Самоделки на дисплее 1602

Обновлено: 17.05.2024

Управление Яркостью подсветки дисплея 1602 происходит через полевой транзистор мне так больше нравится.Раньше я такими экранами 1602 i2c управлял биполярными транзисторами типа кт972 можно управлять любыми подходящими по нашим характеристикам.Я полевые транзисторы беру с материнских плат которые давно сгорели.В материнских платах есть много полезных деталей которые могут пригодится в быту или при создании своих проектов на ардуино.Так и дисплей 1602 arduino я применяю во всех своих самоделках.Как на ардуино так и на esp8266 который стоит в умном доме и следит за солнечными панелями и инвертором,а показания выводит на экран 1602.
Раньше подсветка горела всегда и яркость дисплея была очень сильной и мешала спать ночью.Потом я сделал Управление Яркостью Дисплея на транзисторе и спать стало намного лучше т.к. подсветка не била по глазам и не освещала комнату.Как сделать управление яркостью дисплея я показываю в видео и показываю на схеме.Яркость дисплея также можно изменить просто впаяв резистор подобрав его номинал.регулировка яркости ардуино можно сделать прописав код в самом скетче,но я писать код не умею и мне проще самому спаять схему.подсветка lcd 1602 состоит из обычного светодиода который управляется либо через странзистор в случае i2c модуля или резистором если не использовать модуль.регулировка подсветки lcd 1602 осуществляется простыми способами своими руками глядя на представленную схему в видео.регулировка подсветки lcd 1602 осуществляется аналоговым регулятором которым выступает в качестве потенциометра фоторезистор.
Фоторезистор это датчик, электрическое сопротивление которого меняется в зависимости от интенсивности падающего на него света. Чем интенсивней свет, тем больше создается свободных носителей зарядов и тем меньше становится сопротивление элемента.
Транзистор радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами[1], способный от небольшого входного сигнала управлять значительным током в выходной цепи, что позволяет его использовать для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов. В настоящее время транзистор является основой схемотехники подавляющего большинства электронных устройств и интегральных микросхем.

Транзисторами также называются дискретные электронные приборы, которые, выполняя функцию одиночного транзистора, имеют в своем составе много элементов, конструктивно являясь интегральной схемой, например составной транзистор или многие транзисторы большой мощности[2].

Транзисторы по структуре, принципу действия и параметрам делятся на два класса — биполярные и полевые (униполярные). В биполярном транзисторе используются полупроводники с обоими типами проводимости, он работает за счет взаимодействия двух, близко расположенных на кристалле, p-n переходов и управляется изменением тока через база-эмиттерный переход, при этом вывод эмиттера всегда является общим для управляющего и выходного токов. В полевом транзисторе используется полупроводник только одного типа проводимости, расположенный в виде тонкого канала, на который воздействует электрическое поле изолированного от канала затвора[3], управление осуществляется изменением напряжения между затвором и истоком. Полевой транзистор, в отличие от биполярного, управляется напряжением, а не током. В настоящее время в аналоговой технике доминируют биполярные транзисторы (БТ) (международный термин — BJT, bipolar junction transistor). В цифровой технике, в составе микросхем (логика, память, процессоры, компьютеры, цифровая связь и т. п.), напротив, биполярные транзисторы почти полностью вытеснены полевыми. В 1990-е годы был разработан новый тип гибридных биполярно-полевых транзисторов — IGBT которые сейчас широко применяются в силовой электронике

LCD 1602 является широко распространенным и популярным дисплеем среди радиолюбителей, кроме этого, аналогичные дисплеи встраиваются в различные устройства серийного производства. Дисплей построен на базе контроллера HD44780 и его аналогах, широкая известность связана с его давним появлением на рынке, во времена стремительного развития электроники. В этой статье я расскажу про сопряжение интерфейса I2C и LCD 1602, с помощью микросхемы расширителя портов PCF8574.

В продаже имеется два типа дисплея, с зеленым экраном и темными символами (заказать можно здесь ), а также с синим экраном и светлыми символами (заказать можно тут ), как по мне, то светлый зеленый экран смотрится лучше.

Описание и команды управления LCD 1602

Дисплей содержит две строки, в каждой умещается по 16 символов, напряжение питания может находиться в пределах 4,5-5,5 В, ток потребления составляет 1,2 мА без учета подсветки, которая может потреблять значительный ток. Дисплей имеет достаточно много выводов, назначение которых приведено в следующей таблице:

Ниже в таблице представлены команды для управления LCD 1602:

№	Описание инструкции	Код инструкции										Время выполнения
№	Описание инструкции	RS	R/W	DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0	Время выполнения
1	Очистка дисплея с установкой курсора в начало первой строки	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1,53 мс
2	Установка курсора в начало первой строки	0	0	0	0	0	0	0	0	1	–	1,53 мс
3	Установка направления вывода символов, разрешение сдвига экрана	0	0	0	0	0	0	0	1	I/D	SH	39 мкс
4	Управление режимом питания дисплея и отображением курсора	0	0	0	0	0	0	1	D	C	B	39 мкс
5	Команда сдвига курсора и экрана	0	0	0	0	0	1	S/C	R/L	–	–	39 мкс
6	Настройка интерфейса ввода/вывода данных, количества строк для вывода символов, размера шрифта	0	0	0	0	1	DL	N	F	–	–	39 мкс
7	Запись адреса CGRAM памяти в адресный указатель	0	0	0	1	AC5	AC4	AC3	AC2	AC1	AC0	39 мкс
8	Запись адреса DDRAM памяти в адресный указатель	0	0	1	AC6	AC5	AC4	AC3	AC2	AC1	AC0	39 мкс
9	Команда чтения флага занятости и адресного указателя	0	1	BF	AC6	AC5	AC4	AC3	AC2	AC1	AC0	0 мкс
10	Запись данных во внутреннюю память дисплея	1	0	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0	43 мкс
11	Чтение данных из внутренней памяти дисплея	1	1	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0	43 мкс

Назначение битов представлено в следующей таблице:

Каждая инструкция выполняется определенное время, которое указано в вышеприведенной таблице, завершение внутренней операции можно узнать с помощью чтения флага занятости BF (инструкция №9). Но обычно флаг не опрашивают, а просто выдерживают соответствующую паузу после передачи инструкции. Вообще чтение данных из дисплея применяется редко, и не представляет особого интереса.

Адреса ячеек
1-я строка	00	01	02	03	04	05	06	07	08	09	0A	0B	0C	0D	0E	0F
2-я строка	40	41	42	43	44	45	46	47	48	49	4A	4B	4C	4D	4E	4F

На каждой строке экрана умещается 16 символов, но это только видимая область, общий объем DDRAM памяти составляет 80 байт, то есть в каждую строку можно записать по 40 символов, и только 16 из них будут отображаться на экране, остальные символы останутся в невидимой области. С помощью команды сдвига экрана (инструкция №5) можно просмотреть все остальные символы, наподобие эффекта бегущей строки. Регистры с адресами 0x00-0x27 составляют первую строку, ячейки 0x40-0x67 вторую строку. Если задать только одну строку для вывода (бит N=0 в инструкции №6, при этом будет использована 1-я строка), то длина строки увеличиться, и будет вмещать 80 символов.

Память CGROM (Character Generator ROM) представляет собой знакогенератор и содержит данные для прорисовки ASCII символов. В памяти заложены спецзнаки, цифры, латинский алфавит, если не ошибаюсь, имеются китайские иероглифы, а также символы греческого алфавита, которые используются для обозначения физических величин. Каждый символ занимает 5 байт в памяти, что соответствует размеру шрифта 5×8 пикселей. На следующей картинке представлена таблица символов в соответствии с ASCII кодами:

Кириллица в LCD 1602 не заложена, что не удивительно, ведь это китайский дисплей, но существуют аналогичные отечественные дисплеи фирмы МЭЛТ с поддержкой русского алфавита.

Для вывода символа необходимо записать адрес регистра DDRAM памяти в адресный указатель (инструкция №8), тем самым выбрав положение символа на экране, затем записать в выбранный регистр код ASCII символа (инструкция №10), исходя из полученного кода, контроллер дисплея извлекает данные из CGROM памяти для прорисовки символа в заданном положении на экране. После вывода символа, адресный указатель автоматически инкрементируется или декрементируется, в зависимости от того, какое значение было задано биту направления I/D. Таким образом, символы можно выводить последовательно, при этом корректировка адреса DDRAM памяти не требуется. Например, если первая строка полностью заполнится символами, то произойдет переход на вторую строку, и наоборот.

Энергонезависимая память CGRAM (Character Generator RAM) предназначена для создания уникальных символов под нужды разработчика. Объем памяти небольшой, и позволяет хранить 8 произвольных символов. Для создания одного символа размером 5×8 пикселей, необходимо передать 8 байт данных в регистры памяти. На картинке ниже изображена структура CGRAM памяти и пример расположения символов:

Перед созданием символа необходимо записать адрес регистра CGRAM памяти в адресный указатель (инструкция №8), далее передать байты данных, которые составят изображение символа (инструкция №10), адресный указатель автоматически инкрементируется/декрементируется (в зависимости от бита I/D), как и в случае DDRAM памяти. В создании символа участвуют только 5 младших битов байта данных. Символам присваиваются коды 0x00-0x07 в соответствии с их расположением в памяти CGRAM, они отображены в ранее приведенной таблице символов.

Инициализация LCD 1602

Если разрешить сдвиг экрана при выводе символов (бит SH=1), то с каждым новым символом экран будет сдвигаться в выбранном направлении, то есть новые символы будут появляться в заданном положении на экране, а остальные сдвигаться.

Дополнительно на экране можно включить отображение курсора (бит C=1), который выглядит в виде линии подчеркивания, и может мигать в зависимости от настроек. Положение курсора на экране соответствует текущему адресу DDRAM памяти в адресном указателе. Курсор можно сдвигать по экрану (инструкция №5), при этом адресный указатель будет инкрементироваться/декрементироваться в зависимости от направления сдвига.

Подключение LCD 1602 через I2C интерфейс

Специально для дисплея, в продаже имеется модуль-переходник на основе микросхемы PCF8574AT, которая предназначена для расширения количества линий ввода/вывода. Микросхема подключается по I2C интерфейсу и имеет порт из 8 линий ввода/вывода, принцип функционирования простой, при записи байта данных в микросхему, линии порта принимают уровни, соответствующие значениям битов полученного байта. Операция чтения возвращает байт данных, биты которого указывают состояние линий порта. Таким образом, микросхема позволяет расширить количество линий ввода/вывода, используя два управляющих провода. Фото модуля представлено ниже:

Заказать модуль можно тут . На модуле установлен подстроечный резистор для регулировки контрастности экрана, также имеется джампер (перемычка), разрешающий управление подсветкой дисплея, о котором будет сказано позже.

На следующей картинке приведена схема подключения LCD 1602 и I2C модуля:

Адрес микросхемы PCF8574AT на шине I2C можно настраивать, старшие 4 бита адреса фиксированы, и равны 0111, младшие 3 бита зависят от состояния входов микросхемы A2-A0. На модуле данные входы подтянуты к высокому уровню, соответственно адрес микросхемы принимает значение 0111111.

Как видно из схемы, к микросхеме подключена только часть линий ввода/вывода дисплея DB7-DB4, это означает, что управление дисплеем возможно только через 4-битный интерфейс. Для ввода инструкции в дисплей требуется 2 тактовых импульса на линии E, то есть последовательность уровней 1010 (“защелкивание” данных происходит по спаду уровня), в итоге необходимо записать в микросхему 4 байта для одной инструкции. На картинке ниже приведен пример записи инструкции в дисплей по интерфейсу I2C:

Сначала передается старший полубайт инструкции с битом E=1, затем то же самое с битом E=0, при этом в дисплей передается первая половина инструкции. Далее таким же образом передается вторая половина (младший полубайт).

Для управления подсветкой дисплея, на плате модуля установлен транзистор, подключенный к линии P3 микросхемы. Таким образом, 3-й бит в байте данных управляет подсветкой, 0 – выключена, 1 – включена. При отсутствии джампера (о котором я писал выше) подсветка отключается, независимо от бита управления.

Я подключил дисплей с модулем к микроконтроллеру PIC16F628A, схема представлена ниже:

Кнопка SB1 управляет подсветкой дисплея, светодиод HL1 загорается в случае ошибки передачи данных. Неполный код программы приведен ниже (полную версию можно скачать в конце статьи):

Поддерживаемые дисплеи:

// Пояснение:
LiquidCrystal ОБЪЕКТ ( RS , E , D4 , D5 , D6 , D7 );
void setup()

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);

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);

Выводим время прошедшее после старта на дисплей LCD1602 подключённый по шине I2C:

И так начнем. Так как это моя первая самоделка на LCD, то я немного расскажу, как я начинал учить язык программирования.

Начинал я изучать язык СИ так как и все, с самого простого, миганием светодиодов ну и различные простенькие схемы, но я все ровно не мог понять как написать что-то серьезное в итоге я решил начать с более менее сложного устройства и тем самым собрать себе термостат+вольтметр на автомобиль, после двух недель мучения я наконец-то понял как это все работает и что такое программирование.

Поэтому для меня, как оказалось, лучше начинать изучать с более менее сложных устройств, теперь я хоть начал понимать о чем идет речь, но еще по прежнему слабый в этом деле. Как показала практика (лично для меня), то лучше начинать с тяжелого, а легкое само прейдёт. Может кому-то из начинающих эта статья поможет.
Пишу я в программе Codevisionavr, в этой программе есть готовые библиотеки и начальные термины, в общем, начинать в ней легче.

Пожалуй, хватит обо мне пора начать рассматривать моё устройство, вот принципиальная схема.

Вот такая получилась у меня простенькая схема и проще как мне кажется уже некуда, самый главный здесь ми контроллер ATmega8, к которому подключен LCD дисплей 1602, что означает 16 символов и 2 ряда.

Резистор R1 служит для точной настройки выводимого напряжения на дисплей, а резистор R2 для настройки контрастности дисплея.

Дальше все просто три тактовые кнопки S1 S2 S3 для установки и сохранения температуры, рядом у нас установлен температурный датчик Даллас DS18B20 с подтягивающим резистором R3 в 4,7k.

Теперь мы рассмотрим питание самой схемы, для нормальной работы нам нужно подать на схему 5 вольт и не в коем случае больше, а то наш ми контроллер с дисплеем и температурным датчиком выйдут из строя, а как нам известно, мы это устройство будем использовать в автомобиле, а там 12 вольт.

Для этого я поставил всем известную кренку L7805, параллельно входу поставил конденсатор C2 ёмкостью в 0,047 мкФ и на выходе в 0,1 мкФ также на выходе стоит электролит ёмкостью в 1000 мкФ, после всего этого мы получаем стабилизированное питание 5 вольт.

Дальше рассмотрим узел управления эл.клапаном. Наш ми контроллер подает 5 вольт на опто-транзистор, но через ограничивающий резистор R4 после чего наш оптрон открывается и питание идет на затвор полевого транзистора VT1, полевик открывается и на наш эл. клапан подается полноценные 12 вольт. Резистор R5 служит для разряда затвора VT1 в тот момент, когда оптрон закрылся, а диод VD1 служит для защиты полевого транзистора от всплесков.

Читайте также: