Interfaceando módulo LCD 16×2 sem I2C: um guia abrangente para Arduino e ESP32

Este artigo se aprofunda no mundo da interface de um módulo LCD 16×2 com microcontroladores como Arduino e ESP32, focando especificamente na configuração sem usar um módulo I2C. Exploraremos por que você pode escolher esse método, como ele funciona e forneceremos um tutorial detalhado para conectar e programar seu LCD. Se você está procurando entender os fundamentos da interface de LCD e como controlar um display LCD 16×2 sem depender da conveniência de um adaptador I2C, este é o guia para você.

1. O que é um LCD 16×2 e por que conectá-lo?

Um display LCD 16×2, abreviação de display de cristal líquido de 16 caracteres por 2 linhas, é um módulo de display comum e versátil. Ele é usado para apresentar texto e informações numéricas de forma clara e concisa. Ao contrário de displays gráficos complexos, os LCDs 16×2 são relativamente simples de controlar, tornando-os perfeitos para vários projetos de microcontroladores. O “16×2” se refere à sua capacidade de exibir 16 caracteres em cada uma de suas duas linhas, tornando-o adequado para exibir leituras de sensores, status do projeto ou mensagens do usuário. A interface desses módulos de display LCD com microcontroladores como arduino ou ESP32 permite que seus projetos interajam com o usuário exibindo informações em um formato legível por humanos. Eles são relativamente baratos e fáceis de usar.

O apelo do 16×2 lcd módulo reside em sua simplicidade e baixo custo. É um item básico em eletrônica para vários projetos profissionais e de hobby devido à sua capacidade de exibir texto e números sem a sobrecarga de tecnologias de exibição mais complexas. A interface deste módulo permite que desenvolvedores de sistemas embarcados criem dispositivos capazes de fornecer feedback visual, sem usar exibições gráficas complexas. A facilidade de integração torna os LCDs 16×2 uma ferramenta de exibição muito útil para exibir informações de vários sensores.

2. Por que escolher a interface de um LCD 16×2 sem I2C?

Embora os módulos I2C ofereçam a conveniência de reduzir o número de pinos necessários para a interface, escolher conectar um lcd 16×2 sem i2c diretamente tem várias vantagens. Primeiro, ele fornece uma compreensão mais profunda dos protocolos de comunicação subjacentes e como o módulo LCD funciona, tornando-o uma ótima experiência educacional. Segundo, ao não depender da interface i2c, você evita as complexidades do barramento i2c e potenciais conflitos de endereço. Isso pode ser importante se você estiver enfrentando limitações em seu projeto ou quiser reduzir a complexidade da conexão de seus dispositivos i2c. Você não está limitado por um endereço.

Além disso, a interface direta pode ser benéfica para projetos em que cada pino do seu microcontrolador é valioso. Um módulo i2c normalmente reduz o número de pinos que você precisa usar para 2, mas esses 2 pinos são dedicados à comunicação i2c e podem ser necessários para outra coisa, enquanto a interface sem um módulo i2c permite que você selecione livremente quais pinos deseja usar. A interface sem um módulo i2c oferece controle total da conexão. A conexão direta também pode ser mais rápida para exibir dados, já que a comunicação i2c precisa ser realizada antes que os dados possam ser transmitidos para o display lcd. Isso nem sempre é crítico, mas é algo a ser considerado ao projetar aplicativos que exigem tempos de atualização rápidos para o conteúdo exibido.

3. Qual hardware é necessário para conectar um LCD 16×2 sem um módulo I2C?

Para fazer a interface de um módulo LCD 16×2 sem i2c, você precisará de alguns componentes essenciais. O item principal é um LCD 16×2 padrão, que normalmente vem com 16 pinos para conexão. Você também precisará de um microcontrolador, como um Arduino Uno ou ESP32. Além disso, você precisará de fios de ligação para conectar os vários pinos do módulo LCD ao seu microcontrolador. Além disso, um potenciômetro é necessário para ajustar o contraste do display LCD. Uma placa de ensaio pode ser uma grande ajuda para manter tudo perfeitamente conectado e organizado.

O principal desafio ao conectar um lcd 16×2 sem i2c é que ele requer mais pinos do seu microcontrolador do que usar um adaptador i2c. Especificamente, usaremos 6 pinos para controlar o display LCD, mais dois pinos para controlar a fonte de alimentação e o aterramento. Portanto, você deve planejar seu circuito de microcontrolador com pinos de saída disponíveis o suficiente. Ter esses pinos disponíveis lhe dá controle total do lcd. O potenciômetro permite que você ajuste o contraste para que o texto no display lcd fique claramente visível.

4. Como o LCD 16×2 funciona internamente?

O LCD 16×2 é baseado no controlador HD44780 ou em um chip compatível. Este controlador gerencia a exibição de caracteres e aceita comandos por meio de uma interface paralela. A interface normalmente usa 8 pinos de dados (D0-D7) ou 4 pinos de dados no modo de 4 bits (D4-D7), além de pinos de controle (RS, R/W e EN). Cada posição de caractere no display LCD é endereçada pelo controlador internamente. Quando você envia um comando ou dados de caractere, o controlador HD44780 recebe o comando e age de acordo.

O controlador HD44780 usa comandos específicos para tarefas como limpar o display, definir a posição do cursor ou inicializar o lcd. Entender essa arquitetura é crucial quando você está escrevendo código para controlar o lcd sem a abstração fornecida por um módulo i2c. Os comandos são enviados ao display pelos pinos de dados e o modo de comunicação é determinado pelos pinos de controle. Isso também permite que o controlador trabalhe com diferentes tipos de tamanhos de display como 20×4, o display lcd 16×2 usa um conjunto de caracteres predefinido que pode ser exibido na tela.

5. Como conectar um LCD 16×2 diretamente a um Arduino?

Conectando um 16×2 lcd diretamente a um Arduino envolve a fiação de cada pino necessário. Primeiro, você precisará conectar o pino VSS do LCD ao terra (GND) e o pino VDD a 5 V, esta é sua fonte de alimentação. O pino V0 (ajuste de contraste) é conectado ao pino do meio do potenciômetro; os outros dois pinos do potenciômetro são conectados ao terra e 5 V para fazer um divisor de tensão que usaremos para alterar o contraste do display LCD. Em seguida, conecte o pino RS (Seleção de Registro) do LCD a um pino digital do Arduino (por exemplo, pino 12). O pino R/W (Leitura/Escrita) deve ser aterrado, pois estaremos apenas gravando dados no LCD. O pino EN (Habilitar) precisa ser conectado a outro pino digital no Arduino (por exemplo, pino 11).

Em seguida, conecte os pinos de dados D4 a D7 aos pinos digitais no arduino, por exemplo, pinos 5, 4, 3 e 2, respectivamente. Dessa forma, estamos usando o modo de 4 bits, que é uma prática comum, pois usa menos pinos. O modo de 4 bits é mais simples e usa menos fiação em comparação ao modo de 8 bits. Os pinos de luz de fundo A (ânodo) e K (cátodo) devem ser conectados a 5 V e GND, respectivamente, com um resistor limitador de corrente no ânodo, se necessário. Certifique-se de usar um diagrama de circuito para orientar esse processo. Os pinos às vezes são numerados de forma diferente para alguns módulos LCD. O layout dos pinos sempre pode ser encontrado na folha de dados do módulo LCD.

6. Programando seu Arduino para controlar o LCD 16×2: Um tutorial detalhado

Para programar seu arduino para fazer interface com o lcd 16×2, você precisará usar a biblioteca LiquidCrystal. Comece abrindo o ide do arduino e inclua a biblioteca liquidcrystal no código do seu projeto. Inicialize o objeto lcd no seu código, especificando os pinos usados para conexão. No nosso exemplo, são os pinos: RS, EN, D4, D5, D6, D7. Por exemplo: LCD de cristal líquido (12, 11, 5, 4, 3, 2);. Dentro da função setup(), inicialize o lcd chamando lcd.começar(16, 2); para definir o número de colunas e linhas do display lcd. Você também deve inicializar o lcd usando a função initialize the lcd.

Agora, na função loop, você pode usar vários comandos para exibir dados no display lcd. Por exemplo, você pode definir a posição do cursor com lcd.setCursor(coluna, linha); e exibir texto com lcd.print("Olá Mundo");. Você pode limpar a tela com o lcd.limpar(); comando. Você pode criar um programa curto e executar alguns códigos para testar a placa e depois que eu conectei tudo. Você pode usar o monitor serial para depurar o programa. A biblioteca liquidcrystal lida com toda a comunicação de baixo nível do HD44780 para você, então você não precisa se preocupar em enviar sequências de bytes individuais e sinais de controle. A função principal é lcd.print() que é usada para exibir os dados.

#incluir 

// Define os pinos conectados ao LCD
constante Inteiro rs = 12, em = 11, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;

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

vazio configurar() {
  // Defina o número de colunas e linhas
  LCD.começar(16, 2);
  // Imprime uma mensagem no LCD
  LCD.imprimir("Olá, LCD!");
}

vazio laço() {
  // Coloca o cursor na segunda linha
  LCD.definirCursor(0, 1);
  // Exibe a hora
  LCD.imprimir(milissegundos()/1000); LCD.imprimir("segundos");
}

7. E o ESP32? Interfaceando um LCD 16×2 sem I2C em um ESP32

Interfacear um LCD 16×2 sem i2c em um ESP32 é semelhante a fazer isso em um Arduino, mas com algumas pequenas diferenças. O ESP32 é um microcontrolador de 3,3 V, enquanto o 16×2 lcd é normalmente projetado para operar a 5 V. Portanto, você pode precisar usar deslocadores de nível para compatibilidade de tensão entre os pinos lógicos do ESP32 e do LCD. Como alternativa, usar uma placa esp32 com deslocamento de nível pode eliminar a necessidade de circuitos externos de deslocamento de nível. A fiação física será em grande parte a mesma de um Arduino. Conecte o VSS ao terra e o VDD a 5 V (ou 3,3 V se estiver usando um lcd de 3,3 V ou deslocadores de nível).

O código no ide do arduino será quase o mesmo que o fornecido para o arduino com poucas ou nenhumas alterações. Use a biblioteca LiquidCrystal da mesma forma que no tutorial do Arduino. Lembre-se de definir suas conexões de pinos corretamente no LCD de cristal líquido objeto. Sempre verifique a folha de dados do seu módulo lcd para garantir que os pinos estejam conectados corretamente. Verifique também a pinagem da sua placa ESP32 para garantir conexões corretas. Esteja ciente dos diferentes pinos que podem estar disponíveis e escolha os corretos para sua aplicação.

8. Como criar caracteres personalizados em um LCD 16×2 sem I2C?

Criar caracteres personalizados em um lcd 16×2 é possível, mesmo sem a ajuda de um módulo i2c. O controlador HD44780 permite que você defina até 8 caracteres personalizados. Você cria caracteres personalizados definindo um padrão de bytes, onde cada byte representa uma linha da matriz de caracteres de 5×8 pixels. Para fazer isso, você primeiro cria uma matriz de bytes que define o padrão de pixels para seu caractere personalizado. Cada byte representa uma linha do caractere.

Então, use o lcd.createChar(localização, characterMap) função no código Arduino. O argumento location define qual dos 8 locais disponíveis para armazenar o novo caractere (0 a 7), e characterMap é o array de bytes que você acabou de criar. Você pode então exibir seu caractere personalizado usando lcd.write(localização) no seu código, onde localização é o local que você definiu anteriormente. Isso é feito usando o objeto lcd que você criou antes. Isso é extremamente útil se seu aplicativo precisa de caracteres únicos que não estão disponíveis no conjunto de caracteres padrão do módulo lcd.

9. Solução de problemas comuns ao conectar um LCD 16×2 sem I2C

Interfacear um lcd 16×2 sem um adaptador i2c, embora simples, pode apresentar alguns problemas comuns. O primeiro problema é a fiação incorreta. Sempre verifique novamente o diagrama do circuito e certifique-se de que todas as conexões estejam corretas. Um erro comum é inverter a polaridade dos pinos de alimentação do módulo lcd, o que pode danificá-lo permanentemente. Além disso, certifique-se de que seus fios estejam conectados com segurança. Segundo, uma inicialização incorreta do objeto lcd pode causar problemas. Verifique novamente se os pinos estão inicializados corretamente de acordo com a conexão à placa. Além disso, o tipo de módulo lcd pode exigir uma sequência de inicialização ligeiramente diferente.

As configurações de contraste também precisam ser ajustadas corretamente usando o potenciômetro para ajustar o contraste do display LCD até que o texto fique claramente visível. Se o display estiver em branco ou distorcido, você pode ter um erro de fiação ou um problema com a fonte de alimentação. Certifique-se de ter uma fonte de alimentação estável e a voltagem correta. Você também pode verificar o código usando o monitor serial para depurar possíveis problemas. Se você ainda estiver com problemas, considere consultar o fórum do Arduino. É comum ver que outros podem ter enfrentado os mesmos problemas. O Reddit é anônimo, então você certamente receberá um nome ou sugestão.

10. Técnicas avançadas e projetos futuros com LCDs 16×2

Depois de dominar os conceitos básicos de interfaceamento de um lcd 16×2 sem i2c, você pode explorar técnicas mais avançadas. Isso inclui exibir dados em tempo real de sensores ou criar um sistema de menu. Você também pode usar os caracteres personalizados para criar gráficos simples e ícones de status para seu projeto. Lembre-se de sempre usar a folha de dados do módulo lcd conforme mostrado para verificar os requisitos de conexão específicos do seu módulo lcd. O método que estamos usando fornece flexibilidade em termos de pinos do microcontrolador que podem ser usados.

Você pode usar vários desses displays lcd se precisar mostrar mais informações, mas esteja atento ao número de pinos que está usando. Tente também experimentar exibir números usando o lcd.imprimir() comando e tente diferentes maneiras de usar definir a posição do cursor função para colocar itens diferentes em partes diferentes do display. Isso abre muitas opções para seus projetos futuros. O conhecimento que você ganha controlando o LCD sem I2C fornece um bom ponto de partida para controlar tipos de display mais avançados.

Principais conclusões: 10 coisas para lembrar ao fazer a interface de LCD 16×2 sem I2C

• Compreendendo o básico: O módulo LCD 16×2 é controlado por 6 a 10 pinos de controle e dados sem um módulo i2c.
• As conexões dos pinos são cruciais: Verifique a folha de dados para saber a pinagem específica do seu módulo LCD.
• Ajuste de contraste: Use sempre um potenciômetro para ajustar o contraste do display LCD.
• Biblioteca LiquidCrystal: Use o Cristal Líquido biblioteca no arduino ide para simplificar a programação.
• Inicialização: Inicialize sempre o LCD corretamente usando lcd.começar(16, 2);.
• Exibição de dados: Use o lcd.imprimir() para exibir dados no módulo de exibição.
• Personagens personalizados: Crie personagens personalizados usando lcd.createChar() quando você precisar deles.
• Solução de problemas: Verifique novamente toda a fiação, código e conexões para identificar a causa de quaisquer problemas.
• Disponibilidade dos pinos: Tenha em mente os pinos do microcontrolador usados quando decidir usar esse método.
• Avance mais: Explore técnicas avançadas para criar aplicativos ainda mais complexos.

Seguindo este guia abrangente, você estará bem equipado para começar a interligar seu módulo LCD 16×2 diretamente com um Arduino ou ESP32 e exibir as informações que seus projetos exigem, sem um adaptador i2c.