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利用Arduino驅(qū)動(dòng)LCD顯示屏

目的

本教程描述了如何使用Arduino驅(qū)動(dòng)LCD顯示屏。

概述

Arduino開(kāi)發(fā)板屬于非常流行的單片機(jī)開(kāi)發(fā)板，該板的一個(gè)常用功能就是用驅(qū)動(dòng)LCD屏，通常用來(lái)將信息傳遞給用戶。在本教程中，我將教您如何使用Arduino單片機(jī)開(kāi)發(fā)板和Adafruit I2C/SPI LCD驅(qū)動(dòng)模塊來(lái)驅(qū)動(dòng)LCD。

設(shè)備

Arduino Uno R3

I2C/SPI LCD 驅(qū)動(dòng)模塊

RGB LCD 20×4

9V, 1A 電源適配器

跳線

USB 電纜 (A-to-B)

面包板

目錄

電路接線

編寫(xiě)代碼

配置

設(shè)置

循環(huán)

上傳并運(yùn)行程序

程序

1. 電路接線

LCD通常需要連接很多線才能工作。隨時(shí)管理所有這些連接可能既繁瑣又煩人。幸運(yùn)的是，Adafruit制造了一款可兼容大多數(shù)LCD的I2C/SPI LCD驅(qū)動(dòng)模塊。該驅(qū)動(dòng)模塊可方便地將您的單片機(jī)和LCD之間的連接數(shù)量減少到4個(gè)。

我總是喜歡用Fritzing繪制接線圖（圖1：Arduino-LCD原理圖）。Fritzing是一款開(kāi)源原理圖設(shè)計(jì)和PCB布線軟件。Fritzing的下載地址（可選）如下：https://fritzing.org/home/

圖1：Arduino-LCD原理圖

LCD上的引腳1連至LCD驅(qū)動(dòng)模塊上的引腳1。其余引腳按順序連接。這可以在面包板上完成，也可以將驅(qū)動(dòng)模塊焊接到LCD上，正如我所做的這樣。

I2C和SPI是兩種非常流行的串行接口總線。本教程將介紹使用I2C連接Arduino和LCD驅(qū)動(dòng)模塊，但是LCD驅(qū)動(dòng)模塊也可以連接SPI接口。您可以通過(guò)跳接驅(qū)動(dòng)模塊上的焊接跳線（圖2：LCD驅(qū)動(dòng)模塊上的焊接跳線）來(lái)設(shè)置I2C地址（A0、A1、A2）或使能SPI（SPI使能）。本教程中使用I2C的唯一電路是LCD驅(qū)動(dòng)模塊，所以我們不需要更改當(dāng)前配置。這意味著LCD驅(qū)動(dòng)模塊的地址為0（0x00）。

圖2：LCD驅(qū)動(dòng)模塊上的焊接跳線

要將LCD驅(qū)動(dòng)模塊連接到Arduino，應(yīng)將5V和Arduino上的接地引腳連至LCD驅(qū)動(dòng)模塊上的5V和接地引腳。這會(huì)為L(zhǎng)CD和LCD驅(qū)動(dòng)模塊提供電源。注：LCD需要至少5V才能正常工作。接下來(lái)的兩個(gè)連接是串行數(shù)據(jù)和串行時(shí)鐘。串行時(shí)鐘連接（橙色線）位于Arduino的SCL引腳和驅(qū)動(dòng)模塊的CLK引腳之間。串行數(shù)據(jù)連接（藍(lán)線）位于Arduino的SDA引腳和驅(qū)動(dòng)模塊的DAT引腳之間。

圖3：LCD驅(qū)動(dòng)模塊引腳分配

2. 編寫(xiě)代碼

2.1 配置

代碼的第一部分是包含Adafruit_LiquidCrystal頭文件。然后，您就可以使用該庫(kù)中的函數(shù)。由于Arduino IDE會(huì)自動(dòng)下載Adafruit_LiquidCrystal庫(kù)，本教程沒(méi)有包含Arduino庫(kù)的下載步驟。

接下來(lái)，我們將LCD驅(qū)動(dòng)模塊地址設(shè)為0（請(qǐng)記住，我們沒(méi)有跨接任何焊接跳線）。

最后，我創(chuàng)建了一個(gè)名為timer的全局變量，稍后在代碼的循環(huán)部分中使用。

2.2 設(shè)置

LCD在寫(xiě)入之前需要進(jìn)行初始化。這可以通過(guò)“begin”函數(shù)實(shí)現(xiàn)，該函數(shù)會(huì)告訴LCD驅(qū)動(dòng)模塊顯示器上有多少個(gè)字符。由于我使用的LCD具有背光功能，因此我也打開(kāi)背光。

現(xiàn)在LCD已經(jīng)初始化完畢，我寫(xiě)了“Test Code”來(lái)檢查一切是否正常。該代碼將光標(biāo)設(shè)定為起始位置，將“Test”寫(xiě)入顯示屏，等待2秒鐘，然后清除顯示。

圖4：設(shè)置代碼

2.3 循環(huán)

代碼的循環(huán)部分利用millis（）函數(shù)并除以1000來(lái)計(jì)算程序的運(yùn)行時(shí)間。然后代碼使用print和setCursor函數(shù)在LCD上顯示程序時(shí)間。隨后，循環(huán)代碼等待一秒鐘，然后重復(fù)。

圖5：循環(huán)代碼

3. 上傳并運(yùn)行程序

將代碼上傳到Arduino。確保Arduino已經(jīng)連接9V電源適配器，因?yàn)閁SB電源不足以為Arduino和LCD顯示器同時(shí)供電。程序開(kāi)始執(zhí)行后，設(shè)置部分運(yùn)行完成后，您應(yīng)該在LCD顯示屏上看到“Test”字樣（圖6：LCD顯示“Test”）。循環(huán)部分開(kāi)始執(zhí)行后，您將會(huì)看到程序的運(yùn)行時(shí)間，而且每秒更新一次（圖7：LCD顯示程序運(yùn)行時(shí)間 – 8(s)）。恭喜！您現(xiàn)在擁有一款適用于Arduino板的簡(jiǎn)單易用LCD顯示屏，并可將其用作未來(lái)項(xiàng)目的顯示屏。提示：I2C是一個(gè)慢速總線，如果您持續(xù)更新液晶顯示器，那么會(huì)影響單片機(jī)執(zhí)行其他任務(wù)的時(shí)間。

圖6：LCD顯示 “Test”

圖7：LCD顯示程序運(yùn)行時(shí)間 – 8(s)

圖8：LCD顯示程序運(yùn)行時(shí)間 – 28(s)

附件：Arduino_LED代碼

/*       Project: Arduino LCD
 *       Written by: Chris Marella                            
 *       Date: January 11, 2018                                                                    
 */                                                         

// include the Adafruit LCD Library:
#include 

// Connect the the LCD Backpack via I2C, default address #0 (A0-A2 not jumpered)
Adafruit_LiquidCrystal lcd(0);

//Global Variables
int timer;    //create a global variable for a timer

void setup() {

  //LCD Configuration
  lcd.begin(19,3);        //The begin function tells the LCD driver the size of your LCD screen (columns x rows)
  lcd.setBacklight(HIGH); //setBacklight controls the LCD backlight

  //Test Code
  lcd.setCursor(0,0);     //setCursor function sets the position of the character cursor (column x row)
  lcd.print("Test");      //Prints "Test" across the LCD
  delay(2000);            //Wait for 2 seconds
  lcd.clear();            //clear function clears the LCD screen

}

void loop() {
  timer = millis()/1000;  //set timer variable to how long program has been running in seconds

  lcd.setCursor(0,0);     //set LCD cursor to 0,0
  lcd.print("Time:");     //print time on LCD row 1
  lcd.setCursor(0,1);     //move LCD cursor to row 2
  lcd.print(timer);       //print the current program run time
  lcd.setCursor(0,2);     //move LCD cursor to row 3
  lcd.print("(s)");       //print "(s)" for seconds
  delay(1000);            //wait 1 second to update
}

審核編輯：湯梓紅