ربط وحدة LCD مقاس 16×2 بدون I2C: دليل شامل لـ Arduino وESP32

تتعمق هذه المقالة في عالم ربط وحدة LCD مقاس 16×2 بوصة بوحدات تحكم دقيقة مثل Arduino وESP32، مع التركيز بشكل خاص على الإعداد دون استخدام وحدة I2C. سنستكشف سبب اختيارك لهذه الطريقة، وكيف تعمل، ونقدم برنامجًا تعليميًا مفصلاً لتوصيل شاشة LCD وبرمجتها. إذا كنت تتطلع إلى فهم أساسيات ربط شاشة LCD وكيفية تشغيل شاشة LCD مقاس 16×2 بوصة دون الاعتماد على ملاءمة محول I2C، فهذا هو الدليل المناسب لك.

1. ما هي شاشة LCD مقاس 16×2 ولماذا يتم ربطها؟

شاشة LCD مقاس 16×2، وهي اختصار لشاشة الكريستال السائل التي تحتوي على 16 حرفًا في سطرين، هي وحدة عرض شائعة ومتعددة الاستخدامات. تُستخدم لعرض النص والمعلومات الرقمية بطريقة واضحة وموجزة. وعلى عكس الشاشات الرسومية المعقدة، فإن شاشات LCD مقاس 16×2 سهلة التشغيل نسبيًا، مما يجعلها مثالية لمشاريع المتحكمات الدقيقة المختلفة. يشير "16×2" إلى قدرتها على عرض 16 حرفًا في كل من صفيها، مما يجعلها مناسبة لعرض قراءات المستشعر أو حالة المشروع أو رسائل المستخدم. يتيح ربط وحدات عرض LCD هذه بوحدات تحكم دقيقة مثل arduino أو ESP32 لمشاريعك التفاعل مع المستخدم من خلال عرض المعلومات في شكل يمكن قراءته بواسطة الإنسان. إنها رخيصة نسبيًا وسهلة الاستخدام.

نداء من شاشة ال سي دي 16×2 تكمن ميزة هذه الوحدة في بساطتها وتكلفتها المنخفضة. وهي عنصر أساسي في الإلكترونيات للعديد من المشاريع الهواة والمهنية نظرًا لقدرتها على عرض النصوص والأرقام دون الحاجة إلى تقنيات العرض الأكثر تعقيدًا. يتيح ربط هذه الوحدة لمطوري الأنظمة المضمنة إنشاء أجهزة قادرة على توفير ملاحظات بصرية، دون استخدام شاشات رسومية معقدة. تجعل سهولة التكامل شاشات الكريستال السائل مقاس 16 × 2 أداة عرض مفيدة للغاية لعرض المعلومات من أجهزة استشعار مختلفة.

2. لماذا تختار واجهة LCD مقاس 16×2 بدون I2C؟

في حين توفر وحدات I2C ميزة تقليل عدد الدبابيس المطلوبة للربط، فإن اختيار توصيل شاشة LCD مقاس 16×2 بدون i2C مباشرةً له العديد من المزايا. أولاً، يوفر فهمًا أعمق لبروتوكولات الاتصال الأساسية وكيفية عمل وحدة LCD، مما يجعلها تجربة تعليمية رائعة. ثانيًا، من خلال عدم الاعتماد على واجهة i2C، يمكنك تجنب تعقيدات ناقل i2C والصراعات المحتملة على العناوين. يمكن أن يكون هذا مهمًا إذا كنت تواجه قيودًا في مشروعك أو تريد تقليل تعقيد توصيل أجهزة i2C الخاصة بك. أنت لست مقيدًا بعنوان واحد.

علاوة على ذلك، يمكن أن يكون التوصيل المباشر مفيدًا للمشروعات حيث يكون كل دبوس في المتحكم الدقيق الخاص بك ذا قيمة. تقلل وحدة i2c عادةً عدد الدبابيس التي يتعين عليك استخدامها إلى 2، ولكن هذين الدبابيس مخصصان لاتصالات i2c وقد تكون هناك حاجة لشيء آخر، بينما يمكنك تحديد الدبابيس التي تريد استخدامها بحرية عند التوصيل بدون وحدة i2c. يمنحك التوصيل بدون وحدة i2c التحكم الكامل في الاتصال. يمكن أن يكون الاتصال المباشر أسرع أيضًا لعرض البيانات، حيث يجب إجراء اتصال i2c قبل أن تتمكن من نقل البيانات إلى شاشة LCD. هذا ليس بالغ الأهمية دائمًا، ولكنه شيء يجب مراعاته عند تصميم التطبيقات التي تتطلب أوقات تحديث سريعة للمحتوى المعروض.

3. ما هي الأجهزة المطلوبة لتوصيل شاشة LCD مقاس 16×2 بدون وحدة I2C؟

لتوصيل وحدة LCD بحجم 16×2 بدون i2c، ستحتاج إلى بعض المكونات الأساسية. العنصر الأساسي هو شاشة LCD قياسية بحجم 16×2، والتي تأتي عادةً مع 16 سنًا للتوصيل. ستحتاج أيضًا إلى متحكم دقيق، مثل Arduino Uno أو ESP32. بالإضافة إلى ذلك، ستحتاج إلى أسلاك توصيل لتوصيل الدبابيس المختلفة لوحدة LCD بالميكروكونترولر الخاص بك. علاوة على ذلك، هناك حاجة إلى مقياس الجهد لضبط تباين شاشة LCD. يمكن أن تكون لوحة التوصيل مفيدة للغاية للحفاظ على كل شيء متصلًا ومنظمًا بشكل أنيق.

التحدي الرئيسي عند توصيل شاشة LCD مقاس 16×2 بدون i2c هو أنه يتطلب عددًا أكبر من الدبابيس من المتحكم الدقيق الخاص بك مقارنة باستخدام محول i2c. على وجه التحديد، سنستخدم 6 دبابيس للتحكم في شاشة LCD، بالإضافة إلى دبوسين للتحكم في مصدر الطاقة والأرض. لذلك، يجب عليك تخطيط دائرة المتحكم الدقيق لديك مع توفر عدد كافٍ من دبابيس الإخراج. يتيح لك توفر هذه الدبابيس التحكم الكامل في شاشة LCD. يسمح لك مقياس الجهد بضبط التباين بحيث يكون النص الموجود على شاشة LCD مرئيًا بوضوح.

4. كيف تعمل شاشة LCD 16×2 داخليًا؟

تعتمد شاشة LCD مقاس 16×2 على وحدة التحكم HD44780 أو شريحة متوافقة. تدير وحدة التحكم هذه عرض الأحرف وتقبل الأوامر من خلال واجهة متوازية. تستخدم الواجهة عادةً 8 دبابيس بيانات (D0-D7) أو 4 دبابيس بيانات في وضع 4 بت (D4-D7)، بالإضافة إلى دبابيس التحكم (RS وR/W وEN). يتم التعامل مع كل موضع حرف على شاشة LCD بواسطة وحدة التحكم داخليًا. عند إرسال أمر أو بيانات حرف، تتلقى وحدة التحكم HD44780 الأمر وتتصرف وفقًا لذلك.

يستخدم متحكم HD44780 أوامر محددة لمهام مثل مسح الشاشة أو ضبط موضع المؤشر أو تهيئة شاشة LCD. يعد فهم هذه البنية أمرًا بالغ الأهمية عند كتابة التعليمات البرمجية للتحكم في شاشة LCD دون التجريد الذي توفره وحدة i2c. يتم إرسال الأوامر إلى الشاشة عبر دبابيس البيانات ويتم تحديد وضع الاتصال بواسطة دبابيس التحكم. يسمح هذا أيضًا لوحدة التحكم بالعمل مع أنواع مختلفة من أحجام العرض مثل 20 × 4، وتستخدم شاشة LCD 16 × 2 مجموعة أحرف محددة مسبقًا يمكن عرضها على الشاشة.

5. كيفية توصيل شاشة LCD مقاس 16×2 مباشرة إلى Arduino؟

ربط شاشة ال سي دي 16×2 يتضمن التوصيل المباشر بلوحة Arduino توصيل كل دبوس ضروري. أولاً، ستحتاج إلى توصيل دبوس VSS الخاص بشاشة LCD بالأرض (GND) ودبوس VDD بجهد 5 فولت، وهذا هو مصدر الطاقة لديك. يتم توصيل دبوس V0 (ضبط التباين) بالدبوس الأوسط من مقياس الجهد؛ ويتم توصيل الدبوسين الآخرين من مقياس الجهد بالأرض و5 فولت لإنشاء مقسم جهد سنستخدمه لتغيير تباين شاشة LCD. بعد ذلك، قم بتوصيل دبوس RS (اختيار التسجيل) الخاص بشاشة LCD بدبوس رقمي من لوحة Arduino (على سبيل المثال، الدبوس 12). يجب توصيل دبوس R/W (قراءة/كتابة) بالأرض لأننا سنكتب البيانات على شاشة LCD فقط. يجب توصيل دبوس EN (تمكين) بدبوس رقمي آخر على لوحة Arduino (على سبيل المثال، الدبوس 11).

ثم، قم بتوصيل دبابيس البيانات D4 إلى D7 بالدبابيس الرقمية على arduino، على سبيل المثال الدبابيس 5 و4 و3 و2 على التوالي. بهذه الطريقة، نستخدم وضع 4 بت، وهو ممارسة شائعة، لأنه يستخدم دبابيس أقل. وضع 4 بت أبسط ويستخدم أسلاكًا أقل مقارنة بوضع 8 بت. يجب توصيل دبابيس الإضاءة الخلفية A (الأنود) وK (الكاثود) بـ 5 فولت وGND على التوالي باستخدام مقاومة تحديد التيار على الأنود إذا لزم الأمر. تأكد من استخدام مخطط الدائرة لتوجيه هذه العملية. يتم أحيانًا ترقيم الدبابيس بشكل مختلف لبعض وحدات LCD. يمكن دائمًا العثور على تخطيط الدبابيس في ورقة بيانات وحدة LCD.

6. برمجة Arduino لتشغيل شاشة LCD مقاس 16×2: برنامج تعليمي مفصل

لبرمجة arduino الخاص بك لربط شاشة LCD مقاس 16×2، ستحتاج إلى استخدام مكتبة LiquidCrystal. ابدأ بفتح بيئة التطوير المتكاملة arduino وقم بتضمين مكتبة liquidcrystal في كود مشروعك. قم بتهيئة كائن LCD في الكود الخاص بك، مع تحديد الدبابيس المستخدمة للتوصيل. في مثالنا، الدبابيس هي: RS، EN، D4، D5، D6، D7. على سبيل المثال: شاشة LCD من نوع LiquidCrystal(12، 11، 5، 4، 3، 2)؛. داخل دالة setup()، قم بتهيئة شاشة LCD عن طريق استدعاء lcd.begin(16، 2)؛ لتعيين عدد الأعمدة والصفوف في شاشة LCD. يجب عليك أيضًا تهيئة شاشة LCD باستخدام وظيفة تهيئة شاشة LCD.

الآن، في وظيفة الحلقة، يمكنك استخدام أوامر مختلفة لعرض البيانات على شاشة LCD. على سبيل المثال، يمكنك ضبط موضع المؤشر باستخدام lcd.setCursor(العمود، الصف)؛ وعرض النص مع lcd.print("مرحبا بالعالم");يمكنك مسح الشاشة باستخدام lcd.clear(); الأمر. يمكنك إنشاء برنامج قصير وتشغيل بعض التعليمات البرمجية لاختبار اللوحة وبعد توصيلها بالكامل. يمكنك استخدام الشاشة التسلسلية لتصحيح أخطاء البرنامج. تتولى مكتبة LiquidCrystal التعامل مع جميع الاتصالات منخفضة المستوى الخاصة بـ HD44780 نيابةً عنك، لذا لا داعي للقلق بشأن إرسال تسلسلات بايتات فردية وإشارات تحكم. الوظيفة الأساسية هي lcd.print() والتي تُستخدم لعرض البيانات.

#يشمل 

// قم بتحديد الدبابيس المتصلة بشاشة LCD
ثابت دولي ر = 12، و= 11، د4 = 5، د5 = 4، د6 = 3، د7 = 2;

// تهيئة كائن LCD
الكريستال السائل lcd(rs، en، d4، d5، d6، d7)؛

فارغ يثبت() {
  // تعيين عدد الأعمدة والصفوف
  شاشة الكريستال السائل.يبدأ(16, 2);
  // طباعة رسالة على شاشة LCD
  شاشة الكريستال السائل.مطبعة("مرحبا، LCD!");
}

فارغ حلقة() {
  // تعيين المؤشر على السطر الثاني
  شاشة الكريستال السائل.تعيين المؤشر(0, 1);
  //عرض الوقت
  شاشة الكريستال السائل.مطبعة(ميلي()/1000);شاشة الكريستال السائل.مطبعة("ثواني");
}

7. ماذا عن ESP32؟ توصيل شاشة LCD مقاس 16×2 بدون I2C على ESP32

إن توصيل شاشة LCD مقاس 16×2 بدون i2c على ESP32 يشبه القيام بذلك على Arduino، ولكن مع بعض الاختلافات البسيطة. ESP32 عبارة عن متحكم دقيق 3.3 فولت، بينما شاشة ال سي دي 16×2 تم تصميمه بشكل عام للعمل عند 5 فولت. لذلك، قد تحتاج إلى استخدام محولات المستوى لتحقيق التوافق في الجهد بين دبابيس المنطق الخاصة بـ ESP32 وشاشة LCD. بدلاً من ذلك، يمكن أن يؤدي استخدام لوحة esp32 مع تحويل المستوى إلى التخلص من الحاجة إلى دوائر تحويل المستوى الخارجية. ستكون الأسلاك المادية هي نفسها إلى حد كبير كما هو الحال مع Arduino. قم بتوصيل VSS بالأرض وVDD بجهد 5 فولت (أو 3.3 فولت إذا كنت تستخدم شاشة LCD أو محولات المستوى بجهد 3.3 فولت).

سيكون الكود الموجود في بيئة التطوير المتكاملة الخاصة بـ arduino مماثلاً تقريبًا للكود المقدم لـ arduino مع القليل من التغييرات أو بدونها. استخدم مكتبة LiquidCrystal بنفس الطريقة كما في البرنامج التعليمي الخاص بـ Arduino. تذكر تحديد اتصالات الدبابيس بشكل صحيح في شاشات الكريستال السائل الكائن. تحقق دائمًا من ورقة بيانات وحدة LCD الخاصة بك للتأكد من توصيل الدبابيس بشكل صحيح. تحقق أيضًا من توزيع الدبابيس في لوحة ESP32 الخاصة بك للتأكد من التوصيلات الصحيحة. كن على دراية بالدبابيس المختلفة التي قد تكون متاحة واختر الدبابيس الصحيحة لتطبيقك.

8. كيفية إنشاء أحرف مخصصة على شاشة LCD مقاس 16×2 بدون I2C؟

من الممكن إنشاء أحرف مخصصة على شاشة LCD مقاس 16×2 بوصة، حتى بدون مساعدة وحدة i2c. تتيح لك وحدة التحكم HD44780 تعريف ما يصل إلى 8 أحرف مخصصة. يمكنك إنشاء أحرف مخصصة من خلال تعريف نمط من البايتات، حيث يمثل كل بايت صفًا من مصفوفة أحرف 5×8 بكسل. للقيام بذلك، قم أولاً بإنشاء مصفوفة بايتات تحدد نمط البكسل للحرف المخصص. يمثل كل بايت سطرًا واحدًا من الحرف.

ثم استخدم lcd.createChar(الموقع، خريطة الأحرف) وظيفة في كود Arduino. تحدد وسيطة الموقع أي من المواقع الثمانية المتاحة لتخزين الحرف الجديد (من 0 إلى 7)، وcharacterMap هي مجموعة البايتات التي أنشأتها للتو. يمكنك بعد ذلك عرض الحرف المخصص باستخدام lcd.write(الموقع) في الكود الخاص بك، حيث موقع هو الموقع الذي قمت بتحديده مسبقًا. يتم ذلك باستخدام كائن lcd الذي قمت بإنشائه مسبقًا. يعد هذا مفيدًا للغاية إذا كان تطبيقك يحتاج إلى أحرف فريدة غير متوفرة في مجموعة الأحرف القياسية لوحدة lcd.

9. استكشاف الأخطاء وإصلاحها عند توصيل شاشة LCD مقاس 16×2 بدون I2C

إن توصيل شاشة LCD مقاس 16×2 بوصة بدون محول i2c، على الرغم من كونه بسيطًا، إلا أنه قد يؤدي إلى ظهور بعض المشكلات الشائعة. المشكلة الأولى هي التوصيلات غير الصحيحة. تأكد دائمًا من مخطط الدائرة وتأكد من صحة جميع التوصيلات. يعد عكس قطبية دبابيس مصدر الطاقة لوحدة LCD من الأخطاء الشائعة، مما قد يؤدي إلى إتلافها بشكل دائم. تأكد أيضًا من توصيل الأسلاك بشكل آمن. ثانيًا، قد يتسبب التهيئة غير الصحيحة لكائن LCD في حدوث مشكلات. تحقق مرة أخرى من تهيئة الدبابيس بشكل صحيح وفقًا للاتصال باللوحة. قد يتطلب نوع وحدة LCD أيضًا تسلسل تهيئة مختلفًا قليلاً.

يجب أيضًا ضبط إعدادات التباين بشكل صحيح باستخدام مقياس الجهد لضبط تباين شاشة LCD حتى يصبح النص مرئيًا بوضوح. إذا كانت الشاشة فارغة أو مشوهة، فقد يكون لديك خطأ في الأسلاك أو مشكلة في مصدر الطاقة. تأكد من أن لديك مصدر طاقة مستقر والجهد الصحيح. يمكنك أيضًا التحقق من الكود باستخدام شاشة تسلسلية لتصحيح المشكلات المحتملة. إذا كنت لا تزال تواجه مشكلة، ففكر في استشارة منتدى arduino. من الشائع أن نرى أن الآخرين قد واجهوا نفس المشكلات. Reddit مجهول الهوية لذا ستحصل على اسم أو اقتراح بالتأكيد.

10. التقنيات المتقدمة والمشاريع المستقبلية مع شاشات LCD مقاس 16×2

بمجرد إتقانك لأساسيات توصيل شاشة LCD مقاس 16×2 بدون i2c، يمكنك استكشاف تقنيات أكثر تقدمًا. يتضمن ذلك عرض البيانات في الوقت الفعلي من أجهزة الاستشعار، أو إنشاء نظام قائمة. يمكنك أيضًا استخدام الأحرف المخصصة لإنشاء رسومات بسيطة وأيقونات حالة لمشروعك. تذكر دائمًا استخدام ورقة البيانات الخاصة بوحدة LCD كما هو موضح للتحقق من متطلبات التوصيل المحددة لوحدة LCD الخاصة بك. توفر الطريقة التي نستخدمها مرونة من حيث دبابيس المتحكم الدقيق التي يمكن استخدامها.

يمكنك استخدام شاشات LCD متعددة إذا كنت بحاجة إلى عرض المزيد من المعلومات، ولكن كن حذرًا بشأن عدد الدبابيس التي تستخدمها. حاول أيضًا تجربة عرض الأرقام باستخدام طباعة شاشة LCD الأمر ومحاولة طرق مختلفة للاستخدام ضبط موضع المؤشر تتيح لك هذه الوظيفة وضع عناصر مختلفة في أجزاء مختلفة من الشاشة. وهذا يفتح لك العديد من الخيارات لمشاريعك المستقبلية. وتوفر لك المعرفة التي تكتسبها من التحكم في شاشة LCD بدون I2C نقطة بداية جيدة للتحكم في أنواع شاشات أكثر تقدمًا.

أهم النقاط: 10 أشياء يجب تذكرها عند توصيل شاشة LCD مقاس 16×2 بدون I2C

• فهم الأساسيات: يتم التحكم في وحدة LCD 16×2 من خلال 6-10 دبابيس تحكم وبيانات بدون وحدة i2c.
• تعتبر توصيلات الدبابيس أمرًا بالغ الأهمية: تحقق من ورقة البيانات لمعرفة التوصيلات المحددة لوحدة LCD الخاصة بك.
• ضبط التباين: استخدم دائمًا مقياس الجهد لضبط تباين شاشة LCD.
• مكتبة LiquidCrystal: استخدم الكريستال السائل مكتبة في arduino IDE لتبسيط البرمجة.
• التهيئة: قم دائمًا بتهيئة شاشة LCD بشكل صحيح باستخدام lcd.begin(16، 2)؛.
• عرض البيانات: استخدم طباعة شاشة LCD لعرض البيانات على وحدة العرض.
• الشخصيات المخصصة: إنشاء شخصيات مخصصة باستخدام lcd.createChar() عندما تحتاجهم.
• استكشاف الأخطاء وإصلاحها: تأكد مرة أخرى من جميع الأسلاك والرموز والاتصالات لتحديد سبب أي مشكلة.
• توفر الدبوس: ضع في اعتبارك دبابيس المتحكم الدقيق المستخدمة عندما تقرر استخدام هذه الطريقة.
• تقدم أكثر: استكشف التقنيات المتقدمة لإنشاء تطبيقات أكثر تعقيدًا.

من خلال اتباع هذا الدليل الشامل، يجب أن تكون مجهزًا جيدًا لبدء ربط وحدة LCD 16×2 الخاصة بك مباشرةً مع Arduino أو ESP32 وعرض المعلومات التي تتطلبها مشاريعك، دون الحاجة إلى محول i2c.