Kontynuujemy projekt zabawki mierzącej refleks (także pamięć – „memory”). Potrzebujemy sposobu komunikacji z użytkownikiem (innego niż podłączony komputer PC do Arduino) – wybór padł na ekranik LCD 16×2.

LCD 16×2

Układ ten to szesnaście znaków w dwóch wierszach – stąd nazwa 16×2. Są także inne, obejrzyjcie dla przykładu magazyny botland.com.pl

Schemat podłączenia ładnie opisany jest na oficjalnych stronach Arduino – zapraszam do lektury. Nasze układy po złożeniu wyglądały tak:

Program polega na użyciu wbudowanej bibliotyki LiquidCrystal.h — poniżej program:

//LCD16x2 sterowany przez Arduino

#include <LiquidCrystalC.h> // dolaczenie pobranej biblioteki dla LCD

LiquidCrystal lcd(, 2, 11, 12, 4, 5, 6, 7);

void setup(){
  lcd.begin(16,2);   // Inicjalizacja LCD 2x16
  
  lcd.setCursor(0,0); // Ustawienie kursora w pozycji 0,0 (pierwszy wiersz, pierwsza kolumna)
  lcd.print("pomidor!");
  delay(500);
  lcd.setCursor(0,1); //Ustawienie kursora w pozycji 0,0 (drugi wiersz, pierwsza kolumna)
  lcd.print("LCD 16x2");
}
void loop() {
}

Warte podkreślenia jest tutaj fakt wykorzystania aż 6-ciu cyfrowych pinów do obsługi tego wyświetlacza. To dużo! Nie ma sprawy, gdy tylko „bawimy” się modułem ekraniku, ale gdy już coś budujemy, podłączamy LED-y czy przyciski – to wówczas spotykamy się z deficytem pinów w Arduino UNO. Ale są lepsze sposoby na podłączenie takiego wyświetlacza.

Komunikacja I2C (IIC, TWI)

To bardzo popularny interface komunikacyjny, obsługujący za pomocą tylko 2 linii aż 127 urządzeń! tymi pinami są SDA (w Arduino pin A4) oraz SDC (w Arduino pin A5). Oznacza to, że gdy podłączamy coś na I2C to łączamy to coś dwoma przewodami z Arduino, podłączając do wejść A4 i A5 – jednocześnie „tracimy” te piny (A4 i A5) – nie możemy z nich korzystać. Trudno – coś za coś. Zresztą, to nic nowego – podobnie jest z komunikacją UART – Serial.begin(xxx) – „zabiera” nam cyfrowe piny #o (TX) i #1 (RX). Przy czym UART to tylko komunikacja z jednym urządzeniem – a tutaj 2 piny i możliwość obsługi do 127 urządzeń!

Moduł hd44780 (i2c)

Jako przykład komunikacji I2C użyliśmy wyświetlacza LCD 16×2 z dodatkowym sterownikiem hd44780. Taki sterownik jest tani a bardzo użyteczny.

Całe podłączenie polega na połączeniu VCC i GND ze steronika do VCC i GND z Arduino, oraz pinów SDA, SDC ze sternika – do SDA i SDC w Arduino. Przy okazji dowiedzieliśmy się, że piny A4 i A5 w Arduino mają swoje „klony” w szeregu pinów cyfrowych, powyżej #13, GDN, ARFE.

Musimy użyć nowej biblioteki do obsługi tego modułu – ja zdecydowałem się na LiquidCrystal_I2C.h autorstwa Franka de Brabandera. Nie jest standardowo zainstalowana więc trzeba ją samodzielnie doinstalować. Przykładowy program:

//LCD16x2 sterowany przez I2C Arduino

include <Wire.h>   // standardowa biblioteka Arduino
#include <LiquidCrystal_I2C.h> // dolaczenie pobranej biblioteki I2C dla LCD

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
//LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f, 16, 2);


void setup(){
  lcd.init();
  lcd.begin(16,2);   // Inicjalizacja LCD 2x16
  
  lcd.backlight(); // zalaczenie podwietlenia 
  lcd.setCursor(0,0); // Ustawienie kursora w pozycji 0,0 (pierwszy wiersz, pierwsza kolumna)
  lcd.print("pomidor!");
  delay(500);
  lcd.setCursor(0,1); //Ustawienie kursora w pozycji 0,0 (drugi wiersz, pierwsza kolumna)
  lcd.print("LCD 16x2 I2C -- hd44780");
}
void loop() {
}

i2cScanner

To bardzo użyteczny program (aż mnie dziw bierze, że nie jest standardowo dodany do Arduino IDE!) więc trzeba go ręcznie zgrać z internetu i uruchomić. Dzięki niemu poznajemy adres swojego urządzenia – bo skoro magistrala i2c obsługuje aż do 127 urządzeń, to jak je rozpoznaje? które urządzenie jest które? a jeśli chcemy mieć 2, 3 lub 4 wyświetlacze LCD w jednym projekcie? Właśnie po to są adresy!

W naszej pracowni występują dwa rodzaje urządzeń – o adresach 0x27 oraz o 0x3f. Koniecznie sprawdź u siebie! W naszym przykładowym kodzie adres zapisany jest w linii 6 (kolejna linia przygotowuje na inny adresik).

Pomiar prądu

Warto zdawać sobie sprawę z użycia prądu – jak widać z poniższych zdjęć wykonaliśmy pomiar i odnotowaliśmy różnicę w poborze prądu w zależności od trybu działania ekraniku LCD – bez podświetlenia (około 6 mA) oraz z podświetleniem (około 26 mA).

A tutaj pomiar prądu z włączonym podświetleniem:

Projektując swój układ warto brać pod uwagę „prądożerność” każdego urządzenia. Ale to na przyszłość. My przećwiczyliśmy mierzenie prądu 😉