفاده می‌شود. هر دو تابع به صورت زیر در برنامه فراخوانی می‌شوند.

lcd.autoscroll()

lcd.noautoscroll()

۱۳: ()LeftToRight و ()RightToLeft

توسط تابع LeftToRight یک مسیر چپ به راست برای نوشتن متن در ال سی دی مشخص شده و محتوا از چپ به راست نوشته می‌شود. همچنین توسط تابع RightToLeft محتوا از راست به چپ در صفحه نمایش نوشته می‌شود. هر دو تابع به صورت زیر در برنامه فراخوانی می‌شود.

lcd.LeftToRight()

lcd.RightToLeft()

۱۴: ()CreatChar

از تابع creatchar برای نمایش یک کاراکتر خاص مانند smiley در ال سی دی استفاده می‌شود. تابع creatchar به صورت زیر در برنامه فراخوانی می‌شود:

lcd.creatchar(num,data)

 

فراخوانی کتابخانه LiquidCrystal

برای راه اندازی ال سی دی کاراکتری نیاز به کتابخانه LiquidCrystal داریم. هچنین کتابخانه ال سی دی کاراکتری در صفحه محصول ال سی دی کاراکتری LCD 2×۱۶ در قسمت دانلود قرار دارد. با کلیک بر روی لینک کتابخانه LiquidCrystal را دانلود کرده و مجددا در مسیر Arduino / Library کپی کنید. اگر هم شیوه افزودن کتابخانه به نرم افزار آردوینو را نمیدانید از آموزش نصب کتابخانه در آردوینو که قبلا توسط همکارم نوشته شده، استفاده کنید. حال تا اینجا توابع مهم برای فراخوانی یک ال سی دی کاراکتری ۲*۱۶ را فرا گرفتیم. در ادامه به بررسی ال سی دی گرافیکی ۱۶*۲ با راه انداز I2C می‌پردازیم.

 

---

معرفی LCD کاراکتری ۱۶*۲ با I2C

---

مدل دیگری از ال سی دی کاراکتری با درایور راه انداز I2C ارائه شده است. ماژول راه انداز LCD با تراشه PCF8574 و رابط I2C مناسب برای مدیریت ال سی دی‌های کاراکتری است. همچنین به دلیل استفاده از تنها ۴ پایه باعث کاهش حجم سیم کشی در طی پروژه شده است. راه انداز LCD کاراکتری با رابط I2C دارای ۴ پایه SCL , SDA, VC , GND است. در ادامه اتصال ال سی دی LCD به آردوینو را توضیح خواهم داد.

 

راه اندازی lcd کاراکتری با i2c

راه انداز I2C دارای ۴ پایه SCL, SDA, VCC, GND است. اتصال پایه ها در مدل های مختلف آردوینو متفاوت است. در ادامه برای نمایش محتوا در ال سی دی LCD نیاز به معرفی چند تابع در کد آردوینو داریم که به معرفی آن خواهیم پرداخت.

1. آردوینو UNO:  پایه SCL به پایه A5, پایه SDA به پایه A4 متصل می‌شود.
2. آردوینو Mega2560: پایه SCL به پایه ۲۰، پایه SDA به پایه ۲۱ متصل می‌شود.
3. آردوینو Nano: پایه SCL به پایه A5،پایه SDA به پایه A4 متصل می‌شود.
4. پایه VCC و GND هم به ترتیب به ۵ ولت و GND آردوینو متصل می‌شود.

 

---

معرفی توابع راه اندازی ال سی دی

---

۱: LiquidCrystal_I2C

در تابع crystalLiquid_I2C باید نوع ال سی دی LCD استفاده شده را مشخص کنید. به عنوان مثال برای استفاده از ال سی دی ۱۶*۲ تابع را به صورت زیر فراخوانی می‌کنیم.

LiquidCrystal_I2C lcd (0x27, 16, 2);

 

۲: ()write begin

تابع write begin کتابخانه wire را اجرا می‌کند و پروتکل I2C را فرامیخواند. این تابع تنها یک بار در برنامه فراخوانده می‌شود.

Wire.begin();

 

۳: ()backlight و ()nobacklight

از این دو تابع برای روشن شدن و خاموش شدن ال سی دی استفاده می‌شود. تابع backlight و nobacklight به صورت زیر فراخوانی می‌شود.

lcd.backlight();
lcd.nobacklight();

 

فراخوانی کتابخانه LiquidCrystal_I2C

برای راه اندازی ال سی دی کارکتری نیاز به فراخوانی کتابخانه LiquidCrystal_I2C داریم. لینک دانلود کتابخانه LiquidCrystal_I2C در صفحه محصول راه انداز LCD کاراکتری LCD Driver PCF8574 با رابط I2C در قسمت دانلود قرار دارد. کتابخانه را دانلود و در مسیر arduino/Library کپی کنید. همچنین برای راه اندازی ال سی دی نیاز به کتابخانه wire خواهیم داشت که به صورت پیش فرض در لیست کتابخانه Arduino قرار دراد. تنها کافیست از مسیر Sketch/ Include Library کتابخانه wire را فراخوانی کنید.

 

 

 

---

کد آردوینو راه اندازی LCD کاراکتری

---

 

۱:  نمونه کد آردوینو نمایش متن در LCD ساده کاراکتری

#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd (12,11,5,4,3,2);
void setup(){
lcd.begin(16, 2);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Digispark.ir"); 
}
void loop(){
lcd.noBlink();
  delay(1000);
   // Turn on the blinking cursor:
  lcd.blink();
  delay(1000);
}

 

۲: کد آردوینو نمایش متن LCD کارکتری I2C

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd (0x27, 16, 2);

void setup(){
  Wire.begin();
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.clear();
  lcd.backlight();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Digispark.ir");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Check it");
  //lcd.noBacklight();
}

void loop(){
}

حال طبق آموزش اتصالات هر دو مدل ال سی دی ساده و همراه با درایور I2C را برقرار کنید. کدها را در نرم افزار آردوینو کپی کنید. سپس هر یک از کدها را جداگانه آپلود کنید. در هر دو مدل ال سی دی ساده و همراه با راه انداز I2C، محتوای متنی Digispark.ir در صفحه نمایش داده خواهد شد.

 

وسایل مورد نیاز

ال سی دی ۲*۱۶ 

ال سی دی ۲*۱۶ به همراه درایور راه اندازی I2C

شیلد ال سی دی آردوینو LCD Shield Arduino

برد آردوینو arduino UNO

 

---

شیلد Arduino Shield 2*16 LCD

---

شیلد ال سی دی آردوینو Arduino Shield 2*16 LCD مخصوص آردوینو با استفاده از پرکاربردترین ال سی دی کاراکتری و ۶ میکروسوئیچ به برد آردوینو Arduino نصب می‌شود. از نقاط مثبت شیلد ال سی دی آردوینو Arduino Shield 2*16 LCD دارا بودن ۶ میکروسوئیچ به ترتیب SELECT,LEFT,DOWN, UP, RIGHT,RESET است. این ۶ کلیدجهت انجام فعالیت مختلف در پردازش‌ها می‌باشد. این مدل ال سی دی به صورت شیلد بر روی آردوینو arduino قرار می‌گیرد.

 

فراخوانی کتابخانه

برای راه اندازی شیلد ال سی دی نیاز به فراخوانی کتابخانه‌های LiquidCrystal و DFR_LCD_Keypad داریم. لینک دانلود کتابخانه LiquidCrystal در صفحه محصول ال سی دی کاراکتری LCD 2×۱۶ در قسمت دانلود قرار دارد. با کلیک بر روی لینک کتابخانه LiquidCrystal را دانلود کرده و مجددا در مسیر Arduino / Library کپی کنید. همچنین برای فعال سازی کلیدهای قرار گرفته شده بر روی شیلد ال سی دی نیاز به فراخوانی کتابخانه DFR_LCD_Keypad داریم. لینک دانلود کتابخانه DFR_LCD_KEYPAD در صفحه محصول شیلد ال سی دی ۲×۱۶ آردوینو در قسمت دانلود قرار دارد. کتابخانه را دانلود و در مسیر Arduino / Library کپی کنید.

 

معرفی پایه شیلد ال سی دی LCD Shield

برای ارسال دیتا بین آردوینو و شیلد ال سی دی تنها از چند پایه آردوینو استفاده شده است که به معرفی آن ها می‌پردازیم:

• A0 : پایه A0 برای فراخوانی ۶ کلید قرار گرفته شده بر روی شیلد ال سی دی است و توسط این پایه فرمان ارسال می‌شود.
• DB4 – DB7 : پایه های D4 تا D7 برای ارسال دیتا بین آردوینو و شیلد ال سی دی استفاده می‌شود.
• DB8: پایه DB8 یا همان Register برای انتخاب دیتا و سیگنال در نمایشگر استفاده می‌شود.
• DB9: پایه Enable جهت فعال سازی ال سی دی استفاده می‌شود.
• DB10: برای کنترل Backlight استفاده می‌شود.

 

معرفی توابع

 

()DFR_LCD_Keypad

برای فعال سازی ۶ کلید نیاز به معرفی تابع آن داریم. همانطور که گفته شد، پایه A0 جهت فراخوانی کلیدها استفاده می‌شود. تابع DFR_LCD_Keypad به صورت زیر فراخوانی می‌شود.

DFR_LCD_Keypad keypad(A0, &lcd);

در نهایت برای فراخوانی کلیدها و نمایش تغییرات در متن نیاز به معرفی متغیر سوییچ خواهیم داشت که با انتخاب هر یک از سوییچ ها، محتوا مورد نظر در نمایشگر نشان داده شود.

 

نمونه کد آردوینو نمایش متن در LCD Shield

 

 

 

حال کد سوم را در نرم افزار آردوینو کپی کنید. همانطور که بر روی شیلد ال سی دی مشخص است، دارای ۶ عدد میکروسوییچ است. کد را آپلود کنید. با فشردن کلید RIGHT عبارت Digispark.ir ، کلید UP عبارت Digispark، کلید DOWN عبارت Daneshjookit، کلید LEFT عبارت Theladypi و کلید SELECT عبارت Projects نمایش داده می‌شود.

 

---

راه اندازی ال سی دی کاراکتری ۲۰X2

---

WH2002A یک نمابشگر ال سی دی کاراکتری ۲۰X2 می‌باشد که از آی سی داخلی ST7066 در ساختار آن بهره می‌برد. رابط پیش فرض ال سی دی ۸۰۰ ۴/۸-bit موازی است. همچنین این مدل با آی سی RW1063 controller IC با پروتکل I2C و SPI در بازار موجود است و اتصالات و سیم کشی آن محدوتر خواهد شد. برعکس تمامی ال سی دی های گرافیکی در این مدل دو ردیف ۸ تایی در سمت راست ال سی دی برای لحیم کاری پایه ها در نظر گرفته شده است. ردیف اول پایه ۱ تا ۱۵ و ردیف دوم پایه ۲ تا ۱۶ است. ترتیب پایه ها بر اساس شماره پین به صورت زیر است:

 

پس با توجه به توضیحات و تصویر بالا، در ال سی دی گرافیکی ۲۰X2 فقط جای پایه ها تغییر کرده است و تفاوتی درنوع پایه، ساختار و ماهیت آن وجود ندارد. مطابق با تصویر پایه ها را تطبیق داده و اتصالات را انجام میدهیم.

 

---

اتصال LCD2x20 به آردوینو

---

جهت اتصال ال سی دی ۲۰X2 به آردوینو به پایه های دیجیتال و مقاومت نیاز داریم. مطابق با جدول پایه ها در تصویر بالا، ماهیت هر پایه را شناسایی کرده و طبق جدول زیر اتصالات را انجام دهید.

نکات اتصال

• جهت تنظیم شدت نور صفحه یا همان کنتراست از پایه V0 در ال سی دی استفاده می‌شود. برای اتصال پایه V0 به برد آردوینو به یک مقاومت ۱۰ کیلو نیاز داریم. یک سر مقاومت را به پایه V0 وصل کرده و به GND برد آردوینو اتصال دهید. سر دیگر مقاومت ۱۰ کیلو بدون اتصال باشد.
• پیشنهاد می‌شود پایه شماره ۱۵ یا همان A آند را به از یک سر به مقاومت ۲۲۰ اهم اتصال داده و سپس به ۵ ولت آردوینو متصل کنید.
• انتخاب پایه های دیتا بین D0 تا D7 آزادنه است و فقط به ساختار آن در کدنویسی دقت کنید:

LiquidCrystal(rs,en,d4,d5,d6,d7)
LiquidCrystal(rs,rw,en,,d4,d5,d6,d7)
LiquidCrystal(rs,en,d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7)
LiquidCrystal(rs,rw,en,d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7)

 

---

کتابخانه Library

---

کتابخانه مورد استفاده برای ال سی همان Liquidcrystal است که در بخش اول آموزش روش نصب آن نوشته و آموزش داده شده است. با توجه به اینکه آخرین آپدیت این آموزش در مهرماه ۹۹ انجام شده است، آخرین ورژن معرفی شده برای کتابخانه liquidCrystal ورژن ۱٫۰٫۷ است:

 

---

کد آردوینو LCD20X2

---

پس از انجام اتصالات و اطمینان از نصب کتابخانه LiquidCrustal نوبت به تست یکی از برنامه های پیش فرض آردوینو است. کد زیر را کپی و به نرم افزار آردوینو Arduino انتقال دهید.

#include <LiquidCrystal.h>


const int rs = 12, en = 11, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);

void setup() {
  
  lcd.begin(20, 2);
  
  lcd.print("hello, world!");
}

void loop() {
 
 
  lcd.setCursor(0, 1);

  lcd.print(millis() / 1000);
}

 

جهت آپلود برنامه ابتدا نوع برد آردوینو و پورت را مشخص کرده و سپس برنامه را آپلود کنید. عبارت Hello World به همراه کانتر شماره انداز بر روی ال سی دی گرافیکی نمایش داده می‌شود. جهت تغییر متن در خط زیر عبارت مورد نظر را تغییر دهید:

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

انتخاب نوع ال سی دی مورد استفاده در این خط مشخص می‌شود:

 lcd.begin(20, 2);

جهت نمایش عدد و کانتر از دستور زیر استفاده شده است:

lcd.print(millis() / 1000);

 

با انجام تمامی این موارد ال سی دی راه اندازی شده و آماده تست پروژه است.

 

---

وسایل مورد نیاز

---

ال سی دی ۲*۱۶ 

ال سی دی ۲*۱۶ به همراه درایور راه اندازی I2C

شیلد ال سی دی آردوینو LCD Shield Arduino

برد آردوینو arduino UNO

ال سی دی ۲۰×۲ کاراکتری