I2C 없이 16×2 LCD 모듈 인터페이싱: Arduino 및 ESP32를 위한 포괄적인 가이드

이 글에서는 Arduino와 ESP32와 같은 마이크로컨트롤러와 16×2 LCD 모듈을 인터페이싱하는 방법을 자세히 살펴보고, 특히 I2C 모듈을 사용하지 않고 설정하는 방법에 초점을 맞춥니다. 이 방법을 선택해야 하는 이유와 작동 방식을 살펴보고 LCD를 연결하고 프로그래밍하는 방법에 대한 자세한 튜토리얼을 제공합니다. LCD 인터페이싱의 기본 사항과 I2C 어댑터의 편의성에 의존하지 않고 16×2 LCD 디스플레이를 구동하는 방법을 이해하려는 경우 이 가이드가 적합합니다.

1. 16×2 LCD란 무엇이고 왜 인터페이스가 필요한가요?

16×2 LCD 디스플레이는 16자 x 2줄 액정 디스플레이의 약자로, 일반적이고 다재다능한 디스플레이 모듈입니다. 텍스트와 숫자 정보를 명확하고 간결하게 표시하는 데 사용됩니다. 복잡한 그래픽 디스플레이와 달리 16×2 LCD는 구동하기가 비교적 간단하여 다양한 마이크로컨트롤러 프로젝트에 적합합니다. "16×2"는 두 행에 각각 16자를 표시할 수 있는 용량을 나타내므로 센서 판독값, 프로젝트 상태 또는 사용자 메시지를 표시하는 데 적합합니다. 이러한 LCD 디스플레이 모듈을 Arduino 또는 ESP32와 같은 마이크로컨트롤러와 인터페이싱하면 프로젝트에서 정보를 사람이 읽을 수 있는 형태로 표시하여 사용자와 상호 작용할 수 있습니다. 비교적 저렴하고 사용하기 쉽습니다.

의 호소 16×2 액정 모듈은 단순성과 저렴한 비용에 있습니다. 더 복잡한 디스플레이 기술의 오버헤드 없이 텍스트와 숫자를 표시할 수 있기 때문에 다양한 취미 및 전문 프로젝트를 위한 전자 분야의 필수품입니다. 이 모듈을 인터페이싱하면 임베디드 시스템 개발자는 복잡한 그래픽 디스플레이를 사용하지 않고도 시각적 피드백을 제공할 수 있는 장치를 만들 수 있습니다. 통합이 용이하기 때문에 16×2 LCD는 다양한 센서의 정보를 표시하는 데 매우 유용한 디스플레이 도구입니다.

2. I2C 없이 16×2 LCD 인터페이싱을 선택하는 이유는 무엇입니까?

I2C 모듈은 인터페이싱에 필요한 핀 수를 줄이는 편의성을 제공하지만, i2c 없이 16×2 LCD를 직접 연결하도록 선택하면 여러 가지 이점이 있습니다. 첫째, 기본 통신 프로토콜과 LCD 모듈의 기능에 대한 더 깊은 이해를 제공하여 훌륭한 교육적 경험을 제공합니다. 둘째, i2c 인터페이스에 의존하지 않으므로 i2c 버스의 복잡성과 잠재적인 주소 충돌을 피할 수 있습니다. 이는 프로젝트에서 제한에 직면하거나 i2c 장치 연결의 복잡성을 줄이려는 경우 중요할 수 있습니다. 하나의 주소로 제한되지 않습니다.

또한, 직접 인터페이싱은 마이크로컨트롤러의 모든 핀이 가치 있는 프로젝트에 유익할 수 있습니다. i2c 모듈은 일반적으로 사용해야 하는 핀 수를 2개로 줄이지만, 이 2개 핀은 i2c 통신에 전담되어 다른 용도로 필요할 수 있는 반면, i2c 모듈 없이 인터페이싱하면 사용할 핀을 자유롭게 선택할 수 있습니다. i2c 모듈 없이 인터페이싱하면 연결을 완벽하게 제어할 수 있습니다. 직접 연결은 데이터를 표시하는 데 더 빠를 수도 있는데, i2c 통신은 데이터를 LCD 디스플레이로 전송하기 전에 수행해야 하기 때문입니다. 이는 항상 중요한 것은 아니지만, 표시된 콘텐츠에 대한 빠른 업데이트 시간이 필요한 애플리케이션을 설계할 때 고려해야 할 사항입니다.

3. I2C 모듈 없이 16×2 LCD를 인터페이스하는 데 필요한 하드웨어는 무엇입니까?

i2c 없이 16×2 LCD 모듈을 인터페이스하려면 몇 가지 필수 구성 요소가 필요합니다. 핵심 항목은 일반적으로 연결을 위한 16핀이 있는 표준 16×2 LCD입니다. Arduino Uno 또는 ESP32와 같은 마이크로컨트롤러도 필요합니다. 또한 LCD 모듈의 다양한 핀을 마이크로컨트롤러에 연결하기 위한 점퍼 와이어가 필요합니다. 또한 LCD 디스플레이의 대비를 조정하려면 전위차계가 필요합니다. 브레드보드는 모든 것을 깔끔하게 연결하고 정리하는 데 큰 도움이 될 수 있습니다.

i2c 없이 16×2 LCD를 연결할 때의 주요 과제는 i2c 어댑터를 사용하는 것보다 마이크로컨트롤러에서 더 많은 핀이 필요하다는 것입니다. 구체적으로, LCD 디스플레이를 제어하는 데 6개의 핀과 전원 공급 장치와 접지를 제어하는 데 2개의 핀을 사용합니다. 따라서 충분한 사용 가능한 출력 핀으로 마이크로컨트롤러 회로를 계획해야 합니다. 이러한 핀을 사용할 수 있으면 LCD를 완벽하게 제어할 수 있습니다. 전위차계를 사용하면 LCD 디스플레이의 텍스트가 선명하게 보이도록 대비를 조정할 수 있습니다.

4. 16×2 LCD는 내부적으로 어떻게 작동합니까?

16×2 LCD는 HD44780 컨트롤러 또는 호환 칩을 기반으로 합니다. 이 컨트롤러는 문자 표시를 관리하고 병렬 인터페이스를 통해 명령을 수락합니다. 이 인터페이스는 일반적으로 8개의 데이터 핀(D0-D7) 또는 4비트 모드의 4개의 데이터 핀(D4-D7)과 제어 핀(RS, R/W 및 EN)을 사용합니다. LCD 디스플레이의 각 문자 위치는 컨트롤러에서 내부적으로 처리합니다. 명령이나 문자 데이터를 보내면 HD44780 컨트롤러가 명령을 수신하고 그에 따라 작동합니다.

HD44780 컨트롤러는 디스플레이 지우기, 커서 위치 설정 또는 LCD 초기화와 같은 작업에 특정 명령을 사용합니다. i2c 모듈에서 제공하는 추상화 없이 LCD를 제어하는 코드를 작성할 때 이 아키텍처를 이해하는 것이 중요합니다. 명령은 데이터 핀을 통해 디스플레이로 전송되고 통신 모드는 제어 핀에 의해 결정됩니다. 이를 통해 컨트롤러는 20×4와 같은 다양한 유형의 디스플레이 크기로 작동할 수 있으며, 16×2 LCD 디스플레이는 화면에 표시할 수 있는 미리 정의된 문자 집합을 사용합니다.

5. 16×2 LCD를 Arduino에 직접 연결하는 방법은 무엇입니까?

연결하기 16×2 액정 Arduino에 직접 연결하려면 각 필수 핀을 배선해야 합니다. 먼저 LCD의 VSS 핀을 접지(GND)에 연결하고 VDD 핀을 5V에 연결해야 합니다. 이것이 전원 공급 장치입니다. V0 핀(대비 조정)은 전위차계의 중간 핀에 연결됩니다. 전위차계의 다른 두 핀은 접지와 5V에 연결되어 전압 분배기를 만들고 이를 사용하여 LCD 디스플레이의 대비를 변경합니다. 다음으로 LCD의 RS(레지스터 선택) 핀을 아두이노의 디지털 핀(예: 핀 12)에 연결합니다. R/W(읽기/쓰기) 핀은 LCD에 데이터만 쓰기 때문에 접지해야 합니다. EN(활성화) 핀은 아두이노의 다른 디지털 핀(예: 핀 11)에 연결해야 합니다.

그런 다음 데이터 핀 D4~D7을 아두이노의 디지털 핀(예: 각각 핀 5, 4, 3, 2)에 연결합니다. 이런 식으로 4비트 모드를 사용하는데, 이는 일반적으로 사용하는 핀이 적기 때문입니다. 4비트 모드는 8비트 모드에 비해 더 간단하고 배선이 덜 필요합니다. 백라이트 핀 A(양극)와 K(음극)는 필요한 경우 양극에 전류 제한 저항을 사용하여 각각 5V와 GND에 연결해야 합니다. 이 프로세스를 안내하기 위해 회로도를 사용해야 합니다. 일부 LCD 모듈의 경우 핀 번호가 다르게 매겨지는 경우가 있습니다. 핀 레이아웃은 항상 LCD 모듈 데이터시트에서 찾을 수 있습니다.

6. 16×2 LCD를 구동하기 위한 Arduino 프로그래밍: 자세한 튜토리얼

Arduino를 16×2 LCD와 인터페이스하도록 프로그래밍하려면 LiquidCrystal 라이브러리를 사용해야 합니다. Arduino IDE를 열고 프로젝트 코드에 LiquidCrystal 라이브러리를 포함하는 것으로 시작합니다. 코드에서 LCD 객체를 초기화하고 연결에 사용되는 핀을 지정합니다. 이 예에서는 RS, EN, D4, D5, D6, D7 핀입니다. 예를 들어: 액정 LCD(12, 11, 5, 4, 3, 2);setup() 함수 내부에서 다음을 호출하여 lcd를 초기화합니다. lcd.begin(16, 2); LCD 디스플레이의 열과 행의 수를 설정합니다. 또한 LCD 초기화 기능을 사용하여 LCD를 초기화해야 합니다.

이제 루프 함수에서 다양한 명령을 사용하여 LCD 디스플레이에 데이터를 표시할 수 있습니다. 예를 들어 커서 위치를 다음과 같이 설정할 수 있습니다. lcd.setCursor(열, 행); 그리고 텍스트를 표시합니다 lcd.print("안녕하세요 세계");. 디스플레이를 지울 수 있습니다. lcd.clear(); 명령. 짧은 프로그램을 만들고 몇 가지 코드를 실행하여 보드를 테스트한 다음 모두 연결한 후 직렬 모니터를 사용하여 프로그램을 디버깅할 수 있습니다. liquidcrystal 라이브러리는 모든 HD44780 저수준 통신을 처리하므로 개별 바이트 시퀀스와 제어 신호를 보내는 것에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 핵심 기능은 데이터를 표시하는 데 사용되는 lcd.print()입니다.

#포함하다 

// LCD에 연결된 핀 정의
구성하다 정수 르스 = 12, ko = 11, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;

// LCD 객체 초기화
리퀴드크리스탈 LCD(rs, en, d4, d5, d6, d7);

무효의 설정() {
  // 열과 행의 개수를 설정합니다.
  액정.시작하다(16, 2);
  // LCD에 메시지를 출력합니다
  액정.인쇄("안녕하세요, LCD!");
}

무효의 고리() {
  // 커서를 두 번째 줄로 설정합니다.
  액정.커서 설정(0, 1);
  // 시간 표시
  액정.인쇄(밀리()/1000); 액정.인쇄("초");
}

7. ESP32에 대해 어떻게 생각하세요? I2C 없이 ESP32에서 16×2 LCD 인터페이싱

ESP32에서 i2c 없이 16×2 LCD를 인터페이싱하는 것은 Arduino에서 하는 것과 비슷하지만 약간의 차이가 있습니다. ESP32는 3.3V 마이크로컨트롤러이고 16×2 액정 일반적으로 5V에서 작동하도록 설계되었습니다. 따라서 ESP32와 LCD의 로직 핀 간의 전압 호환성을 위해 레벨 시프터를 사용해야 할 수 있습니다. 또는 레벨 시프팅이 있는 esp32 보드를 사용하면 외부 레벨 시프팅 회로가 필요 없게 됩니다. 물리적 배선은 Arduino와 거의 동일합니다. VSS를 접지에 연결하고 VDD를 5V(또는 3.3V LCD 또는 레벨 시프터를 사용하는 경우 3.3V)에 연결합니다.

Arduino IDE의 코드는 Arduino에 제공된 코드와 거의 동일하며 변경 사항이 거의 없거나 전혀 없습니다. Arduino 튜토리얼과 같은 방식으로 LiquidCrystal 라이브러리를 사용합니다. 핀 연결을 올바르게 정의하는 것을 잊지 마세요. 액정 액정 객체. 항상 LCD 모듈의 데이터시트를 확인하여 핀이 올바르게 연결되었는지 확인하십시오. 또한 ESP32 보드의 핀아웃을 확인하여 올바른 연결을 확인하십시오. 사용 가능한 다양한 핀을 알고 애플리케이션에 맞는 올바른 핀을 선택하십시오.

8. I2C 없이 16×2 LCD에 사용자 정의 문자를 만드는 방법은 무엇입니까?

i2c 모듈의 도움 없이도 16×2 LCD에서 사용자 정의 문자를 만드는 것이 가능합니다. HD44780 컨트롤러를 사용하면 최대 8개의 사용자 정의 문자를 정의할 수 있습니다. 각 바이트가 5×8 픽셀 문자 행렬의 행을 나타내는 바이트 패턴을 정의하여 사용자 정의 문자를 만듭니다. 이를 위해 먼저 사용자 정의 문자의 픽셀 패턴을 정의하는 바이트 배열을 만듭니다. 각 바이트는 문자의 한 줄을 나타냅니다.

그런 다음 다음을 사용합니다. lcd.createChar(위치, 문자맵) Arduino 코드의 함수입니다. location 인수는 새 문자(0~7)를 저장할 8개의 사용 가능한 위치 중 어느 위치를 정의하고, characterMap은 방금 만든 바이트 배열입니다. 그런 다음 다음을 사용하여 사용자 지정 문자를 표시할 수 있습니다. lcd.write(위치) 당신의 코드에서, 어디에 위치 는 이전에 정의한 위치입니다. 이는 이전에 만든 lcd 객체를 사용하여 수행됩니다. 이는 애플리케이션에 lcd 모듈의 표준 문자 집합에서 사용할 수 없는 고유한 문자가 필요한 경우 매우 유용합니다.

9. I2C 없이 16×2 LCD를 인터페이싱할 때 발생하는 일반적인 문제 해결

i2c 어댑터 없이 16×2 LCD를 인터페이싱하는 것은 간단하지만 몇 가지 일반적인 문제가 발생할 수 있습니다. 첫 번째 문제는 잘못된 배선입니다. 항상 회로도를 두 번 확인하고 모든 연결이 올바른지 확인하십시오. 일반적인 오류는 LCD 모듈의 전원 공급 핀 극성을 반대로 하는 것으로, 이로 인해 LCD 모듈이 영구적으로 손상될 수 있습니다. 또한 전선이 안전하게 연결되었는지 확인하십시오. 두 번째로 LCD 객체를 잘못 초기화하면 문제가 발생할 수 있습니다. 보드 연결에 따라 핀이 올바르게 초기화되었는지 두 번 확인하십시오. 또한 LCD 모듈의 유형에 따라 약간 다른 초기화 순서가 필요할 수 있습니다.

대비 설정은 또한 전위차계를 사용하여 LCD 디스플레이의 대비를 텍스트가 명확하게 보일 때까지 적절히 조정해야 합니다. 디스플레이가 비어 있거나 깨져 있으면 배선 오류나 전원 공급 장치에 문제가 있을 수 있습니다. 안정적인 전원 공급 장치와 올바른 전압이 있는지 확인하십시오. 직렬 모니터를 사용하여 코드를 확인하여 가능한 문제를 디버깅할 수도 있습니다. 여전히 문제가 있는 경우 Arduino 포럼을 참조하는 것을 고려하십시오. 다른 사람들이 동일한 문제에 직면했을 수 있는 것을 보는 것은 일반적입니다. Reddit은 익명이므로 이름이나 제안을 확실히 받게 될 것입니다.

10. 16×2 LCD를 이용한 첨단기술과 미래 프로젝트

i2c 없이 16×2 LCD를 인터페이싱하는 기본 사항을 마스터하면 더욱 고급 기술을 탐색할 수 있습니다. 여기에는 센서에서 실시간 데이터를 표시하거나 메뉴 시스템을 만드는 것이 포함됩니다. 사용자 지정 문자를 사용하여 프로젝트에 대한 간단한 그래픽과 상태 아이콘을 만들 수도 있습니다. LCD 모듈의 특정 연결 요구 사항을 확인하려면 표시된 대로 항상 LCD 모듈의 데이터시트를 사용해야 합니다. 사용하는 방법은 사용할 수 있는 마이크로컨트롤러 핀 측면에서 유연성을 제공합니다.

더 많은 정보를 표시해야 하는 경우 이러한 LCD 디스플레이를 여러 개 사용할 수 있지만 사용하는 핀 수를 염두에 두십시오. 또한 다음을 사용하여 숫자를 표시하는 실험을 시도하십시오. LCD 화면 인쇄() 명령을 내리고 다양한 사용 방법을 시도해 보세요 커서 위치 설정 디스플레이의 다른 부분에 다른 항목을 배치하는 기능입니다. 이를 통해 향후 프로젝트에 대한 많은 옵션이 열립니다. I2C 없이 LCD를 제어하여 얻은 지식은 보다 고급 디스플레이 유형을 제어하기 위한 좋은 시작점을 제공합니다.

주요 요점: I2C 없이 16×2 LCD를 인터페이싱할 때 기억해야 할 10가지

• 기본 사항 이해하기: 16×2 LCD 모듈은 i2c 모듈 없이도 6~10개의 제어 및 데이터 핀을 통해 제어됩니다.
• 핀 연결은 매우 중요합니다. LCD 모듈의 특정 핀아웃은 데이터시트에서 확인하세요.
• 대비 조정: LCD 디스플레이의 대비를 조정하려면 항상 전위차계를 사용하세요.
• LiquidCrystal 라이브러리: 사용하세요 리퀴드크리스탈 프로그래밍을 단순화하기 위해 Arduino IDE에 라이브러리를 추가했습니다.
• 초기화: 항상 다음을 사용하여 LCD를 올바르게 초기화하세요. lcd.begin(16, 2);.
• 데이터 표시: 사용하세요 LCD 화면 인쇄() 디스플레이 모듈에 데이터를 표시합니다.
• 사용자 정의 문자: 사용자 정의 문자를 사용하여 생성 lcd.createChar() 필요할 때.
• 문제 해결: 모든 배선, 코드 및 연결부를 다시 한 번 확인하여 문제의 원인을 파악하세요.
• 핀 가용성: 이 방법을 사용하기로 결정할 때는 사용되는 마이크로컨트롤러 핀에 주의하세요.
• 더 나아가세요: 더욱 복잡한 애플리케이션을 만들기 위한 고급 기술을 살펴보세요.

이 포괄적인 가이드를 따르면 i2c 어댑터 없이도 16×2 LCD 모듈을 Arduino 또는 ESP32와 직접 연결하여 프로젝트에 필요한 정보를 표시할 수 있는 준비가 완료됩니다.