Il modulo display LCD

Immergiti con noi nell'affascinante mondo dei display a caratteri LCD, dove diamo uno sguardo più da vicino ai classici senza tempo degli schermi 1602 e 2004, tra gli altri. Questi display potenti e versatili hanno conquistato il cuore di hobbisti e professionisti in innumerevoli progetti che vanno dalle stazioni meteorologiche fai-da-te alle applicazioni industriali avanzate. In questo blog, sveliamo i segreti dietro questi due famosi moduli mentre ne esploriamo le capacità e il fascino in modo che tu possa fare la scelta perfetta per il prossimo capolavoro.

L'emergere e la popolarità dei moduli di visualizzazione dei caratteri LCD

La storia di questo modulo display LCD è iniziata negli anni '80, quando Hitachi ha introdotto il controller HD44780, che ora è considerato uno standard del settore. Questo rivoluzionario controller ha facilitato agli sviluppatori l'utilizzo dei moduli LCD nei loro progetti, in quanto ha semplificato la comunicazione tra il display e il microcontrollore. Ciò ha consentito ai produttori di concentrarsi maggiormente sulla funzionalità dei loro progetti piuttosto che sulla complessità della tecnologia di visualizzazione.

Nel corso degli anni, i display LCD a caratteri si sono evoluti e adattati alle esigenze del mercato. I moduli LCD 1602 e 2004 ne sono ottimi esempi. Il 1602, un display 16x2, 16 caratteri e 2 righe, è diventato rapidamente popolare tra gli hobbisti e i professionisti per le sue dimensioni compatte e versatilità. Ha consentito agli utenti di visualizzare informazioni semplici e chiare sullo schermo e ha fornito una soluzione conveniente per varie applicazioni.

Successivamente è stato rilasciato il modulo 2004, un display 20x4 con 20 caratteri e 4 righe, che consente agli utenti di visualizzare più informazioni senza la necessità di schermi multipli. Questo modulo è diventato rapidamente uno dei preferiti dagli sviluppatori che desideravano visualizzare più dati nei loro progetti, ad esempio in stazioni meteorologiche avanzate, sistemi automatizzati e applicazioni industriali. La popolarità dei moduli LCD a caratteri, come il 1602 e il 2004, continua ancora oggi grazie alla loro semplicità, affidabilità e facilità d'uso in un'ampia varietà di progetti.

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Come prendono vita i display LCD dei caratteri: uno sguardo alla tecnologia alla base

Il funzionamento di un display LCD, come i moduli 1602 e 2004, si basa sull'uso di cristalli liquidi che rispondono a segnali elettrici per visualizzare immagini e testo. Il cuore del display è il controller HD44780, che funge da interfaccia tra il microcontrollore e il pannello LCD. Questo controller traduce le istruzioni ricevute dal microcontrollore nelle corrette tensioni necessarie per attivare i cristalli liquidi e quindi visualizzare il carattere desiderato.

I cristalli liquidi sono inseriti tra due strati di vetro, uno dei quali ha una matrice di elettrodi per fornire la tensione. Quando la tensione viene applicata a un particolare elettrodo, i cristalli liquidi cambiano orientamento, polarizzando la luce in un modo specifico. Ciò fa sì che la retroilluminazione venga bloccata o fatta passare attraverso il vetro, rendendo il personaggio visibile sullo schermo.

I moduli LCD hanno un set preimpostato di caratteri memorizzati nella loro ROM incorporata (vedi immagine sotto), il che significa che possono visualizzare un set limitato di simboli e lettere predefiniti. Per visualizzare testo e grafica sullo schermo, i dati vengono inviati dal microcontrollore al controller HD44780, che quindi posiziona i cristalli liquidi per formare il carattere o il motivo desiderato.

Set di caratteri HD44780

Aggiungi i tuoi personaggi

Nella memoria del display LCD possono essere aggiunti 8 caratteri da 5x8 pixel. Questi devono essere scritti sul display come un array di 8 byte. Questo è anche molto facile da fare con la libreria LiquidCrystal.

Display LCD con caratteri personalizzati

La connessione

Il display LCD ha un'interfaccia parallela, il che significa che il microcontrollore deve essere collegato a linee diverse per indirizzare le parti corrette.

Selezione registro (RS): Questo pin determina dove scrivere nella memoria del display LCD; il registro dati, per scrivere caratteri sullo schermo, o il registro istruzioni, per impartire comandi.

Lettura/Scrittura (L/S): Stato di lettura o scrittura.

Abilitare: Consenti o non consentire la scrittura.

Date (D0 -D7): I dati scritti sul display.

Piedinatura LCD 1602

Modalità 4 bit e 8 bit

Il display LCD può essere controllato in 2 modalità; 4 bit e 8 bit. Si riferisce al numero di righe su cui i dati vengono scritti sul display. I dati scritti sul display sono sempre lunghi 8 bit, quindi quando l'LCD è indirizzato su 4 bit, i dati devono essere inviati in 2 volte. Il vantaggio di ciò è che devono essere collegati solo 6 pin I/O in totale invece dei 10 pin in modalità 8 bit. Durante la lettura dal display, anche R/W deve essere collegato a un pin I/O, ma in questo esempio è collegato a terra (sempre scrivere).

Libreria a cristalli liquidi

Poiché l'accesso ai registri corretti può essere difficile, questa è ovviamente un'opzione anche per l'LCD biblioteca disponibile per Arduino . Questa libreria viene fornita di serie con il software Arduino , quindi non è nemmeno necessario scaricare file aggiuntivi. Come mostrato nell'esempio, l'inizializzazione con questa libreria è molto semplice. Per scrivere il testo è necessario impostare solo il numero di caratteri sullo schermo (ad esempio 16 x 2) e il messaggio desiderato.

// 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() {
  
}

Modulo di interfaccia I2C

Con il modulo di interfaccia I2C vengono risparmiati ancora più pin. Questo modulo necessita solo di 2 linee dati per pilotare il display LCD. Assicurarsi che il baud rate sia impostato su 115200!

Modulo di interfaccia LCD I2C Questo modulo realizza un'interfaccia I2C veloce con i noti display LCD (16x02, 16x04 e 20x04), che rende il controllo di questi display molto più semplice ed economico con i pin I/O. Esaurito € 2,30

Libreria LiquidCrystal I2C

Esiste una versione modificata del Libreria di cristalli liquidi disponibile per indirizzare il display tramite I2C. Il file zip deve quindi essere decompresso nella cartella della libreria Arduino (%HOMEPATH%\Documents\ Arduino \libraries) per essere utilizzato. Come mostrato nell'esempio di codice seguente, il display LCD può ancora essere controllato allo stesso modo. Il modulo I2C dispone anche di un potenziometro integrato per il contrasto dei caratteri.

#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()
{

}

Una tecnologia senza tempo: l'impatto duraturo dei moduli LCD 1602 e 2004

In questo blog, abbiamo esplorato l'entusiasmante mondo dei moduli LCD a caratteri, con particolare attenzione agli iconici display 1602 e 2004. Abbiamo coperto la storia, l'evoluzione e il funzionamento di questi moduli, osservandoli diventare scelte popolari sia per gli hobbisti che per i professionisti. Questi display versatili e affidabili continueranno a essere una parte essenziale di molti progetti e, nonostante l'emergere di nuove tecnologie, manterranno la loro rilevanza grazie alla loro semplicità, facilità d'uso e convenienza.