LCD-displaymodulen

Dyk med oss in i den fascinerande världen av LCD-karaktärsskärmar, där vi tar en närmare titt på de tidlösa klassikerna på bland annat 1602- och 2004-skärmarna. Dessa kraftfulla och mångsidiga displayer har vunnit hjärtan hos både hobbyister och proffs i otaliga projekt, allt från gör-det-själv väderstationer till avancerade industriella tillämpningar. I den här bloggen reder vi ut hemligheterna bakom dessa två populära moduler när vi utforskar deras kapacitet och charm så att du kan göra det perfekta valet för nästa mästerverk.

Framväxten och populariteten för LCD-teckendisplaymoduler

Historien om denna LCD-displaymodul började på 1980-talet när Hitachi introducerade kontrollenheten HD44780, som nu anses vara en industristandard. Denna banbrytande kontroller gjorde det lättare för utvecklare att använda LCD-moduler i sina projekt, eftersom det förenklade kommunikationen mellan displayen och mikrokontrollern. Detta gjorde det möjligt för tillverkare att fokusera mer på funktionaliteten i sina projekt snarare än komplexiteten i displaytekniken.

Under åren har LCD-skärmar med karaktärer utvecklats och anpassats till marknadens behov. 1602 och 2004 LCD-modulerna är bra exempel på detta. 1602, en 16x2-skärm med 16 tecken, två rader, blev snabbt populär bland hobbyister och proffs för sin kompakta storlek och mångsidighet. Det gjorde det möjligt för användare att visa enkel och tydlig information på skärmen och gav en kostnadseffektiv lösning för olika applikationer.

Senare släpptes 2004-modulen, en 20x4-skärm med 20 tecken och 4 rader, som tillåter användare att visa mer information utan att behöva flera skärmar. Denna modul blev snabbt en favorit bland utvecklare som ville visa mer data i sina projekt, till exempel i avancerade väderstationer, automatiserade system och industriella applikationer. Populariteten för tecken-LCD-moduler, som 1602 och 2004, fortsätter till denna dag på grund av deras enkelhet, tillförlitlighet och användarvänlighet i en mängd olika projekt.



Hur tecken LCD-skärmar kommer till liv: En titt på tekniken bakom

Driften av en LCD-skärm, såsom modulerna 1602 och 2004, är baserad på användningen av flytande kristaller som svarar på elektriska signaler för att visa bilder och text. Hjärtat i skärmen är kontrollenheten HD44780, som fungerar som ett gränssnitt mellan mikrokontrollern och LCD-panelen. Denna styrenhet översätter instruktionerna som tas emot från mikrokontrollern till de korrekta spänningarna som krävs för att aktivera de flytande kristallerna och därmed visa önskad karaktär.

De flytande kristallerna är inklämda mellan två lager av glas, varav ett har en matris av elektroder för att försörja spänningen. När spänning appliceras på en viss elektrod ändrar de flytande kristallerna orientering och polariserar ljuset på ett specifikt sätt. Detta gör att bakgrundsbelysningen blockeras eller passerar genom glaset, vilket gör att karaktären syns på skärmen.

LCD-modulerna har en förinställd uppsättning tecken lagrade i deras inbyggda ROM (se bilden nedan), vilket innebär att de kan visa en begränsad uppsättning fördefinierade symboler och bokstäver. För att visa text och grafik på skärmen skickas data från mikrokontrollern till HD44780-kontrollern, som sedan positionerar de flytande kristallerna för att bilda önskat tecken eller mönster.

HD44780 teckenuppsättning

Lägg till egna karaktärer

I minnet på LCD-skärmen kan 8 tecken läggas till med 5x8 pixlar. Dessa måste skrivas till skärmen som en 8-byte array. Detta är också mycket enkelt att göra med LiquidCrystal-biblioteket.

LCD-display med anpassade tecken

Anslutningen

LCD-skärmen har ett parallellt gränssnitt, vilket innebär att mikrokontrollern måste kopplas till olika linjer för att adressera rätt delar.

Registrera välj (RS): Denna pin bestämmer var man ska skriva i minnet på LCD-skärmen; dataregistret, för att skriva tecken till skärmen, eller instruktionsregistret, för att utfärda kommandon.

Läs/skriv (R/W): Läs eller skriv tillstånd.

Gör det möjligt: Tillåt eller förbjud skrivning.

Datum (D0 -D7): Data som skrivs till displayen.

1602 LCD Pinout

4-bitars och 8-bitars läge

LCD-skärmen kan styras i 2 lägen; 4 bitar och 8 bitar. Detta hänvisar till antalet rader över vilka data skrivs till displayen. Data som skrivs till displayen är alltid 8 bitar långa, så när LCD-skärmen adresseras över 4 bitar måste data skickas in 2 gånger. Fördelen med detta är att endast 6 I/O-stift behöver anslutas totalt istället för de 10 stiften i 8-bitarsläge. Vid läsning från displayen måste R/W även kopplas till ett I/O-stift, men i detta exempel är det anslutet till jord (skriv alltid).

Liquid Crystal Library

Eftersom det kan vara svårt att komma åt rätt register, är detta givetvis även ett alternativ för LCD-skärmen bibliotek tillgänglig för Arduino . Detta bibliotek levereras som standard med Arduino -mjukvaran, så det är inte ens nödvändigt att ladda ner ytterligare filer. Som visas i exemplet är initiering med detta bibliotek mycket enkel. För att skriva text behöver bara antalet tecken på skärmen (till exempel 16 x 2) och önskat meddelande ställas in.

// include the library code:
#include <LiquidCrystal.h>

// initialize library with the the interface pins
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

void setup() {
  // initialize LCD with the number of columns and rows
  lcd.begin(16, 2);
  // Print a message to the LCD.
  lcd.print("Opencircuit.nl");
}

void loop() {
  
}

I2C-gränssnittsmodul

Med I2C-gränssnittsmodulen sparas ännu fler stift. Denna modul behöver bara 2 datalinjer för att driva LCD-skärmen. Observera att baudhastigheten är satt till 115200!

I2C LCD-gränssnittsmodulDenna modul realiserar ett snabbt I2C-gränssnitt med de välkända LCD-skärmarna (16x02, 16x04 och 20x04), vilket gör att styra dessa skärmar mycket enklare och mer ekonomiskt med I/O-stift. Slut i lager € 2,35

LiquidCrystal Library I2C

Det finns en modifierad version av LiquidCrystal bibliotek tillgänglig för att adressera displayen via I2C. ZIP-filen måste sedan packas upp i Arduino -biblioteksmappen (%HOMEPATH%\Documents\ Arduino \libraries) för att kunna användas. Som visas i kodexemplet nedan kan LCD-displayen fortfarande styras på samma sätt. I2C-modulen har även en inbyggd potentiometer för kontrasten på tecknen.

#include <Wire.h> 
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

// Set the LCD I2C address
LiquidCrystal_I2C lcd(0x20);  

#define BACKLIGHT_PIN     13

void setup()
{
  // Switch on the backlight
  pinMode ( BACKLIGHT_PIN, OUTPUT );
  digitalWrite ( BACKLIGHT_PIN, HIGH );
  
  // initialize LCD with the number of columns and rows
  lcd.begin(16,2);              

  // Print a message to the LCD.
  lcd.print("Opencircuit.nl");
}

void loop()
{

}

En tidlös teknik: Den bestående effekten av 1602 och 2004 LCD-moduler

I den här bloggen har vi utforskat den spännande världen av LCD-karaktärsmoduler, med särskilt fokus på de ikoniska 1602 och 2004-skärmarna. Vi har täckt historien, utvecklingen och driften av dessa moduler och sett dem bli populära val för både hobbyister och proffs. Dessa mångsidiga och pålitliga skärmar kommer att fortsätta att vara en viktig del av många projekt och, trots framväxten av nyare teknologier, kommer de att behålla sin relevans på grund av sin enkelhet, användarvänlighet och kostnadseffektivitet.