Interfaz de módulo LCD 16×2 sin I2C: guía completa para Arduino y ESP32

Este artículo profundiza en el mundo de la interconexión de un módulo LCD de 16x2 con microcontroladores como Arduino y ESP32, centrándose específicamente en la configuración sin utilizar un módulo I2C. Exploraremos por qué podría elegir este método, cómo funciona y proporcionaremos un tutorial detallado para conectar y programar su LCD. Si desea comprender los fundamentos de la interconexión de LCD y cómo controlar una pantalla LCD de 16x2 sin depender de la comodidad de un adaptador I2C, esta es la guía para usted.

1. ¿Qué es una pantalla LCD de 16×2 y por qué conectarla?

Una pantalla LCD de 16×2, abreviatura de pantalla de cristal líquido de 16 caracteres por 2 líneas, es un módulo de visualización común y versátil. Se utiliza para presentar texto e información numérica de forma clara y concisa. A diferencia de las pantallas gráficas complejas, las pantallas LCD de 16×2 son relativamente sencillas de manejar, lo que las hace perfectas para varios proyectos de microcontroladores. El “16×2” se refiere a su capacidad para mostrar 16 caracteres en cada una de sus dos filas, lo que la hace adecuada para mostrar lecturas de sensores, estado del proyecto o mensajes de usuario. La interconexión de estos módulos de pantalla LCD con microcontroladores como Arduino o ESP32 permite que sus proyectos interactúen con el usuario mostrando información en un formato legible para humanos. Son relativamente baratos y fáciles de usar.

El atractivo de la Pantalla LCD de 16 x 2 pulgadas El módulo se caracteriza por su simplicidad y bajo costo. Es un elemento básico en electrónica para diversos proyectos profesionales y de aficionados debido a su capacidad de mostrar texto y números sin la sobrecarga de tecnologías de visualización más complejas. La interconexión de este módulo permite a los desarrolladores de sistemas integrados crear dispositivos que puedan proporcionar retroalimentación visual, sin utilizar pantallas gráficas complejas. La facilidad de integración hace que las pantallas LCD de 16x2 sean una herramienta de visualización muy útil para mostrar información de varios sensores.

2. ¿Por qué elegir interconectar una pantalla LCD de 16×2 sin I2C?

Si bien los módulos I2C ofrecen la comodidad de reducir la cantidad de pines necesarios para la interconexión, elegir conectar un LCD de 16x2 sin I2C directamente tiene varias ventajas. En primer lugar, proporciona una comprensión más profunda de los protocolos de comunicación subyacentes y cómo funciona el módulo LCD, lo que lo convierte en una excelente experiencia educativa. En segundo lugar, al no depender de la interfaz I2C, evita las complejidades del bus I2C y los posibles conflictos de direcciones. Esto puede ser importante si enfrenta limitaciones en su proyecto o desea reducir la complejidad de la conexión de sus dispositivos I2C. No está limitado por una sola dirección.

Además, la interconexión directa puede ser beneficiosa para proyectos en los que cada pin del microcontrolador es valioso. Un módulo i2c normalmente reduce la cantidad de pines que debe utilizar a 2, pero estos 2 pines están dedicados a la comunicación i2c y pueden ser necesarios para otra cosa, mientras que al interconectarse sin un módulo i2c puede seleccionar libremente qué pines desea utilizar. La interconexión sin un módulo i2c le brinda control total de la conexión. La conexión directa también puede ser más rápida para mostrar datos, ya que la comunicación i2c debe realizarse antes de que los datos se puedan transmitir a la pantalla LCD. Esto no siempre es crítico, pero es algo a tener en cuenta al diseñar aplicaciones que requieren tiempos de actualización rápidos para el contenido mostrado.

3. ¿Qué hardware se requiere para conectar una pantalla LCD de 16×2 sin un módulo I2C?

Para conectar un módulo LCD de 16x2 sin i2c, necesitarás algunos componentes esenciales. El elemento principal es un LCD de 16x2 estándar, que normalmente viene con 16 pines para la conexión. También necesitarás un microcontrolador, como un Arduino Uno o ESP32. Además, necesitarás cables puente para conectar los distintos pines del módulo LCD a tu microcontrolador. Además, es necesario un potenciómetro para ajustar el contraste de la pantalla LCD. Una placa de pruebas puede ser de gran ayuda para mantener todo perfectamente conectado y organizado.

El desafío clave al conectar una pantalla LCD de 16x2 sin i2c es que requiere más pines del microcontrolador que si se utiliza un adaptador i2c. Específicamente, utilizaremos 6 pines para controlar la pantalla LCD, más dos pines para controlar la fuente de alimentación y la conexión a tierra. Por lo tanto, debe planificar su circuito de microcontrolador con suficientes pines de salida disponibles. Tener estos pines disponibles le brinda control total de la pantalla LCD. El potenciómetro le permite ajustar el contraste para que el texto en la pantalla LCD sea claramente visible.

4. ¿Cómo funciona internamente la pantalla LCD 16×2?

La pantalla LCD de 16x2 se basa en el controlador HD44780 o en un chip compatible. Este controlador gestiona la visualización de caracteres y acepta comandos a través de una interfaz paralela. La interfaz normalmente utiliza 8 pines de datos (D0-D7) o 4 pines de datos en modo de 4 bits (D4-D7), además de pines de control (RS, R/W y EN). El controlador direcciona internamente cada posición de carácter en la pantalla LCD. Cuando envía un comando o datos de caracteres, el controlador HD44780 recibe el comando y actúa en consecuencia.

El controlador HD44780 utiliza comandos específicos para tareas como borrar la pantalla, configurar la posición del cursor o inicializar la pantalla LCD. Comprender esta arquitectura es crucial cuando se escribe código para controlar la pantalla LCD sin la abstracción proporcionada por un módulo i2c. Los comandos se envían a la pantalla a través de los pines de datos y el modo de comunicación está determinado por los pines de control. Esto también permite que el controlador funcione con diferentes tipos de tamaños de pantalla, como 20x4; la pantalla LCD de 16x2 utiliza un conjunto de caracteres predefinido que se puede mostrar en la pantalla.

5. ¿Cómo conectar un LCD 16×2 directamente a un Arduino?

Conectando un Pantalla LCD de 16 x 2 pulgadas Para conectarlo directamente a un Arduino, es necesario conectar cada pin necesario. Primero, deberás conectar el pin VSS del LCD a tierra (GND) y el pin VDD a 5 V, que es tu fuente de alimentación. El pin V0 (ajuste de contraste) se conecta al pin central del potenciómetro; los otros dos pines del potenciómetro se conectan a tierra y 5 V para hacer un divisor de voltaje que usaremos para cambiar el contraste de la pantalla LCD. A continuación, conecta el pin RS (selección de registro) del LCD a un pin digital del Arduino (por ejemplo, el pin 12). El pin R/W (lectura/escritura) debe estar conectado a tierra, ya que solo escribiremos datos en el LCD. El pin EN (habilitación) debe estar conectado a otro pin digital del Arduino (por ejemplo, el pin 11).

Luego, conecta los pines de datos D4 a D7 a los pines digitales del Arduino, por ejemplo, los pines 5, 4, 3 y 2 respectivamente. De esta manera, estamos usando el modo de 4 bits, que es una práctica común, ya que utiliza menos pines. El modo de 4 bits es más simple y utiliza menos cableado en comparación con el modo de 8 bits. Los pines de retroiluminación A (ánodo) y K (cátodo) deben conectarse a 5 V y GND respectivamente con una resistencia limitadora de corriente en el ánodo si es necesario. Asegúrate de usar un diagrama de circuito para guiar este proceso. Los pines a veces se numeran de manera diferente para algunos módulos LCD. La disposición de los pines siempre se puede encontrar en la hoja de datos del módulo LCD.

6. Programación de Arduino para controlar la pantalla LCD de 16×2: un tutorial detallado

Para programar su Arduino para que se conecte a la pantalla LCD de 16x2, deberá utilizar la biblioteca LiquidCrystal. Comience abriendo el IDE de Arduino e incluya la biblioteca LiquidCrystal en el código de su proyecto. Inicialice el objeto LCD en su código, especificando los pines utilizados para la conexión. En nuestro ejemplo, estos son los pines: RS, EN, D4, D5, D6, D7. Por ejemplo: LCD de cristal líquido (12, 11, 5, 4, 3, 2);Dentro de la función setup(), inicialice la pantalla LCD llamando lcd.begin(16, 2); Para configurar el número de columnas y filas de la pantalla LCD. También debe inicializar la pantalla LCD mediante la función de inicialización de la pantalla LCD.

Ahora, en la función de bucle, puede utilizar varios comandos para mostrar datos en la pantalla LCD. Por ejemplo, puede configurar la posición del cursor con lcd.setCursor(columna, fila); y mostrar texto con lcd.print("Hola mundo");Puede borrar la pantalla con el lcd.borrar(); Comando. Puedes crear un programa corto y ejecutar algunos códigos para probar la placa y después de conectarlo todo. Puedes usar el monitor serial para depurar el programa. La biblioteca Liquidcrystal maneja toda la comunicación de bajo nivel del HD44780 por ti, por lo que no tienes que preocuparte por enviar secuencias de bytes individuales y señales de control. La función clave es lcd.print() que se usa para mostrar los datos.

#incluir 

// Define los pines conectados a la pantalla LCD
constante entero rs = 12, es = 11, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;

// Inicializar objeto LCD
Cristal líquido lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);

vacío configuración() {
  // Establezca el número de columnas y filas
  pantalla plana.comenzar(16, 2);
  //Imprime un mensaje en la pantalla LCD
  pantalla plana.imprimir("¡Hola, LCD!");
}

vacío bucle() {
  // Coloca el cursor en la segunda línea
  pantalla plana.establecerCursor(0, 1);
  // Mostrar la hora
  pantalla plana.imprimir(milis()/1000); pantalla LCD.imprimir("segundos");
}

7. ¿Qué pasa con el ESP32? Cómo conectar una pantalla LCD de 16×2 sin I2C a un ESP32

La interconexión de una pantalla LCD de 16×2 sin i2c a un ESP32 es similar a hacerlo en un Arduino, pero con algunas diferencias menores. El ESP32 es un microcontrolador de 3,3 V, mientras que el Pantalla LCD de 16 x 2 pulgadas Por lo general, está diseñado para funcionar a 5 V. Por lo tanto, es posible que deba utilizar cambiadores de nivel para lograr compatibilidad de voltaje entre los pines lógicos del ESP32 y el LCD. Alternativamente, el uso de una placa esp32 con cambio de nivel puede eliminar la necesidad de circuitos de cambio de nivel externos. El cableado físico será en gran medida el mismo que con un Arduino. Conecte VSS a tierra y VDD a 5 V (o 3,3 V si está utilizando un LCD de 3,3 V o cambiadores de nivel).

El código en el IDE de Arduino será casi el mismo que el proporcionado para Arduino con pocos o ningún cambio. Utilice la biblioteca LiquidCrystal de la misma manera que en el tutorial de Arduino. Recuerde definir las conexiones de los pines correctamente en el LCD de cristal líquido objeto. Siempre verifique la hoja de datos de su módulo LCD para asegurarse de que los pines estén conectados correctamente. También verifique la distribución de pines de su placa ESP32 para garantizar las conexiones correctas. Tenga en cuenta los diferentes pines que pueden estar disponibles y elija los correctos para su aplicación.

8. ¿Cómo crear caracteres personalizados en una pantalla LCD de 16×2 sin I2C?

Es posible crear caracteres personalizados en una pantalla LCD de 16×2, incluso sin la ayuda de un módulo i2c. El controlador HD44780 permite definir hasta 8 caracteres personalizados. Los caracteres personalizados se crean definiendo un patrón de bytes, donde cada byte representa una fila de la matriz de caracteres de 5×8 píxeles. Para ello, primero se crea una matriz de bytes que define el patrón de píxeles para el carácter personalizado. Cada byte representa una línea del carácter.

Luego, utiliza el lcd.createChar(ubicación, mapa de caracteres) función en el código Arduino. El argumento de ubicación define en cuál de las 8 ubicaciones disponibles se almacenará el nuevo carácter (0 a 7), y characterMap es la matriz de bytes que acaba de crear. Luego puede mostrar su carácter personalizado utilizando lcd.write(ubicación) en tu código, donde ubicación es la ubicación que definiste previamente. Esto se hace usando el objeto lcd que creaste antes. Esto es extremadamente útil si tu aplicación necesita caracteres únicos que no están disponibles en el conjunto de caracteres estándar del módulo lcd.

9. Solución de problemas comunes al conectar una pantalla LCD de 16×2 sin I2C

La interconexión de una pantalla LCD de 16x2 sin un adaptador i2c, aunque sencilla, puede presentar algunos problemas comunes. El primer problema es el cableado incorrecto. Siempre verifique dos veces el diagrama del circuito y asegúrese de que todas las conexiones sean correctas. Un error común es invertir la polaridad de los pines de la fuente de alimentación del módulo LCD, lo que puede dañarlo permanentemente. Además, asegúrese de que los cables estén conectados de forma segura. En segundo lugar, una inicialización incorrecta del objeto LCD puede causar problemas. Verifique dos veces que los pines estén inicializados correctamente de acuerdo con la conexión a la placa. Además, el tipo de módulo LCD puede requerir una secuencia de inicialización ligeramente diferente.

Los ajustes de contraste también deben ajustarse correctamente usando el potenciómetro para ajustar el contraste de la pantalla LCD hasta que el texto sea claramente visible. Si la pantalla está en blanco o distorsionada, es posible que tenga un error de cableado o un problema con la fuente de alimentación. Asegúrese de tener una fuente de alimentación estable y el voltaje correcto. También puede verificar el código usando el monitor serial para depurar posibles problemas. Si aún tiene problemas, considere consultar el foro de Arduino. Es común ver que otros pueden haber enfrentado los mismos problemas. Reddit es anónimo, por lo que seguramente obtendrá un nombre o una sugerencia.

10. Técnicas avanzadas y proyectos futuros con pantallas LCD de 16×2

Una vez que hayas dominado los conceptos básicos de la interconexión de una pantalla LCD de 16x2 sin I2C, puedes explorar técnicas más avanzadas. Esto incluye la visualización de datos en tiempo real de los sensores o la creación de un sistema de menú. También puedes usar los caracteres personalizados para crear gráficos simples e íconos de estado para tu proyecto. Recuerda usar siempre la hoja de datos del módulo LCD como se muestra para verificar los requisitos de conexión específicos de tu módulo LCD. El método que estamos usando proporciona flexibilidad en términos de pines del microcontrolador que se pueden usar.

Puede utilizar varias pantallas LCD de este tipo si necesita mostrar más información, pero tenga en cuenta la cantidad de pines que utiliza. Pruebe también a experimentar con la visualización de números mediante el lcd.imprimir() Comando y probar diferentes formas de uso Establezca la posición del cursor Función para colocar diferentes elementos en distintas partes de la pantalla. Esto abre muchas opciones para sus proyectos futuros. El conocimiento que obtiene al controlar la pantalla LCD sin I2C proporciona un buen punto de partida para controlar tipos de pantallas más avanzados.

Puntos clave: 10 cosas que hay que recordar al conectar una pantalla LCD de 16×2 sin I2C

• Entendiendo los conceptos básicos: El módulo LCD de 16×2 se controla a través de 6-10 pines de control y datos sin un módulo i2c.
• Las conexiones de pines son cruciales: Consulte la hoja de datos para conocer la distribución de pines específica para su módulo LCD.
• Ajuste de contraste: Utilice siempre un potenciómetro para ajustar el contraste de la pantalla LCD.
• Biblioteca LiquidCrystal: Utilice el Cristal líquido Biblioteca en el IDE de Arduino para simplificar la programación.
• Inicialización: Siempre inicialice la pantalla LCD correctamente utilizando lcd.begin(16, 2);.
• Visualización de datos: Utilice el lcd.imprimir() para mostrar datos en el módulo de visualización.
• Caracteres personalizados: Crea personajes personalizados usando lcd.createChar() cuando los necesites.
• Solución de problemas: Verifique nuevamente todo el cableado, el código y las conexiones para identificar la causa de cualquier problema.
• Disponibilidad de pin: Tenga en cuenta los pines del microcontrolador utilizados cuando decida utilizar este método.
• Avanzando más: Explore técnicas avanzadas para crear aplicaciones aún más complejas.

Si sigue esta guía completa, estará bien equipado para comenzar a interconectar su módulo LCD 16×2 directamente con un Arduino o ESP32 y mostrar la información que sus proyectos requieren, sin un adaptador i2c.