إتقان وحدة LCD مقاس 16×2: I2C LCD1602 مع Arduino

تتعمق هذه المقالة في عالم شاشات LCD، مع التركيز بشكل خاص على وحدة LCD الشهيرة بحجم 16×2 وتكاملها مع Arduino باستخدام واجهة I2C. إذا كنت تتطلع إلى إضافة شاشة مرئية إلى مشاريعك، فإن فهم كيفية استخدام وحدة LCD بحجم 16×2 أمر ضروري. سيرشدك هذا الدليل إلى كل ما تحتاج إلى معرفته، من أساسيات وحدة LCD إلى استخدام اتصال I2C، مما يجعل هذا قراءة جديرة بالاهتمام للمبتدئين وصناع ذوي الخبرة على حد سواء.

1. ما هي شاشة LCD ولماذا نستخدم شاشة LCD بحجم 16×2 حرف؟

شاشة LCD أو شاشة الكريستال السائل هي تقنية عرض مسطحة تستخدم في مجموعة متنوعة من الأجهزة، من الساعات الرقمية إلى شاشات الكمبيوتر. وهي شائعة بسبب استهلاكها المنخفض للطاقة وتكلفتها المنخفضة نسبيًا. عند العمل على مشاريع الإلكترونيات، وخاصة مع وحدات التحكم الدقيقة مثل Arduino، تعد شاشة LCD طريقة رائعة لتقديم الملاحظات وإظهار المعلومات للمستخدم. شاشة LCD بحجم 16 × 2 حرف هي نوع معين من شاشات LCD يمكنها عرض 16 حرفًا في كل من صفيها، مما يجعلها مثالية لعرض النصوص والبيانات الرقمية. يستخدم هذا النوع من الشاشات مصفوفة النقاط لتشكيل الأحرف وهي مثالية لمجموعة متنوعة من المشاريع المختلفة. شاشة ال سي دي 16×2 توفر الشاشة طريقة بسيطة وفعالة لعرض سطر واحد أو أكثر من المعلومات، وهي الخيار الأمثل عندما لا تكون هناك حاجة إلى شاشة رسومية أكثر تعقيدًا. وهي سهلة الاستخدام للغاية ويسهل دمجها في الدوائر الإلكترونية المختلفة.

شاشة LCD مقاس 16×2 حرف هي عنصر أساسي في الإلكترونيات المنزلية لأنها سهلة الاستخدام ولا تتطلب الكثير من الموارد من جهاز التحكم، مثل arduino. بالمقارنة مع الشاشات الأخرى، توفر شاشة LCD مقاس 16×2 توازنًا رائعًا بين الوظائف وسهولة الاستخدام والتكلفة. ستجد غالبًا هذا النوع من شاشات LCD في مشاريع مختلفة حيث من المهم عرض البيانات بوضوح. غالبًا ما يتم تعويض العدد المحدود من الأحرف التي يمكن لشاشة LCD هذه عرضها من خلال التكلفة المنخفضة وسهولة التشغيل وهذا هو السبب في أنها لا تزال تحظى بشعبية كبيرة. مع القدرة على ضبط التباين والإضاءة الخلفية، توفر شاشة LCD مقاس 16×2 نصًا واضحًا وقابلًا للقراءة وهو مكون أساسي لأي شاشة.

2. ما هي وحدة LCD1602، وما هي ميزاتها الرئيسية؟

وحدة LCD1602 هي تنفيذ محدد لشاشة LCD بحجم 16×2 حرف. يشير "1602" إلى قدرتها على عرض 16 حرفًا في صفين من النص. تم تصميم وحدات LCD هذه حول وحدة تحكم، عادةً HD44780 أو وحدة تحكم متوافقة، والتي تتعامل مع عرض الأحرف وإدارة الإضاءة الخلفية. تحتوي وحدة LCD1602 عادةً على 16 دبوسًا، تُستخدم للطاقة والأرض والبيانات والتحكم والإضاءة الخلفية. عند استخدامها بدون I2C، قد يكون من الصعب توصيل هذه الدبابيس العديدة، ولهذا السبب يعد محول i2c إضافة شائعة. تتمتع أيضًا بالقدرة على عرض مجموعة متنوعة من الرموز، وليس فقط الحروف والأرقام، وتوفر درجة عالية من التحكم فيما يظهر على شاشة LCD.

تتضمن الميزات الرئيسية لوحدة LCD1602 قدرتها على عرض الأحرف والسلاسل، ووظيفة الإضاءة الخلفية غالبًا بخلفية زرقاء، والتباين القابل للتعديل للحصول على عرض مثالي. تسهل الإضاءة الخلفية استخدام شاشة LCD حتى في ظروف الإضاءة المنخفضة. يتم تنفيذ الإضاءة الخلفية لوحدة lcd1602 عادةً باستخدام مصابيح LED التي توفر خرجًا واضحًا ومشرقًا. أحد الأشياء المهمة التي يجب تذكرها هو أن الرقم 1602 يعني أن هذه الوحدة يمكنها عرض 16 حرفًا في صفين. تجعل وظيفة عرض الأحرف منها مثالية لعرض البيانات بوضوح للمستخدم. أحرف العرض عبارة عن مجموعة من مصفوفات النقاط 5 × 7 أو 5 × 11 والتي تحدد شكل كل حرف أو رقم أو رمز.

3. ما هي واجهة I2C، ولماذا استخدامها مع وحدة LCD1602؟

واجهة I2C (الدائرة المتكاملة المتداخلة) هي بروتوكول اتصال تسلسلي يسمح لأجهزة متعددة بالتواصل مع متحكم دقيق باستخدام سلكين فقط. وعادة ما يتم تسمية هذه الأسلاك باسم SDA (بيانات تسلسلية) وSCL (ساعة تسلسلية). إن استخدام I2C مع وحدة LCD1602 يبسط عملية التوصيل بشكل كبير. وعادةً ما تتطلب وحدة LCD1602 العديد من الدبابيس، وهو ما قد يشكل تحديًا عند العمل مع مشاريع متحكم دقيق ذات توفر محدود للدبابيس. وتتيح واجهة I2C استخدام دبابيس فقط وقوة وأرض بدلاً من العديد، مما يجعل المشاريع أسهل في البناء وأقل عرضة لأخطاء التوصيل. ويتم ذلك من خلال وجود شريحة منفصلة أو وحدة i2C متصلة بالجزء الخلفي من شاشة LCD، والتي تعمل كجسر.

تعمل واجهة I2C من خلال علاقة رئيسية وتابعة، حيث يبدأ الجهاز الرئيسي (غالبًا المتحكم الدقيق، مثل Arduino) الاتصال بالأجهزة التابعة (مثل وحدة I2C LCD1602). يحتوي كل جهاز I2C على عنوان I2C فريد، مما يسمح للمتحكم الدقيق بالتواصل مع الجهاز المحدد. يبسط بروتوكول الاتصال التسلسلي لـ I2C إعداد الأجهزة بشكل كبير ويجعل من السهل دمج lcd1602 مع Arduino. بدون وحدة i2c، يتم التحكم في LCD1602 بواسطة منافذ d4-d7 من Arduino وتحتاج إلى استخدام العديد من الدبابيس من المتحكم الدقيق.

4. كيف تعمل وحدة I2C LCD1602؟

تجمع وحدة I2C LCD1602 بين وظائف شاشة LCD مقاس 16×2 ومحول واجهة I2C. عادةً ما يتم توصيل محول i2c أو حقيبة الظهر بالجزء الخلفي من شاشة LCD، مما يحول الاتصال المتوازي التقليدي لشاشة LCD إلى اتصال I2C تسلسلي. وهذا يعني أنه بدلاً من احتياج Arduino أو Raspberry Pi إلى استخدام دبابيس رقمية متعددة للتواصل مع الشاشة، يستخدم المتحكم الدقيق خطوط I2C SDA وSCL فقط، مما يبسط التوصيل بشكل كبير. كما يقلل من عدد منافذ Arduino المستخدمة لشاشة LCD، مما يحررها لمكونات أو أجهزة استشعار أخرى تحتاج إلى استخدامها في المشروع.

يتلقى متحكم I2C الموجود على وحدة I2C الأوامر والبيانات التي يرسلها المتحكم الدقيق من خلال واجهة i2c. ثم يترجم هذه الأوامر والبيانات إلى إشارات يفهمها شاشة LCD للتحكم في عرض الأحرف. تتضمن وحدة I2C LCD1602 المنطق اللازم للتحكم في الإضاءة الخلفية لشاشة LCD والتباين وعرض الأحرف في مصفوفة النقاط. سيتم تشغيل الإضاءة الخلفية لشاشة LCD1602 بواسطة وحدة I2C بمجرد توصيلها بالطاقة. تتضمن البيانات المرسلة بواسطة المتحكم أيضًا الموضع على شاشة LCD حيث سيتم عرض البيانات. يتم تحديد الأحرف المعروضة على شاشة LCD1602 بواسطة مصفوفة النقاط حيث يمكن لكل موضع عرض حرف واحد. المسافة بين الأحرف والصفوف هي جزء من مسافة النقطة بين حرفين وبالتالي تفصل بين الأحرف والخطوط.

5. كيف تقوم بتوصيل I2C LCD1602 بـ Arduino؟

إن توصيل I2C LCD1602 بلوحة Arduino أمر بسيط، وذلك بفضل واجهة I2C. ستحتاج إلى وحدة I2C LCD1602 ولوحة Arduino (مثل Arduino Uno) وأربعة أسلاك توصيل. قم بتوصيل دبوس VCC لوحدة I2C بدبوس 5 فولت على لوحة Arduino، ودبوس GND بدبوس GND على لوحة Arduino. ثم قم بتوصيل دبوس SDA للوحدة بدبوس SDA (A4) على لوحة Arduino ودبوس SCL للوحدة بدبوس SCL (A5) على لوحة Arduino. تحتوي بعض اللوحات، مثل Arduino Uno R3، على دبابيس I2C مخصصة. يجب أن تتمتع وحدة i2c بإمكانية الوصول إلى كل من مصدر الطاقة وخطوط i2c.

بمجرد توصيل شاشة I2C LCD1602 بلوحة Arduino، يمكنك البدء في برمجتها. للتواصل مع وحدة I2C، ستحتاج إلى تثبيت مكتبة Arduino المطلوبة. يتضمن هذا عادةً إضافة المكتبات المحددة لشاشة I2C LCD. بمجرد تثبيتها، يمكن استخدام كود المثال الأساسي لاختبار الشاشة. ستحتاج أيضًا إلى العثور على عنوان I2C الخاص بوحدتك، والذي يمكن تحديده عادةً من خلال رسم تخطيطي لمسح I2C. بمجرد العثور على عنوان I2C، يمكنك المتابعة إلى برمجة شاشة I2C LCD الخاصة بك.

6. ما هي فوائد استخدام وحدة I2C LCD1602 مع Arduino؟

هناك العديد من الفوائد لاستخدام وحدة I2C LCD1602 مع Arduino. الميزة الأكثر أهمية هي تقليل تعقيد الأسلاك. تتطلب وحدات LCD التقليدية العديد من خطوط البيانات والتحكم، والتي يمكن أن تستهلك بسرعة الدبابيس المتاحة على Arduino. تعمل وحدة I2C على تبسيط هذا الأمر إلى حد كبير. باستخدام واجهة I2C، تحتاج فقط إلى أربعة اتصالات (VCC وGND وSDA وSCL)، مما يحرر الدبابيس الرقمية القيمة على Arduino لاستخدامات أخرى. لا يقلل هذا البساطة من الفوضى ويبسط المشروع فحسب، بل يقلل أيضًا من خطر أخطاء الأسلاك. تسمح واجهة i2c أيضًا بتوصيل أجهزة i2c الأخرى في نفس الوقت بنفس المتحكم الدقيق.

من بين الفوائد الأخرى لوحدة i2c lcd1602 سهولة البرمجة. فبمجرد إعداد المكتبات بشكل صحيح، يصبح الكود المطلوب للتحكم في شاشة LCD أبسط بكثير من استخدام شاشة LCD القياسية. وتختصر المكتبات مثل LiquidCrystal_I2C التعقيدات المتعلقة باتصالات i2c، مما يسمح للمبرمج بالتركيز على النص والمعلومات المعروضة على شاشة LCD. وهذا يجعل استخدام lcd1602 لعرض الأحرف والنص بمعلمات مختلفة أسهل كثيرًا. وكل هذا يجعل تكامل شاشة LCD أسرع وأكثر سهولة في الاستخدام.

7. ما هي بعض المشاكل الشائعة عند استخدام وحدة عرض LCD وكيف يمكنك إصلاحها؟

من أكثر المشاكل شيوعًا عند استخدام وحدة عرض LCD هي أن الشاشة لا تعرض الأحرف بشكل صحيح، أو أن الأحرف المعروضة ليست واضحة. وهذا يعني غالبًا أنك بحاجة إلى ضبط التباين. يمكن ضبط تباين عرض الشاشة باستخدام مقياس الجهد أو عن طريق ضبط الكود باستخدام المكالمات المناسبة لمكتبة Arduino. إذا كنت تستخدم مقياس الجهد، فيجب عليك توصيل vo بالدبوس الأوسط من مقياس الجهد، ثم توصيل الدبابيس الأخرى بالأرضي ومصدر الطاقة. يمكنك ضبط التباين عن طريق تدوير مقياس الجهد. عادةً ما ترتبط المشكلات الشائعة الأخرى بالأسلاك المعيبة أو عنوان i2c غير الصحيح. تحقق دائمًا من اتصالاتك وتأكد من أن عنوان i2c يتطابق مع العنوان المستخدم في الكود الخاص بك.

هناك مشكلة شائعة أخرى وهي أن الإضاءة الخلفية لا تعمل. قد يكون هذا بسبب التوصيل غير الصحيح لدبابيس الصمام الثنائي الباعث للضوء على وحدة i2c نفسها أو بسبب مشكلات في البرنامج إذا تم التحكم فيه من البرنامج. تأكد من حصول الصمام الثنائي الباعث للضوء على الطاقة. تأكد أيضًا من تشغيل Arduino أو وحدات التحكم الأخرى بشكل صحيح ومن توصيل vss بـ gnd لـ lcd1602 بمصدر الطاقة ومن توصيل k بـ gnd. إذا لم يتم عرض أي شيء على الشاشة، فهناك احتمال أن تكون وحدة i2c معيبة. تحقق دائمًا من مصدر الطاقة لكل من arduino وشاشة lcd.

8. ما هو مثال كود Arduino المطلوب للتحكم في LCD1602 باستخدام I2C؟

للتحكم في وحدة I2C LCD1602 باستخدام Arduino، ستحتاج إلى استخدام المكتبات المناسبة. المكتبة الأكثر شيوعًا هي الكريستال السائل_I2C المكتبة. أولاً، قم بتثبيت المكتبة باستخدام مدير مكتبة Arduino IDE. بمجرد التثبيت، يمكن استخدام كود المثال الأساسي لعرض النص على الشاشة. يبدأ كود المثال بإدراج المكتبة اللازمة ويحدد عنوان i2c وكائن lcd. بعد ذلك، يمكنك استخدام دالة setup() لبدء العرض بأمر مثل lcd.begin(16، 2)؛ ومن ثم استخدم lcd.print("مرحبا بالعالم!"); لإظهار رسالة على الشاشة.

ال حلقة() ستنفذ الوظيفة باستمرار التعليمات البرمجية الموجودة بداخلها ويمكن استخدامها لتحديث العرض. ستسمح لك مكتبات الوظائف المحسنة عن طريق استدعاء عرض الأحرف والسلاسل على شاشة LCD. باستخدام مكتبة i2c والوظائف، يمكنك مسح شاشة LCD وتحديد موضع المؤشر وطباعة أنواع مختلفة من البيانات مثل السلاسل والأرقام. فيما يلي مثال أساسي لعرض رسالة واحدة:

#يشمل 

// اضبط عنوان LCD على 0x27 لعرض مكون من 16 حرفًا وسطرين
الكريستال السائل_I2C شاشة ال سي دي(0x27, 16, 2);

فارغ يثبت() {
  // تهيئة شاشة LCD
  lcd.init();

  // قم بتشغيل الإضاءة الخلفية.
  lcd.backlight();

  // طباعة رسالة على شاشة LCD.
  طباعة LCD("مرحبا، LCD!");
}

فارغ حلقة() {
  //لا يوجد شيء هنا ولكن يمكنك فعل المزيد
}

9. هل يمكنك استخدام شاشة ال سي دي 16×2 مع منصات أخرى مثل Raspberry Pi؟

نعم، يمكن استخدام وحدة LCD مقاس 16×2 بوصة، بما في ذلك إصدار I2C، مع منصات أخرى مثل Raspberry Pi. والمبدأ الأساسي هو نفسه: إنشاء اتصال بين المنصة ووحدة التحكم LCD. بالنسبة لـ Raspberry Pi، ستستخدم عادةً لغة برمجة Python ومكتبات I2C. سيكون توصيل واجهة i2c مع Raspberry Pi هو نفسه، مع توصيلات I2C بالدبابيس الصحيحة. ستكون هناك حاجة أيضًا إلى مكتبة لاستخدام I2C. هناك أيضًا وحدات تعمل مباشرة مع Raspberry Pi مثل وحدة SunFounder Raspberry Pi التي تبسط عملية الإعداد.

تتضمن العملية تمكين I2C على Raspberry Pi، وتثبيت مكتبات Python الضرورية (عادةً رسالة قصيرة بالنسبة لاتصالات I2C)، ثم كتابة التعليمات البرمجية للتحكم في شاشة LCD. يجب أيضًا تحديد عنوان I2C في التعليمات البرمجية ويجب أن يتطابق مع العنوان الفعلي لمحول i2c. تشبه عملية إعداد شاشة LCD i2c باستخدام Raspberry Pi عملية منصة Arduino. الفرق الرئيسي هو لغة البرمجة والمكتبات. بمجرد إعداد المكتبة، تكون الأوامر للتحكم في شاشة LCD i2c متشابهة. بروتوكول اتصالات i2c عالمي ويمكن استخدامه عبر منصات مختلفة.

10. كيف يمكن استخدام شاشة LCD مقاس 16×2 لعرض الأحرف والسلاسل بشكل فعال؟

تحتوي وحدة LCD مقاس 16×2 على عدد محدود من الأحرف والسلاسل التي يمكنها عرضها ولكن لا يزال من الممكن استخدامها بشكل فعال للغاية. الرقم 1602 يعني أن شاشة LCD يمكنها عرض 16 حرفًا وصفين. أفضل طريقة لاستخدام شاشة LCD هي إبقاء الرسائل قصيرة ودقيقة. تحتوي شاشة LCD أيضًا على مجموعة من الأوامر المتاحة لتحريك المؤشر ومسح الشاشة وتعيين معلمات عرض مختلفة. على سبيل المثال، يمكنك تحريك المؤشر إلى مواضع مختلفة لعرض الأحرف والسلاسل في مواقع مختلفة على الشاشة. يمكنك استخدام lcd.setCursor(عمود، صف) لتحديد الموقع الدقيق الذي سيتم عرض الحرف التالي فيه.

من المهم أيضًا مسح شاشة LCD عند الحاجة إلى ذلك. الوظيفة شاشة LCD واضحة يمكن استخدامها لمسح المحتويات الحالية لشاشة LCD. يمكنك عرض حرفين ومسافة. من المهم أيضًا فهم قيود شاشة الكريستال السائل من نوع 1602 حرف. يتكون كل موضع حرف من مصفوفة نقطية 5 × 7 أو 5 × 11 وهي مثالية للحروف والأرقام، ولكن من المهم وضع ذلك في الاعتبار عند تصميم الناتج وما يتم عرضه و16 حرفًا عبر كل سطر. الصف الأول من المستطيلات هو المنطقة على الشاشة حيث يمكن لكل موضع عرض حرف واحد مكون من مصفوفة نقطية 5 × 7 أو 5 × 11.

النقاط الرئيسية

• ال شاشة ال سي دي 16×2 يعد خيارًا شائعًا لعرض النصوص والبيانات الرقمية في المشاريع الإلكترونية.
• وحدة LCD1602 عبارة عن تنفيذ محدد لشاشة LCD مقاس 16×2 حرف.
• يقوم I2C بتبسيط عملية توصيل الأسلاك وتقليل عدد الدبابيس اللازمة للتحكم في شاشة LCD.
• تستخدم واجهة I2C سلكين فقط (SDA وSCL) للاتصالات.
• تجمع وحدة LCD1602 بين شاشة LCD وواجهة I2C.
• يتطلب توصيل I2C LCD1602 إلى Arduino أربعة أسلاك فقط (VCC، GND، SDA، SCL).
• تكون مكتبة Arduino ضرورية للتحكم في I2C LCD1602.
• تتيح واجهة i2c إمكانية توصيل أجهزة i2c الأخرى في نفس الوقت.
• يمكن أيضًا استخدام شاشة LCD مقاس 16×2 مع منصات مثل Raspberry Pi.
• يعد ضبط التباين بشكل صحيح أمرًا ضروريًا للحصول على عرض واضح.

الجدول 1: توصيلات الدبابيس بين I2C LCD1602 وArduino

الجدول 2: الاختلافات الرئيسية بين وحدات LCD1602 القياسية وI2C

يجب أن يزودك هذا الدليل الشامل بالمعرفة اللازمة لبدء استخدام وحدة i2c lcd1602 في مشاريع Arduino أو Raspberry Pi الخاصة بك.