- Модуль FC-113 сделан на базе микросхемы PCF8574T, которая представляет собой 8-битный сдвиговый регистр - «расширитель» входов-выходов для последовательной шины I2C. На рисунке микросхема обозначена DD1.
- R1 - подстроечный резистор для регулировки контрастности ЖК дисплея.
- Джампер J1 используется для включения подсветки дисплея.
- Выводы 1…16 служат для подключения модуля к выводам LCD дисплея.
- Контактные площадки А1…А3 нужны для изменения адреса I2C устройства. Запаивая соответствующие перемычки, можно менять адрес устройства. В таблице приведено соответствие адресов и перемычек: "0" соответствует разрыву цепи, "1" - установленной перемычке. По умолчанию все 3 перемычки разомкнуты и адрес устройства 0x27 .
2 Схема подключения ЖК дисплея к Arduino по протоколу I2C
Подключение модуля к Arduino осуществляется стандартно для шины I2C: вывод SDA модуля подключается к аналоговому порту A4, вывод SCL - к аналоговому порту A5 Ардуино. Питание модуля осуществляется напряжением +5 В от Arduino. Сам модуль соединяется выводами 1…16 с соответствующими выводами 1…16 на ЖК дисплее.
3 Библиотека для работы по протоколу I2C
Теперь нужна библиотека для работы с LCD по интерфейсу I2C. Можно воспользоваться, например, вот этой (ссылка в строке "Download Sample code and library").
Скачанный архив LiquidCrystal_I2Cv1-1.rar разархивируем в папку \libraries\ , которая находится в директории Arduino IDE.
Библиотека поддерживает набор стандартных функций для LCD экранов:
| Функция | Назначение |
|---|---|
| LiquidCrystal() | создаёт переменную типа LiquidCrystal и принимает параметры подключения дисплея (номера выводов); |
| begin() | инициализация LCD дисплея, задание параметров (кол-во строк и символов); |
| clear() | очистка экрана и возврат курсора в начальную позицию; |
| home() | возврат курсора в начальную позицию; |
| setCursor() | установка курсора на заданную позицию; |
| write() | выводит символ на ЖК экран; |
| print() | выводит текст на ЖК экран; |
| cursor() | показывает курсор, т.е. подчёркивание под местом следующего символа; |
| noCursor() | прячет курсор; |
| blink() | мигание курсора; |
| noBlink() | отмена мигания; |
| noDisplay() | выключение дисплея с сохранением всей отображаемой информации; |
| display() | включение дисплея с сохранением всей отображаемой информации; |
| scrollDisplayLeft() | прокрутка содержимого дисплея на 1 позицию влево; |
| scrollDisplayRight() | прокрутка содержимого дисплея на 1 позицию вправо; |
| autoscroll() | включение автопрокрутки; |
| noAutoscroll() | выключение автопрокрутки; |
| leftToRight() | задаёт направление текста слева направо; |
| rightToLeft() | направление текста справа налево; |
| createChar() | создаёт пользовательский символ для LCD-экрана. |
4 Скетч для вывода текста на LCD экран по шине I2C
Откроем образец: Файл Образцы LiquidCrystal_I2C CustomChars и немного его переделаем. Выведем сообщение, в конце которого будет находиться мигающий символ. В комментариях к коду прокомментированы все нюансы скетча.
#include
Кстати, символы, записанные командой lcd.createChar(); , остаются в памяти дисплея даже после выключения питания, т.к. записываются в ПЗУ дисплея 1602.
5 Создание собственных символов для ЖК дисплея
Немного подробнее рассмотрим вопрос создания собственных символов для ЖК экранов. Каждый символ на экране состоит из 35-ти точек: 5 в ширину и 7 в высоту (+1 резервная строка для подчёркивания). В строке 6 приведённого скетча мы задаём массив из 7-ми чисел: {0x0, 0xa, 0x1f, 0x1f, 0xe, 0x4, 0x0} . Преобразуем 16-ричные числа в бинарные: {00000, 01010, 11111, 11111, 01110, 00100, 00000} . Эти числа - не что иное, как битовые маски для каждой из 7-ми строк символа, где "0" обозначают светлую точку, а "1" - тёмную. Например, символ сердца, заданный в виде битовой маски, будет выглядеть на экране так, как показано на рисунке.
6 Управление ЖК экраном по шине I2C
Загрузим скетч в Arduino. На экране появится заданная нами надпись с мигающим курсором в конце.
7 Что находится «за» шиной I2C
В качестве бонуса рассмотрим временную диаграмму вывода латинских символов "A", "B" и "С" на ЖК дисплей. Эти символы имеются в ПЗУ дисплея и выводятся на экран просто передачей дисплею их адреса. Диаграмма снята с выводов RS, RW, E, D4, D5, D6 и D7 дисплея, т.е. уже после преобразователя FC-113 «I2C параллельная шина». Можно сказать, что мы погружаемся немного «глубже» в «железо».
Временная диаграмма вывода латинских символов "A", "B" и "С" на LCD дисплей 1602
На диаграмме видно, что символы, которые имеются в ПЗУ дисплея (см. стр.11 даташита, ссылка ниже), передаются двумя полубайтами, первый из которых определяет номер столбца таблицы, а второй - номер строки. При этом данные «защёлкиваются» по фронту сигнала на линии E (Enable), а линия RS (Register select, выбор регистра) находится в состоянии логической единицы, что означает передачу данных. Низкое состояние линии RS означает передачу инструкций, что мы и видим перед передачей каждого символа. В данном случае передаётся код инструкции возврата каретки на позицию (0, 0) ЖК дисплея, о чём также можно узнать, изучив техническое описание дисплея.
И ещё один пример. На этой временной диаграмме показан вывод символа «Сердце» на ЖК дисплей.
Опять, первые два импульса Enable соответствуют инструкции Home() (0000 0010 2) - возврат каретки на позицию (0; 0), а вторые два - вывод на ЖК дисплей хранящийся в ячейке памяти 3 10 (0000 0011 2) символ «Сердце» (инструкция lcd.createChar(3, heart); скетча).
Пожалуй один из самых популярных экранов на рынке. Собран на популярном контроллере HD44780U. Из названия модели следует, что экран состоит из двух строк по 16 символов. Поддержки русского языка в этой конкретной модели нет.
Шина данных ш2с позволяет по двум проводам подключать до 127 устройств, при чем одновременно. Данный I2C реализован на чипе PCF8574T.
Схема подключения:
Синяя штука — переменное сопротивление, позволяет настроить контрастность экрана.
Перемычка слева — отвечает за подсветку экрана.
Блок из 4х контактов подключается к arduino так:
GND — GND
VCC — 5V
SDA — A4 (если Arduino MEGA, то к D20)
SCL — A5 (если Arduino MEGA, то к D21)
Библиотека
Скетч
У дисплея может быть другой IIC адрес, вместо 0x27 может оказаться 0x3F. Чтобы точно определить адрес можете воспользоваться сканером i2c устройств .
#include
Плата разведена таким образом, чтобы ее можно было сразу скрестить с ЖК дисплеем. На вход подается питание и линии I2C. На плате сразу установлены подтягивающие резисторы на линиях SCL и SDA, потенциометр для регулировки контрастности и питание самого дисплея.
Джампер справа включает/отключает подсветку. Далее вооружившись тестером была составлена следующая табличка.
После изучения модуля было выявлено что P3
управляет подсветкой. Если джампер установлен, то 1 включает подсветку, а 0 выключает. При снятом джампере подсветка всегда выключена. Далее было принято решение дополнить библиотеку axlib функциями для работы с шиной I2C(программная реализация) и функциями для управления микросхемой PCF8574. В двух словах как работает модуль. Для того чтобы вывести параллельно байт, для этого нужно послать в шину I2C адрес микросхемы (по умолчанию он равен 0x4E. Так же можно менять адрес методом впаивания перемычек на плате и меняя значение трех младших разрядов адреса), затем после получения ACK посылается байт данных. После того как микросхема отвечает ACK, байт появляется на параллельном порту микросхемы. Для управления ЖК дисплеем я взял функции из библиотеки axlib и немного переделал их для работы с шиной I2C.
#include
BYTE pcf8574_test(BYTE add)
{
BYTE ask = ACK;
add &= 0xFE;
i2c_start();
ask = i2c_send_byte(add);
i2c_stop();
return ask;
}
Первая функция была написана для проверки наличия устройства на шине. В принципе ее можно применять для поиска любого устройства находящегося на шине. Функция принимает адрес искомого устройства и если оно отвечает, то возвращает ноль. Если устройство с таким адресом нет на шине, то вернет единицу.
BYTE pcf8574_byte_out(BYTE data, BYTE add)
{
BYTE ask = ACK;
add &= 0xFE;
i2c_start();
ask = i2c_send_byte(add);
if(!ask) ask = i2c_send_byte(data);
i2c_stop();
return ask;
}
Эта функция уже заточена чисто под данную микросхему. В качестве аргументов ей передаются байт для передачи в шину и адрес микросхемы. Функция сначала запросит микросхему по адресу, а затем пошлет байт. Если микросхема получила байт и ответила ACK, то функция закончит работу с микросхемой и вернет ноль как удачная посылка байта. А микросхема в это время выведет этот байт в свой параллельный порт. Иначе получим NACK и вернем единицу, передача провалилась.
BYTE pcf8574_str_out(BYTE *data, BYTE col, BYTE add)
{
BYTE ask = ACK;
add &= 0xFE;
i2c_start();
ask = i2c_send_byte(add);
for(BYTE i=0; i
void com(BYTE com)
{
com |= 0x08; // Р3 в единицу, дабы горела подсветка
pcf8574_byte_out(com, ADD); // Вывод данных
com |= 0x04; // Е в единицу
pcf8574_byte_out(com, ADD); // Вывод данных
com &= 0xFB; // Е в ноль
pcf8574_byte_out(com, ADD); // Вывод данных
}
Эта функция передает только команды дисплею. Отсюда появилась первая строка с логическим сложением команды с 0х08. Эта бяка нужна из-за того что мы передаем байт не прямо в порт ЖК дисплея, а через наш ретранслятор. То есть если мы подали байт, а потом нам нужно вывести только один бит, то соизвольте к предыдущему байту присвоит нужный бит и уже его снова отправить в порт. Вот такая заморочка. Сложение с 0х08 необходимо для постоянного удержания единицы на третьем разряде. Помните про подсветку? Вот именно это сложение и включает подсветку. После вызываем функцию передачи байта в шину. О ней написано выше. Затем передаем байт по шине в микросхему. Далее следует выставить в единицу Е, чем собственно занимается логическое сложение байта с 0х04. После обнуление Е. Таким образом можно послать любую команду дисплею лишь передав в качестве аргумента саму команду.
void init(void)
{
_delay_ms(30); // Пауза после подачи питания
com(0x30); // Переход в 4-х битный режим
_delay_us(40); // Задержка для выполнения команды
com(0x30); // Переход в 4-х битный режим
_delay_us(40); // Задержка для выполнения команды
com(0x30); // Переход в 4-х битный режим
_delay_us(40); // Задержка для выполнения команды
com(0x20); // Переход в 4-х битный режим
_delay_us(40); // Задержка для выполнения команды
com(0x20); // Установка параметров
com(0x80); // Установка параметров
com(0x00); // Выключаем дисплей
com(0x80); // Выключаем дисплей
com(0x00); // Очищаем дисплей
com(0x10); // Очищаем дисплей
com(0x00); // Устанавливаем режим ввода данных
com(0x60); // Устанавливаем режим ввода данных
com(0x00); // Включаем дисплей с выбранным курсором
com(0xC0); // Включаем дисплей с выбранным курсором
}
Эта функция занимается лишь инициализацией дисплея. Последовательность команд взята из даташита на ЖК дисплей.
void char_out(BYTE data)
{
BYTE data_h = ((data & 0xF0) + 0x09);
BYTE data_l = ((data // Передача старших 4 бит
data_h |= 0x04;
pcf8574_byte_out(data_h, ADD); // Передача старших 4 бит
data_h &= 0xF9;
pcf8574_byte_out(data_h, ADD); // Передача старших 4 бит
pcf8574_byte_out(data_l, ADD); // Передача младших 4 бит
data_l |= 0x04;
pcf8574_byte_out(data_l, ADD); // Передача младших 4 бит
data_l &= 0xF9;
pcf8574_byte_out(data_l, ADD); // Передача младших 4 бит
}
Эта функция передает данные ЖК дисплею. Выполняется так же как и команды за исключением того, что передача байта идет сначала старшим полубайтом, а затем младшим. А остальное тоже самое.
void str_out(BYTE *str)
{
while((*str) != "\0")
{
char_out(*str);
str++;
}
}
Ну, а эта функция чисто для передачи строки дисплею. Собственно к нашей теме она никакого отношения не имеет.
Проект для AtmelStudio 6.2
Грамотный 01.08.15 17:11
Запятая пропущена. Правильно: "ПРИВЕТ, МИР!" И сей девайс заточен не только для HD44780. Подтягивающие резисторы ставятся со стороны мастера. Согласно спецификации, запись данных в контроллер LCD идет по спаду Е. Отсюда первая же функция упрощается: void com(BYTE com) { com |= 0x08; // подсветка pcf8574_byte_out(com | 0x04, ADD);// Вывод данных pcf8574_byte_out(com, ADD); // Е в ноль } Да и остальные тоже существенно меньше могут быть. Например, void char_out(BYTE data) будет всего из двух вызовов, и уж тем более без дополнительных переменных. Инициализация LCD выполнена с нарушениями спецификации таймингов.
Алексей 02.08.15 19:11
Из-за отсутствия запятой, дисплей не пострадает. Сей девайc как раз заточен именно под дисплеи с таким, либо аналогичным контроллером. А вот именно микросхема действительно простой расширитель порта. По поводу Е я согласен. Дополнительные переменные нужны. Если передать функции аргумент с выполнением неких действий с логикой, могут возникнуть глюки. Уже с таким сталкивался. Инициализация выполняется без нарушений тайменгов. В документации сказано, что между командами ставиться пауза 40 мкс. Из-за того что передача идет по шине i2c, а та в свою очередь программная и медленная, то периоды выполняются с лихвой. Если все же Вам не лень, то напишите свой вариант и пришлите мне. Я его опубликую. В конце концов данный сайт предназначен на любительскую аудиторию и каждый кто хочет может высказать свое мнение и видение на жизнь МК.
Алексей 06.08.15 09:14
Добавлены тайменги при инициализации дисплея по замечанию уважаемого "Грамотного"
Дмитрий 14.06.16 21:57
Здравствуйте Алексей.Можно в генератор кода добавить библиотеку для работы с PCF8574.
Алексей 14.06.16 22:32
Я подумаю.))
ruslan 21.12.16 19:54
Алексей 21.12.16 21:53
О да. Особенно код на асме. Ардуинщики оценят по полной)))
Пы.сы.
Даже если не взирать на асм, то там прога написана под PIC контроллер. Для AVRщиков это "очень" полезная информация? особенно начинающим))) Я ничего не имею против PIC, но даже асм у PIC и AVR разный. А по поводу подробностей работы ЖК дисплея, то можно глянуть ))) Правда я ее еще писал под CVAVR но все команды разобраны и разложены по полочкам. Но в любом случае решайте сами где понятнее написано))) Автор пишет, читатель выбирает.
GeK 04.01.17 12:52
"I2C адрес микросхемы (по умолчанию он равен 0x4E"
Старшие 4 бита адреса фиксированы,
префикс У PCF8574 равен 0100, а у PCF8574A - 0111
Младшие 3 бита зависят от состояния входов микросхемы A2-A0. По умолчанию все 3 перемычки разомкнуты, соответственно адрес микросхемы принимает значение 0111111.
// A2 A1 A0 PCF8574 PCF8574A
// 1 1 1 0x20 0x38
// 1 1 0 0x21 0x39
// 1 0 1 0x22 0x3A
// 1 0 0 0x23 0x3B
// 0 1 1 0x24 0x3C
// 0 1 0 0x25 0x3D
// 0 0 1 0x26 0x3E
// 0 0 0 0x27 0x3F
Алексей 04.01.17 14:27
Что-то вы перепутали.
Выписка из документации на микросхему
0b01001110 это 0x4E
Так что тут все верно. А если нужно сменить адрес, то всего лишь нужно его поменять в дефайне.
Юрий 14.12.17 21:26
Доброго времени суток! А можно еще код функции lcdgotoxy и lcdclear для работы с переходником на PCF8574.
Александр 20.05.18 18:14
Доброго времени суток! как вы выводите русский текст.
Алексей 20.05.18 23:04
Это отечественный дисплей от фирмы МЭЛТ. У него в памяти зашита кириллица.
Александр 21.05.18 04:55
Доброго времени суток! Я пиши как у вас в Проект для AtmelStudio 6.2 " ЁPҐBET MҐP!" то выводит нормально
а если пиши "ПРИВЕТ МИР!" выводит ерунду всякую. у меня два
варианта дисплеев у одного зашита кириллица. второй китайский.
Алексей 21.05.18 09:22
Я бы для начала написал бы тестовою программу. Перебор всей памяти с выводом на дисплей символов и их адресов. А потом уже выеснять в чем проблема. Скорее всего таблица символов не совпадает с таблицей ascii.
Андрей 03.09.18 08:32
День Добрый!
А схемку под Proteus не можете подкинуть?
Андрей 03.09.18 10:22
Или в Proteuse никто не проверял?
Андрей 03.09.18 10:56
Разобрался main_init
Павел 30.05.19 23:35
Любопытная вещь, адрес дисплея 0х4Е, а если тот же дисплей подключить к ардуинке то адрес 0х27
Павел 31.05.19 11:04
Спасибо огромное за Вашу работу! Перерыл весь интернет, ни один из приведенных примеров кроме Вашего не заработал. Единственное, в архиве проекта в функции инициализации дисплея не прописаны задержки _delay_, и он соответственно не работает
Алексей 01.06.19 09:52
Ну это больше демонстрационный проект. По хорошему нужно библиотеку axlib переписывать, но с учетом того что STM32 и STM8 двигается семимильными шагами, смысла в AVR уже нет вообще.
Павел 05.06.19 12:57
У STM нет DIP корпусов, сложнее делать печатные платы. Для моих проектов возможностей AVR хватает с запасом, на одной Atmega 8 очень много можно уместить
Алексей 05.06.19 15:20
Да, но сколько стоит Atmega8 и stm8s003)))
Дмитрий 07.06.19 00:41
Здравствуй, Алексей.
Подскажи, пожалуйста, как нужно читать из pcf8574 состояние порта?
Хочу сделать внешний блок, 8 GPIO по шине i2c - саме оно.
Дмитрий 07.06.19 17:56
Сам себе отвечу
Функция возвращает байт - состояние портов микросхемы
uint8_t pcf8574_byte_rcv(uint8_t addr)
{
uint8_t ask = ACK;
addr |= 0b01; //READ
uint8_t data=0;
i2c_start();
ask = i2c_send_byte(addr);
if(!ask) data = i2c_read_byte(NACK);
i2c_stop();
Return data;
}
Павел 07.06.19 20:37
Сколько стоит, 150 рублей, по цене релюшки в общем), а как вы разводите платы под STM? ЛУТ ненадежен, ЧПУ фрезер не уверен что возьмет (не пробовал)
LCD I2C модуль позволить подключить символьный дисплей к плате Arduino всего по двум сигнальным проводам.
Используемые компоненты (купить в Китае):
. Управляющая плата
. Соединительные провода
Основные технические характеристики:
Дисплей: Символьный 16х02 либо 20x04
. Подсветка: Синяя c белыми символами
. Контраст: Настраивается потенциометром
. Напряжение питания: 5В
. Интерфейс: I2C
. I2C адрес: 0x27
. Размеры: 82мм x 35мм x 18мм
Подключение к Arduino
Модуль оборудован четырех-пиновым разъемом стандарта 2.54мм
SCL : последовательная линия тактирования (Serial CLock)
SDA : последовательная линия данных (Serial DAta)
VCC : "+" питания
GND : "-" питания
Выводы отвечающие за интерфейс I2C на платах Arduino на базе различных контроллеров разнятся
Для работы с данным модулем необходимо установить библиотеку LiquidCrystal_I2C1602V1
Скачиваем, распаковываем и закидываем в папку libraries в папке Arduino. В случае, если на момент добавления библиотеки, Arduino IDE была открытой, перезагружаем среду.
Переходим непосредственно к скетчу. В данном примере выведем стандартный "Hello, world!" и для адрес нашего сообщества.
пример программного кода:
#includeСоздание собственных символов
С выводом текста разобрались, буквы английского алфавита зашиты в память контроллера внутри дисплея и с ними проблем нет. А вот что делать если нужного символа в памяти контроллера нет?
Не беда, требуемый символ можно сделать вручную. Данный способ частично, ограничение в 7 символов, поможет решить проблему вывода.
Ячейка, в рассматриваемых нами дисплеях, имеет разрешение 5х8 точек. Все, к чему сводится задача создания символа, это написать битовую маску и расставить в ней единички в местах где должны гореть точки и нолики где нет.
В ниже приведенном примере нарисуем смайлик.
пример программного кода:
//Тестировалось на Arduino IDE 1.0.5 // Добавляем необходимые библиотеки #includeПрограммка для легкого создания символов
В комментариях участник сообщества скинул ссылку на генератор символов
