Interface d'un module LCD 16×2 sans I2C : un guide complet pour Arduino et ESP32

Cet article aborde en profondeur le monde de l'interfaçage d'un module LCD 16×2 avec des microcontrôleurs comme Arduino et ESP32, en se concentrant spécifiquement sur la configuration sans utiliser de module I2C. Nous explorerons pourquoi vous pourriez choisir cette méthode, comment elle fonctionne et fournirons un didacticiel détaillé pour connecter et programmer votre écran LCD. Si vous cherchez à comprendre les principes fondamentaux de l'interfaçage LCD et comment piloter un écran LCD 16×2 sans compter sur la commodité d'un adaptateur I2C, ce guide est fait pour vous.

1. Qu’est-ce qu’un écran LCD 16×2 et pourquoi l’interfacer ?

Un écran LCD 16×2, abréviation d'un écran à cristaux liquides de 16 caractères sur 2 lignes, est un module d'affichage courant et polyvalent. Il est utilisé pour présenter du texte et des informations numériques de manière claire et concise. Contrairement aux écrans graphiques complexes, les écrans LCD 16×2 sont relativement simples à piloter, ce qui les rend parfaits pour divers projets de microcontrôleurs. Le « 16×2 » fait référence à sa capacité à afficher 16 caractères sur chacune de ses deux rangées, ce qui le rend adapté à l'affichage des relevés de capteurs, de l'état du projet ou des messages utilisateur. L'interfaçage de ces modules d'affichage LCD avec des microcontrôleurs comme Arduino ou ESP32 permet à vos projets d'interagir avec l'utilisateur en affichant des informations sous une forme lisible par l'homme. Ils sont relativement bon marché et faciles à utiliser.

L'attrait de la Écran LCD 16×2 Le module se distingue par sa simplicité et son faible coût. Il est un élément essentiel de l'électronique pour divers projets de loisirs et professionnels en raison de sa capacité à afficher du texte et des chiffres sans les frais généraux liés à des technologies d'affichage plus complexes. L'interfaçage de ce module permet aux développeurs de systèmes embarqués de créer des appareils capables de fournir un retour visuel, sans utiliser d'affichages graphiques complexes. La facilité d'intégration fait des écrans LCD 16 × 2 un outil d'affichage très utile pour afficher des informations provenant de divers capteurs.

2. Pourquoi choisir d’interfacer un LCD 16×2 sans I2C ?

Bien que les modules I2C offrent l'avantage de réduire le nombre de broches nécessaires à l'interfaçage, le choix de connecter un écran LCD 16×2 sans I2C directement présente plusieurs avantages. Tout d'abord, cela permet de mieux comprendre les protocoles de communication sous-jacents et le fonctionnement du module LCD, ce qui en fait une excellente expérience pédagogique. Deuxièmement, en ne vous appuyant pas sur l'interface I2C, vous évitez les complexités du bus I2C et les conflits d'adresses potentiels. Cela peut être important si vous êtes confronté à des limitations dans votre projet ou si vous souhaitez réduire la complexité de la connexion de vos périphériques I2C. Vous n'êtes pas limité par une seule adresse.

De plus, l'interfaçage direct peut être bénéfique pour les projets où chaque broche de votre microcontrôleur est précieuse. Un module i2c réduit généralement le nombre de broches que vous devez utiliser à 2, mais ces 2 broches sont dédiées à la communication i2c et peuvent être nécessaires pour autre chose, tandis qu'avec l'interfaçage sans module i2c, vous pouvez sélectionner librement les broches que vous souhaitez utiliser. L'interfaçage sans module i2c vous donne un contrôle total de la connexion. La connexion directe peut également être plus rapide pour l'affichage des données, car la communication i2c doit être effectuée avant que les données puissent être transmises à l'écran LCD. Ce n'est pas toujours critique, mais c'est un élément à prendre en compte lors de la conception d'applications qui nécessitent des temps de mise à jour rapides pour le contenu affiché.

3. Quel matériel est requis pour connecter un écran LCD 16 × 2 sans module I2C ?

Pour interfacer un module LCD 16×2 sans I2C, vous aurez besoin de quelques composants essentiels. L'élément principal est un écran LCD 16×2 standard, qui est généralement livré avec 16 broches pour la connexion. Vous aurez également besoin d'un microcontrôleur, tel qu'un Arduino Uno ou un ESP32. De plus, vous aurez besoin de fils de liaison pour connecter les différentes broches du module LCD à votre microcontrôleur. De plus, un potentiomètre est nécessaire pour régler le contraste de l'écran LCD. Une plaque d'essai peut être d'une grande aide pour garder tout bien connecté et organisé.

Le principal défi lors de la connexion d'un écran LCD 16×2 sans I2C est qu'il nécessite plus de broches de votre microcontrôleur que l'utilisation d'un adaptateur I2C. Plus précisément, nous utiliserons 6 broches pour contrôler l'écran LCD, plus deux broches pour contrôler l'alimentation et la masse. Par conséquent, vous devez planifier votre circuit de microcontrôleur avec suffisamment de broches de sortie disponibles. La disponibilité de ces broches vous donne un contrôle total de l'écran LCD. Le potentiomètre vous permet de régler le contraste afin que le texte sur l'écran LCD soit clairement visible.

4. Comment fonctionne l’écran LCD 16×2 en interne ?

L'écran LCD 16×2 est basé sur le contrôleur HD44780 ou une puce compatible. Ce contrôleur gère l'affichage des caractères et accepte les commandes via une interface parallèle. L'interface utilise généralement 8 broches de données (D0-D7) ou 4 broches de données en mode 4 bits (D4-D7), plus des broches de contrôle (RS, R/W et EN). Chaque position de caractère sur l'écran LCD est adressée par le contrôleur en interne. Lorsque vous envoyez une commande ou des données de caractère, le contrôleur HD44780 reçoit la commande et agit en conséquence.

Le contrôleur HD44780 utilise des commandes spécifiques pour des tâches telles que l'effacement de l'écran, le réglage de la position du curseur ou l'initialisation de l'écran LCD. La compréhension de cette architecture est essentielle lorsque vous écrivez du code pour contrôler l'écran LCD sans l'abstraction fournie par un module I2C. Les commandes sont envoyées à l'écran via les broches de données et le mode de communication est déterminé par les broches de contrôle. Cela permet également au contrôleur de fonctionner avec différents types de tailles d'affichage comme 20 × 4, l'écran LCD 16 × 2 utilise un jeu de caractères prédéfini qui peut être affiché à l'écran.

5. Comment connecter un écran LCD 16×2 directement à un Arduino ?

Connexion d'un Écran LCD 16×2 Connecter directement un Arduino à un Arduino implique de câbler chaque broche nécessaire. Tout d'abord, vous devrez connecter la broche VSS de l'écran LCD à la masse (GND) et la broche VDD à 5 V, c'est votre alimentation. La broche V0 (réglage du contraste) est connectée à la broche centrale du potentiomètre ; les deux autres broches du potentiomètre sont connectées à la masse et à 5 V pour créer un diviseur de tension que nous utiliserons pour modifier le contraste de l'écran LCD. Ensuite, connectez la broche RS (Register Select) de l'écran LCD à une broche numérique de l'Arduino (par exemple, la broche 12). La broche R/W (Read/Write) doit être mise à la terre car nous n'écrirons que des données sur l'écran LCD. La broche EN (Enable) doit être connectée à une autre broche numérique de l'Arduino (par exemple, la broche 11).

Ensuite, connectez les broches de données D4 à D7 aux broches numériques de l'Arduino, par exemple les broches 5, 4, 3 et 2 respectivement. De cette façon, nous utilisons le mode 4 bits, ce qui est une pratique courante, car il utilise moins de broches. Le mode 4 bits est plus simple et utilise moins de câblage par rapport au mode 8 bits. Les broches de rétroéclairage A (anode) et K (cathode) doivent être connectées respectivement à 5 V et à GND avec une résistance de limitation de courant sur l'anode si nécessaire. Assurez-vous d'utiliser un schéma de circuit pour guider ce processus. Les broches sont parfois numérotées différemment pour certains modules LCD. La disposition des broches peut toujours être trouvée dans la fiche technique du module LCD.

6. Programmation de votre Arduino pour piloter l'écran LCD 16×2 : un tutoriel détaillé

Pour programmer votre Arduino pour interfacer l'écran LCD 16×2, vous devrez utiliser la bibliothèque LiquidCrystal. Commencez par ouvrir l'IDE Arduino et incluez la bibliothèque LiquidCrystal dans le code de votre projet. Initialisez l'objet LCD dans votre code, en spécifiant les broches utilisées pour la connexion. Dans notre exemple, il s'agit des broches : RS, EN, D4, D5, D6, D7. Par exemple : LCD à cristaux liquides (12, 11, 5, 4, 3, 2);. Dans la fonction setup(), initialisez l'écran LCD en appelant écran LCD.début(16, 2); pour définir le nombre de colonnes et de lignes de l'écran LCD. Vous devez également initialiser l'écran LCD à l'aide de la fonction d'initialisation de l'écran LCD.

Désormais, dans la fonction de boucle, vous pouvez utiliser diverses commandes pour afficher des données sur l'écran LCD. Par exemple, vous pouvez définir la position du curseur avec lcd.setCursor(colonne, ligne); et afficher le texte avec lcd.print("Bonjour tout le monde");. Vous pouvez effacer l'affichage avec la touche écran LCD clair(); commande. Vous pouvez créer un petit programme et exécuter quelques codes pour tester la carte et après avoir tout connecté. Vous pouvez utiliser le moniteur série pour déboguer le programme. La bibliothèque liquidcrystal gère toutes les communications de bas niveau du HD44780 pour vous, vous n'avez donc pas à vous soucier de l'envoi de séquences d'octets individuelles et de signaux de contrôle. La fonction clé est lcd.print() qui est utilisée pour afficher les données.

#inclure 

// Définir les broches connectées à l'écran LCD
constante int rs = 12, en = 11, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;

// Initialiser l'objet LCD
Cristal liquide écran LCD(rs, fr, d4, d5, d6, d7);

vide installation() {
  // Définir le nombre de colonnes et de lignes
  écran LCD.commencer(16, 2);
  // Imprimer un message sur l'écran LCD
  écran LCD.imprimer("Bonjour, LCD !");
}

vide boucle() {
  // Placer le curseur sur la deuxième ligne
  écran LCD.définirCurseur(0, 1);
  // Afficher l'heure
  écran LCD.imprimer(millièmes()/1000); écran LCD.imprimer(" secondes ");
}

7. Qu'en est-il de l'ESP32 ? Interface d'un écran LCD 16×2 sans I2C sur un ESP32

L'interfaçage d'un écran LCD 16×2 sans i2c sur un ESP32 est similaire à celui d'un Arduino, mais avec quelques différences mineures. L'ESP32 est un microcontrôleur 3,3 V, tandis que le Écran LCD 16×2 est généralement conçu pour fonctionner à 5 V. Par conséquent, vous devrez peut-être utiliser des décaleurs de niveau pour la compatibilité de tension entre les broches logiques de l'ESP32 et de l'écran LCD. Alternativement, l'utilisation d'une carte esp32 avec décalage de niveau peut éliminer le besoin de circuits de décalage de niveau externes. Le câblage physique sera en grande partie le même qu'avec un Arduino. Connectez VSS à la terre et VDD à 5 V (ou 3,3 V si vous utilisez un écran LCD 3,3 V ou des décaleurs de niveau).

Le code dans l'IDE Arduino sera presque le même que celui fourni pour Arduino avec peu ou pas de modifications. Utilisez la bibliothèque LiquidCrystal de la même manière que dans le didacticiel Arduino. N'oubliez pas de définir correctement vos connexions de broches dans le Écran LCD à cristaux liquides objet. Vérifiez toujours la fiche technique de votre module LCD pour vous assurer que les broches sont correctement connectées. Vérifiez également le brochage de votre carte ESP32 pour garantir des connexions correctes. Soyez conscient des différentes broches qui peuvent être disponibles et choisissez celles qui conviennent à votre application.

8. Comment créer des caractères personnalisés sur un écran LCD 16 × 2 sans I2C ?

Il est possible de créer des caractères personnalisés sur un écran LCD 16×2, même sans l'aide d'un module i2c. Le contrôleur HD44780 vous permet de définir jusqu'à 8 caractères personnalisés. Vous créez des caractères personnalisés en définissant un modèle d'octets, où chaque octet représente une ligne de la matrice de caractères de 5×8 pixels. Pour ce faire, vous créez d'abord un tableau d'octets qui définit le modèle de pixels de votre caractère personnalisé. Chaque octet représente une ligne du caractère.

Ensuite, utilisez le lcd.createChar(emplacement, characterMap) fonction dans le code Arduino. L'argument location définit lequel des 8 emplacements disponibles pour stocker le nouveau caractère (0 à 7), et characterMap est le tableau d'octets que vous venez de créer. Vous pouvez ensuite afficher votre caractère personnalisé en utilisant lcd.write(emplacement) dans votre code, où emplacement est l'emplacement que vous avez défini précédemment. Cela se fait à l'aide de l'objet LCD que vous avez créé auparavant. Ceci est extrêmement utile si votre application a besoin de caractères uniques qui ne sont pas disponibles dans le jeu de caractères standard du module LCD.

9. Dépannage des problèmes courants lors de l'interfaçage d'un écran LCD 16×2 sans I2C

L'interfaçage d'un écran LCD 16×2 sans adaptateur I2C, bien que simple, peut présenter quelques problèmes courants. Le premier problème est un câblage incorrect. Vérifiez toujours le schéma de circuit et assurez-vous que toutes les connexions sont correctes. Une erreur courante consiste à inverser la polarité des broches d'alimentation du module LCD, ce qui peut l'endommager de manière permanente. Assurez-vous également que vos fils sont correctement connectés. Deuxièmement, une initialisation incorrecte de l'objet LCD peut entraîner des problèmes. Vérifiez à nouveau que les broches sont initialisées correctement en fonction de la connexion à la carte. Le type de module LCD peut également nécessiter une séquence d'initialisation légèrement différente.

Les paramètres de contraste doivent également être correctement ajustés à l'aide du potentiomètre pour ajuster le contraste de l'écran LCD jusqu'à ce que le texte soit clairement visible. Si l'écran est vide ou brouillé, vous avez peut-être une erreur de câblage ou un problème avec l'alimentation. Assurez-vous d'avoir une alimentation stable et la bonne tension. Vous pouvez également vérifier le code à l'aide du moniteur série pour déboguer d'éventuels problèmes. Si vous rencontrez toujours des problèmes, pensez à consulter le forum Arduino. Il est courant de voir que d'autres personnes ont peut-être rencontré les mêmes problèmes. Reddit est anonyme, vous obtiendrez donc un nom ou une suggestion à coup sûr.

10. Techniques avancées et projets futurs avec des écrans LCD 16×2

Une fois que vous maîtrisez les bases de l'interfaçage d'un écran LCD 16×2 sans I2C, vous pouvez explorer des techniques plus avancées. Cela inclut l'affichage de données en temps réel à partir de capteurs ou la création d'un système de menus. Vous pouvez également utiliser les caractères personnalisés pour créer des graphiques simples et des icônes d'état pour votre projet. N'oubliez pas de toujours utiliser la fiche technique du module LCD comme indiqué pour vérifier les exigences de connexion spécifiques de votre module LCD. La méthode que nous utilisons offre une flexibilité en termes de broches de microcontrôleur pouvant être utilisées.

Vous pouvez utiliser plusieurs écrans LCD de ce type si vous avez besoin d'afficher plus d'informations, mais faites attention au nombre de broches que vous utilisez. Essayez également d'afficher des nombres à l'aide de la fonction LCD.print() commandez et essayez différentes manières d'utiliser définir la position du curseur fonction permettant de placer différents éléments dans différentes parties de l'écran. Cela ouvre de nombreuses possibilités pour vos futurs projets. Les connaissances que vous acquérez en contrôlant l'écran LCD sans I2C constituent un bon point de départ pour contrôler des types d'affichage plus avancés.

Points clés à retenir : 10 choses à retenir lors de l'interfaçage d'un écran LCD 16×2 sans I2C

• Comprendre les bases : Le module LCD 16 × 2 est contrôlé via 6 à 10 broches de contrôle et de données sans module i2c.
• Les connexions des broches sont cruciales : Consultez la fiche technique pour connaître le brochage spécifique de votre module LCD.
• Réglage du contraste : Utilisez toujours un potentiomètre pour régler le contraste de l'écran LCD.
• Bibliothèque LiquidCrystal : Utilisez le Cristal liquide bibliothèque dans l'IDE Arduino pour simplifier la programmation.
• Initialisation : Initialisez toujours correctement l'écran LCD à l'aide de écran LCD.début(16, 2);.
• Affichage des données : Utilisez le LCD.print() pour afficher les données sur le module d'affichage.
• Caractères personnalisés : Créez des personnages personnalisés en utilisant lcd.createChar() quand vous en avez besoin.
• Dépannage : Vérifiez deux fois tout le câblage, le code et les connexions pour identifier la cause de tout problème.
• Disponibilité des broches : Soyez attentif aux broches du microcontrôleur utilisées lorsque vous décidez d’utiliser cette méthode.
• Aller plus loin : Explorez des techniques avancées pour créer des applications encore plus complexes.

En suivant ce guide complet, vous devriez être bien équipé pour commencer à interfacer votre module LCD 16×2 directement avec un Arduino ou un ESP32 et afficher les informations dont vos projets ont besoin, sans adaptateur i2c.