De 16×2 LCD-module onder de knie krijgen: I2C LCD1602 met Arduino

Dit artikel duikt in de wereld van LCD-schermen, met name gericht op de populaire 16×2 karakter LCD-module en de integratie ervan met Arduino met behulp van de I2C-interface. Als u een visueel scherm aan uw projecten wilt toevoegen, is het essentieel om te begrijpen hoe u de 16×2 LCD-module gebruikt. Deze gids leidt u door alles wat u moet weten, van de basisprincipes van de LCD-module tot het gebruik van I2C-communicatie, waardoor dit een waardevolle lectuur is voor zowel beginners als ervaren makers.

1. Wat is een LCD-scherm en waarom wordt een LCD-scherm met 16×2 tekens gebruikt?

Een LCD, of liquid crystal display, is een flat-panel display technologie die wordt gebruikt in een verscheidenheid aan apparaten, van digitale horloges tot computermonitoren. Ze zijn populair vanwege hun lage stroomverbruik en relatief lage kosten. Bij het werken aan elektronicaprojecten, met name met microcontrollers zoals Arduino, is een LCD-scherm een geweldige manier om feedback te geven en informatie aan de gebruiker te tonen. Het 16×2 karakter LCD is een specifiek type LCD dat 16 karakters in elk van de 2 rijen kan weergeven, waardoor het ideaal is voor het weergeven van tekst en numerieke gegevens. Dit type display gebruikt een dot matrix om de karakters te vormen, wat perfect is voor een verscheidenheid aan verschillende projecten. 16×2 lcd display biedt een eenvoudige, effectieve manier om een of meer regels informatie weer te geven, en is de perfecte keuze wanneer een geavanceerdere grafische weergave niet nodig is. Het is zeer gebruiksvriendelijk en eenvoudig te integreren in verschillende elektronische circuits.

Het 16×2 karakter lcd-scherm is een hoofdbestanddeel in doe-het-zelf elektronica omdat het eenvoudig te gebruiken is en niet veel middelen vereist van het besturingsapparaat, zoals een arduino. Vergeleken met andere schermen biedt het 16×2 LCD een geweldige balans tussen functionaliteit, gebruiksgemak en kosten. U zult dit type lcd vaak tegenkomen in verschillende projecten waarbij het belangrijk is om gegevens duidelijk weer te geven. Het beperkte aantal tekens dat dit lcd-scherm kan weergeven, wordt vaak gecompenseerd door de lage kosten en het gebruiksgemak, wat de reden is dat het nog steeds erg populair is. Met de mogelijkheid om het contrast en de achtergrondverlichting aan te passen, biedt het 16×2-scherm duidelijke en leesbare tekst, wat een belangrijk onderdeel is van elk scherm.

2. Wat is een LCD1602-module en wat zijn de belangrijkste kenmerken ervan?

De LCD1602-module is een specifieke implementatie van het 16×2-teken LCD. De "1602" verwijst naar de mogelijkheid om 16 tekens per 2 rijen tekst weer te geven. Deze lcd-modules zijn gebouwd rond een controller, meestal de HD44780 of een compatibele controller, die de weergave van de tekens en het beheer van de achtergrondverlichting afhandelt. De LCD1602-module heeft meestal 16 pinnen, die worden gebruikt voor stroom, aarde, gegevens, besturing en achtergrondverlichting. Wanneer deze zonder I2C worden gebruikt, kunnen deze vele pinnen moeilijk te bedraden zijn, daarom is de i2c-adapter een populaire toevoeging. Ze hebben ook de mogelijkheid om een verscheidenheid aan symbolen weer te geven, niet alleen letters en cijfers, en bieden een hoge mate van controle over wat er op het lcd-scherm wordt weergegeven.

Belangrijke kenmerken van de LCD1602-module zijn onder meer de mogelijkheid om tekens en strings weer te geven, de backlight-functionaliteit vaak met een blauwe achtergrond en het instelbare contrast voor optimale weergave. De backlight maakt het eenvoudig om een lcd-scherm te gebruiken, zelfs bij weinig licht. De backlight van de lcd1602-module is doorgaans geïmplementeerd met LED die een heldere, heldere output biedt. Een van de belangrijke dingen om te onthouden is dat het getal 1602 betekent dat deze module 16 tekens in 2 rijen kan weergeven. De karakterweergavefunctionaliteit maakt het perfect om gegevens duidelijk aan de gebruiker te tonen. De weergegeven tekens zijn een set 5×7 of 5×11 dot matrix die de vorm van elke letter, elk cijfer of elk symbool definieert.

3. Wat is de I2C-interface en waarom zou ik deze gebruiken met een LCD1602-module?

De I2C (Inter-Integrated Circuit) interface is een serieel communicatieprotocol waarmee meerdere apparaten met een microcontroller kunnen communiceren met slechts twee draden. Deze draden worden doorgaans aangeduid als SDA (Serial Data) en SCL (Serial Clock). Het gebruik van I2C met een LCD1602 module vereenvoudigt het bedradingsproces drastisch. Normaal gesproken heeft de LCD1602 module veel pinnen nodig, wat een uitdaging kan zijn bij het werken met microcontrollerprojecten met beperkte pinbeschikbaarheid. De i2c interface maakt het gebruik van slechts 2 pinnen en power en gnd mogelijk in plaats van veel, waardoor de projecten gemakkelijker te bouwen zijn en minder vatbaar zijn voor bedradingsfouten. Dit wordt gedaan door een aparte chip of een i2c module aan de achterkant van het lcd te bevestigen, die fungeert als de brug.

De I2C-interface werkt via een master-slave-relatie, waarbij de master (vaak de microcontroller, zoals een Arduino) de communicatie met de slave-apparaten (zoals de I2C LCD1602-module) initieert. Elk I2C-apparaat heeft een uniek I2C-adres, waardoor de microcontroller met het specifieke apparaat kan communiceren. Het seriële communicatieprotocol van de I2C vereenvoudigt de hardware-installatie aanzienlijk en maakt het gemakkelijker om de lcd1602 met de Arduino te integreren. Zonder de i2c-module worden LCD1602's aangestuurd door d4-d7-poorten van de Arduino en moeten ze veel pinnen van de microcontroller gebruiken.

4. Hoe werkt de I2C LCD1602-module?

De I2C LCD1602 module combineert de functionaliteit van de 16×2 LCD met een I2C interface adapter. De i2c adapter of backpack is meestal bevestigd aan de achterkant van de lcd, waardoor de traditionele parallelle communicatie van de LCD wordt omgezet in een seriële I2C communicatie. Dit betekent dat in plaats van dat de Arduino of raspberry pi meerdere digitale pinnen nodig heeft om te communiceren met het display, de microcontroller alleen de I2C SDA en SCL lijnen gebruikt, wat de bedrading aanzienlijk vereenvoudigt. Het vermindert ook het aantal poorten van de arduino dat wordt gebruikt voor de lcd, waardoor ze vrijkomen voor andere componenten of sensoren die in het project moeten worden gebruikt.

De I2C-controller op de I2C-module ontvangt opdrachten en gegevens die door de microcontroller via de i2c-interface worden verzonden. Vervolgens vertaalt deze deze opdrachten en gegevens in signalen die het karakter-lcd begrijpt om de weergave van de tekens te regelen. De I2C LCD1602-module bevat de benodigde logica om de achtergrondverlichting, het contrast en de weergave van tekens in de dotmatrix van het lcd te regelen. De achtergrondverlichting van de lcd1602 wordt door de I2C-module ingeschakeld zodra deze op de stroom is aangesloten. De door de controller verzonden gegevens bevatten ook de positie op het lcd-scherm waar de gegevens worden weergegeven. De tekens die op de lcd1602 worden weergegeven, worden gedefinieerd door de dotmatrix waarbij elke positie één teken kan weergeven. De ruimte tussen tekens en rijen is onderdeel van de dotafstand tussen twee tekens en scheidt zo tekens en regels.

5. Hoe sluit je een I2C LCD1602 aan op een Arduino?

Het aansluiten van een I2C LCD1602 op een Arduino is eenvoudig, dankzij de I2C-interface. Je hebt de I2C LCD1602-module, een Arduino-bord (zoals een Arduino Uno) en vier jumperdraden nodig. Sluit de VCC-pin van de I2C-module aan op de 5V-pin op de Arduino, de GND-pin op de GND-pin van de Arduino. Sluit vervolgens de SDA-pin van de module aan op de SDA-pin (A4) op de Arduino en de SCL-pin van de module op de SCL-pin (A5) op de Arduino. Sommige borden, zoals de Arduino Uno R3, hebben speciale I2C-pinnen. De i2c-module moet toegang hebben tot zowel de stroombron als de i2c-lijnen.

Zodra u de I2C LCD1602 op de Arduino hebt aangesloten, kunt u beginnen met programmeren. Om met de i2c-module te communiceren, moet u de vereiste arduino-bibliotheek installeren. Dit omvat doorgaans het toevoegen van de specifieke bibliotheken voor de I2C LCD. Zodra deze zijn geïnstalleerd, kan de basisvoorbeeldcode worden gebruikt om het display te testen. U moet ook het I2C-adres van uw module vinden, dat doorgaans kan worden bepaald via een I2C-scannerschets. Zodra u het i2c-adres hebt gevonden, kunt u doorgaan met het programmeren van uw I2C LCD.

6. Wat zijn de voordelen van het gebruik van een I2C LCD1602-module met Arduino?

Er zijn verschillende voordelen aan het gebruik van een I2C LCD1602-module met Arduino. Het belangrijkste voordeel is de vermindering van de bedradingscomplexiteit. Traditionele LCD-modules vereisen veel data- en besturingslijnen, die snel beschikbare pinnen op de Arduino kunnen verbruiken. De I2C-module vereenvoudigt dit aanzienlijk. Door de I2C-interface te gebruiken, hebt u slechts vier verbindingen nodig (VCC, GND, SDA, SCL), waardoor waardevolle digitale pinnen op uw Arduino vrijkomen voor andere doeleinden. Deze eenvoud vermindert niet alleen rommel en vereenvoudigt het project, maar vermindert ook het risico op bedradingsfouten. De i2c-interface maakt het ook mogelijk om andere i2c-apparaten tegelijkertijd op dezelfde microcontroller aan te sluiten.

Een ander voordeel van de i2c lcd1602 module is het gemak van programmeren. Zodra de bibliotheken correct zijn ingesteld, is de code die nodig is om het lcd-scherm te bedienen aanzienlijk eenvoudiger dan bij een standaard LCD. Bibliotheken zoals LiquidCrystal_I2C abstraheren de complexiteit van de i2c-communicatie, waardoor de programmeur zich kan concentreren op de tekst en informatie die op het lcd-scherm worden weergegeven. Dit maakt het veel gemakkelijker om een lcd1602 te gebruiken om tekens en tekst met verschillende parameters weer te geven. Dit alles maakt de integratie van het LCD sneller en gebruiksvriendelijker.

7. Wat zijn enkele veelvoorkomende problemen bij het gebruik van een LCD-schermmodule en hoe kunt u deze oplossen?

Een van de meest voorkomende problemen bij het gebruik van een LCD-displaymodule is dat het display tekens niet goed weergeeft of dat de weergegeven tekens niet duidelijk zijn. Dit betekent vaak dat u het contrast moet aanpassen. Het contrast van de schermweergave kan worden aangepast met behulp van een potentiometer of door de code aan te passen met de juiste aanroepen naar de Arduino-bibliotheek. Als u een potentiometer gebruikt, moet u vo aansluiten op de middelste pin van de potentiometer en vervolgens de andere pinnen aansluiten op de gnd en op de stroombron. U kunt het contrast aanpassen door de potentiometer te draaien. Andere veelvoorkomende problemen hebben meestal te maken met defecte bedrading of een onjuist i2c-adres. Controleer altijd uw verbindingen dubbel en zorg ervoor dat het i2c-adres overeenkomt met het adres dat in uw code wordt gebruikt.

Een ander veelvoorkomend probleem is dat de achtergrondverlichting niet werkt. Dit kan komen door een onjuiste bedrading van de led-pinnen op de i2c-module zelf of door problemen met de software als deze wordt aangestuurd vanuit de software. Controleer of de led stroom krijgt. Controleer ook of uw Arduino of andere controllers correct zijn ingeschakeld en dat u vss aansluit op gnd van de lcd1602 op de stroombron en dat u k aansluit op gnd. Als er niets op het scherm wordt weergegeven, is er een mogelijkheid dat de i2c-module defect is. Controleer altijd de stroombron voor zowel de arduino als het lcd.

8. Welke Arduino-voorbeeldcode is nodig om een LCD1602 met I2C te besturen?

Om de I2C LCD1602 module met Arduino te besturen, moet u de juiste bibliotheken gebruiken. De meest voorkomende bibliotheek is de VloeibaarKristal_I2C bibliotheek. Installeer eerst de bibliotheek met behulp van de Arduino IDE-bibliotheekbeheerder. Na installatie kan de basisvoorbeeldcode worden gebruikt om tekst op het scherm weer te geven. De voorbeeldcode begint met de opname van de benodigde bibliotheek en definieert het i2c-adres en het lcd-object. Vervolgens gebruikt u de setup()-functie om de weergave te starten met een opdracht als lcd.begin(16, 2); en gebruik dan lcd.print("Hallo, wereld!"); om een bericht op het scherm te tonen.

De lus() functie zal continu de code uitvoeren en kan worden gebruikt om het display bij te werken. De geoptimaliseerde door het aanroepen van functiebibliotheken zal u toestaan om tekens en strings op het lcd-scherm weer te geven. Met de i2c-bibliotheek en functies kunt u het lcd-scherm wissen, de cursor positioneren en verschillende soorten gegevens afdrukken, zoals strings en getallen. Hier is een eenvoudig voorbeeld om één bericht weer te geven:

#erbij betrekken 

// Stel het LCD-adres in op 0x27 voor een display van 16 tekens en 2 regels
VloeibaarKristal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

leegte opstelling() {
  // initialiseer het LCD
  lcd.init();

  // Schakel de achtergrondverlichting in.
  lcd.achtergrondverlichting();

  // Druk een bericht af op het LCD.
  lcd.afdrukken("Hallo, LCD!");
}

leegte lus() {
  //hier staat niets, maar je zou meer kunnen doen
}

9. Kun je een 16×2 LCD met andere platforms zoals Raspberry Pi?

Ja, een 16×2 LCD-module, inclusief de I2C-versie, kan worden gebruikt met andere platforms zoals de Raspberry Pi. Het fundamentele principe is hetzelfde: communicatie tot stand brengen tussen het platform en de LCD-controller. Voor de Raspberry Pi gebruikt u doorgaans de programmeertaal Python en I2C-bibliotheken. De bedrading voor de i2c-interface met de Raspberry Pi is hetzelfde, waarbij de I2C-verbindingen naar de juiste pinnen gaan. Er is ook een bibliotheek nodig om de I2C te gebruiken. Er zijn ook modules die rechtstreeks met Raspberry Pi werken, zoals de SunFounder Raspberry Pi-module die de installatie vereenvoudigt.

Het proces omvat het inschakelen van I2C op de Raspberry Pi, het installeren van de benodigde Python-bibliotheken (meestal smbus voor I2C-communicatie) en vervolgens de code schrijven om het LCD te besturen. Het I2C-adres moet ook in de code worden gespecificeerd en moet overeenkomen met het werkelijke adres van de i2c-adapter. Het proces van het instellen van het i2c lcd met een Raspberry Pi is vergelijkbaar met dat van het Arduino-platform. Het belangrijkste verschil is de programmeertaal en bibliotheken. Zodra de bibliotheek is ingesteld, zijn de opdrachten om het i2c lcd te besturen vergelijkbaar. Het i2c-communicatieprotocol is universeel en kan op verschillende platforms worden gebruikt.

10. Hoe kan een 16×2 LCD-scherm worden gebruikt om tekens en strings effectief weer te geven?

De 16×2 lcd-module heeft een beperkt aantal tekens en strings die hij kan weergeven, maar hij kan nog steeds zeer effectief worden gebruikt. Het getal 1602 betekent dat het lcd-scherm 16 tekens en 2 rijen kan weergeven. De beste manier om het lcd-scherm te gebruiken, is om de berichten kort en precies te houden. Het lcd heeft ook een set beschikbare opdrachten om de cursor te verplaatsen, het scherm te wissen en verschillende weergaveparameters in te stellen. U kunt bijvoorbeeld de cursor naar verschillende posities verplaatsen om tekens en strings op verschillende locaties op het scherm weer te geven. U kunt lcd.setCursor(kolom, rij) om de exacte locatie op te geven waar het volgende teken wordt weergegeven.

Het is ook belangrijk om het lcd-scherm te wissen wanneer dat nodig is. De functie lcd.duidelijk() kan worden gebruikt om de huidige inhoud van het lcd-scherm te wissen. U kunt twee tekens en een spatie weergeven. Het is ook belangrijk om de beperking van het 1602-tekentype liquid crystal display te begrijpen. Elke tekenpositie is gemaakt van 5×7 of 5×11 dot matrix, wat perfect is voor letters en cijfers, maar het is belangrijk om dit in gedachten te houden bij het ontwerpen van uw uitvoer en wat er wordt weergegeven en 16 tekens op elke regel. De eerste rij rechthoeken is het gebied op het scherm waar elke positie één teken kan weergeven dat is samengesteld uit 5×7 of 5×11 dot matrix.

Belangrijkste punten

• De 16×2 LCD is een populaire keuze voor het weergeven van tekst en numerieke gegevens in elektronische projecten.
• De LCD1602-module is een specifieke implementatie van het 16×2-karakter-lcd.
• I2C vereenvoudigt de bedrading en vermindert het aantal pinnen dat nodig is om het LCD te bedienen.
• De I2C-interface gebruikt slechts twee draden (SDA en SCL) voor communicatie.
• De LCD1602-module combineert een LCD-scherm met een I2C-interface.
• Om een I2C LCD1602 op een Arduino aan te sluiten, hebt u slechts vier draden nodig (VCC, GND, SDA, SCL).
• Voor de besturing van de I2C LCD1602 is een Arduino-bibliotheek nodig.
• Dankzij de i2c-interface kunt u tegelijkertijd andere i2c-apparaten aansluiten.
• Het 16×2 LCD-scherm kan ook worden gebruikt met platforms zoals de Raspberry Pi.
• Voor een heldere weergave is het essentieel dat u het contrast goed instelt.

Tabel 1: Pinverbindingen tussen I2C LCD1602 en Arduino

Tabel 2: Belangrijkste verschillen tussen standaard- en I2C LCD1602-modules

Deze uitgebreide gids moet u de kennis verschaffen om een i2c lcd1602-module te gebruiken in uw Arduino- of Raspberry Pi-projecten.