【Arduino】168種傳感器模塊系列實(shí)驗(yàn)（142）---LCD1602擴(kuò)展板模塊

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-11 17:12

37款傳感器與模塊的提法，在網(wǎng)絡(luò)上廣泛流傳，其實(shí)Arduino能夠兼容的傳感器模塊肯定是不止37種的。鑒于本人手頭積累了一些傳感器和模塊，依照實(shí)踐出真知（一定要?jiǎng)邮肿觯┑睦砟�，以學(xué)習(xí)和交流為目的，這里準(zhǔn)備逐一動(dòng)手試試做實(shí)驗(yàn)，不管成功與否，都會(huì)記錄下來(lái)---小小的進(jìn)步或是搞不定的問(wèn)題，希望能夠拋磚引玉。

【Arduino】168種傳感器模塊系列實(shí)驗(yàn)（資料+代碼+圖形+仿真）
實(shí)驗(yàn)一百四十二：LCD1602 字符液晶屏輸入輸出擴(kuò)展板 LCD Keypad Shield

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-12 11:47

LCD
LCD 即 Liquid Crystal Display 的首字母縮寫，意為“液態(tài)晶體顯示器”，即液晶顯示器。而 LED 顯示器是指液晶顯示器（LCD）中的一種，即以 LED（發(fā)光二極管）為背光光源的液晶顯示器（LCD）�？梢�(jiàn)，LCD 是包括 LED的。與 LED 顯示器相對(duì)應(yīng)的實(shí)際上是 CCFL顯示器。

工作原理
液晶從形狀和外觀看上去都是一種液體，但它的水晶式分子結(jié)構(gòu)又表現(xiàn)出固體的形態(tài)。像磁場(chǎng)中的金屬一樣，當(dāng)受到外界電場(chǎng)影響時(shí)，其分子會(huì)產(chǎn)生精確的有序排列；如對(duì)分子的排列加以適當(dāng)?shù)目刂�，液晶分子將�?huì)允許光線穿透；光線穿透液晶的路徑可由構(gòu)成它的分子排列來(lái)決定，這又是固體的一種特征。液晶是一種有機(jī)復(fù)合物，由長(zhǎng)棒狀的分子構(gòu)成。在自然狀態(tài)下，這些棒狀分子的長(zhǎng)軸大致平行。液晶屏（Liquid Crystal Display，以下簡(jiǎn)稱LCD）第一個(gè)特點(diǎn)是必須將液晶灌入兩個(gè)列有細(xì)槽的平面之間才能正常工作。這兩個(gè)平面上的槽互相垂直（90度相交），也就是說(shuō)，若一個(gè)平面上的分子南北向排列，則另一平面上的分子?xùn)|西向排列，而位于兩個(gè)平面之間的分子被強(qiáng)迫進(jìn)入一種90度扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)。由于光線順著分子的排列方向傳播，所以光線經(jīng)過(guò)液晶時(shí)也被扭轉(zhuǎn)90度。但當(dāng)液晶上加一個(gè)電壓時(shí)，分子便會(huì)重新垂直排列，使光線能直射出去，而不發(fā)生任何扭轉(zhuǎn)。LCD的第二個(gè)特點(diǎn)是它依賴極化濾光片和光線本身，自然光線是朝四面八方隨機(jī)發(fā)散的，極化濾光片實(shí)際是一系列越來(lái)越細(xì)的平行線。這些線形成一張網(wǎng)，阻斷不與這些線平行的所有光線，極化濾光片的線正好與第一個(gè)垂直，所以能完全阻斷那些已經(jīng)極化的光線。只有兩個(gè)濾光片的線完全平行，或者光線本身已扭轉(zhuǎn)到與第二個(gè)極化濾光片相匹配，光線才得以穿透。LCD正是由這樣兩個(gè)相互垂直的極化濾光片構(gòu)成，所以在正常情況下應(yīng)該阻斷所有試圖穿透的光線。但是，由于兩個(gè)濾光片之間充滿了扭曲液晶，所以在光線穿出第一個(gè)濾光片后，會(huì)被液晶分子扭轉(zhuǎn)90度，最后從第二個(gè)濾光片中穿出。另一方面，若為液晶加一個(gè)電壓，分子又會(huì)重新排列并完全平行，使光線不再扭轉(zhuǎn)，所以正好被第二個(gè)濾光片擋住。以Synaptics TDDI技術(shù)為例，是將觸摸控制器和顯示驅(qū)動(dòng)器整合到了單一芯片中，這減少了組件數(shù)量，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。ClearPad 4291支持混合多點(diǎn)內(nèi)嵌式設(shè)計(jì)，因利用了液晶顯示器（LCD）中的已有層，因而無(wú)需分立式觸控傳感器。ClearPad 4191又前進(jìn)了一步，利用了LCD中已有的電極，因此實(shí)現(xiàn)了更加簡(jiǎn)潔的系統(tǒng)架構(gòu)。這兩款解決方案都使觸控屏更薄、顯示器更明亮，有助于改進(jìn)智能手機(jī)和平板電腦設(shè)計(jì)的整體美學(xué)效果。對(duì)于反射式的TN（扭轉(zhuǎn)向列型 Twisted Nematic）液晶顯示器其構(gòu)造由如下幾層組成：極化濾光片、玻璃、相互絕緣又透明的縱橫兩組電極、液晶體、電極、玻璃、極化濾光片、反射片。

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-12 12:00

LCD1602
也叫1602字符型液晶，它能顯示2行字符信息，每行又能顯示16個(gè)字符，所以簡(jiǎn)稱1602。它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)的點(diǎn)陣型液晶模塊。它是由字符型液晶顯示屏（LCD）、控制驅(qū)動(dòng)主電路HD44780及其擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)電路HD44100，以及少量電阻、電容元件和結(jié)構(gòu)件等裝配在PCB板上而組成。由若干個(gè)5x7或者5x10的點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以用顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱�，所以它不能很好的顯示圖片。不同廠家生產(chǎn)的LCD1602芯片可能有所不同，但使用方法都是一樣的。為了降低成本，絕大多數(shù)制造商都直接將裸片做到板子上。采用單+5V 電源供電，外圍電路配置簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，具有很高的性價(jià)比。

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-12 12:08

管腳功能
1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：
第1引腳：GND為電源地
第2引腳：VCC接5V電源正極
第3引腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）。
第4引腳：RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。
第5引腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操作。
第6引腳：E(或EN)端為使能(enable)端,高電平（1）時(shí)讀取信息，負(fù)跳
變時(shí)執(zhí)行指令。
第7～14引腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第15～16腳：空腳或背燈電
源。
第15引腳背光正極，
第16引腳背光負(fù)極。

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-12 12:15

LCD1602 電原理圖

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-12 13:52

LCD1602的指令說(shuō)明

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-12 14:31

LCD Keypad Shield擴(kuò)展板
是一款提供2行16字符液晶顯示的Arduino擴(kuò)展板。擴(kuò)展了多個(gè)按鍵輸入，可供用戶作為L(zhǎng)CD顯示屏的菜單選擇按鍵或者操控按鍵使用。一個(gè)擴(kuò)展板就能讓你與Arduino設(shè)備進(jìn)行互動(dòng)。我們還擴(kuò)展Arduino Reset按鍵，方便用戶進(jìn)行軟件調(diào)試。用戶通過(guò)調(diào)節(jié)擴(kuò)展板上的藍(lán)色電位器，能夠幫助您調(diào)節(jié)LCD屏的對(duì)比度。

對(duì)于Arduino初學(xué)者來(lái)說(shuō)，不必為繁瑣復(fù)雜液晶驅(qū)動(dòng)電路連線而頭疼了，這款LCD擴(kuò)展板將電路簡(jiǎn)化，直接將此板插到Arduino Duemilanove 或 Uno控制器上即可使用，調(diào)用Arduino自帶的LCD庫(kù)，簡(jiǎn)單的幾行代碼便可以完成數(shù)據(jù)和字符的顯示功能，有興趣的朋友還能學(xué)習(xí)自定義顯示內(nèi)容。

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-12 14:58

技術(shù)規(guī)格
1602藍(lán)色背景液晶(2行16字節(jié))
具有LCD對(duì)比度調(diào)節(jié)功能
5個(gè)按鍵輸入
擴(kuò)展模擬信號(hào)傳感器接口和數(shù)字口
ICSP編程接口
具有APC220，藍(lán)牙V3接口
尺寸：58x80mm

模塊應(yīng)用
鍋爐控制面板
機(jī)器人控制面板
環(huán)境監(jiān)控設(shè)備
機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-12 15:26

模塊電原理圖

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-12 15:57

LCD Keypad Shield輸入輸出擴(kuò)展板使用2行16個(gè)字符液晶，具有對(duì)比度調(diào)節(jié)和背光燈，使用1個(gè)模擬口便完成5個(gè)按鍵的輸入，1個(gè)復(fù)位按鍵，未使用的IO口都擴(kuò)展出來(lái)備用，充分利用IO口。占用數(shù)字端口：PIN4（DB4），5（DB5），6（DB6），7（DB7），8（RS），9（E），10（背光控制），模擬按鍵端口A0。

引腳定義
模擬A0 按鈕（選擇、向上、向右、向下和向左）
數(shù)字4 DB4
數(shù)字5 DB5
數(shù)字6 DB6
數(shù)字7 DB7
數(shù)字8 RS（數(shù)據(jù)或信號(hào)顯示選擇）
數(shù)字9 復(fù)位
數(shù)字10 背光控制

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-12 16:01

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-12 16:19

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-13 09:12

實(shí)驗(yàn)開(kāi)源參考代碼

/*
【Arduino】168種傳感器模塊系列實(shí)驗(yàn)（資料 +代碼 +圖形 +仿真）
實(shí)驗(yàn)一百四十二：LCD1602 字符液晶屏輸入輸出擴(kuò)展板 LCD Keypad Shield
實(shí)驗(yàn)之一：這個(gè)程序用來(lái)測(cè)試LCD液晶顯示模塊和5個(gè)按鍵。
*/
#include <LiquidCrystal.h>
// 選擇LCD上使用到的引腳
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);
// 定義各按鍵
int lcd_key = 0;
int adc_key_in = 0;
#define btnRIGHT 0
#define btnUP 1
#define btnDOWN 2
#define btnLEFT 3
#define btnSELECT 4
#define btnNONE 5
//讀取按鍵值
int read_LCD_buttons()
{
adc_key_in = analogRead(0); // 從模擬口0讀值
// 直接讀到的5個(gè)按鍵值在以下值附近：0,144,329,504,741
// 通過(guò)設(shè)定不同的閥值，就可以對(duì)應(yīng)讀到相應(yīng)的按鍵
if (adc_key_in > 1000) return btnNONE;
if (adc_key_in < 50) return btnRIGHT;
if (adc_key_in < 250) return btnUP;
if (adc_key_in < 450) return btnDOWN;
if (adc_key_in < 650) return btnLEFT;
if (adc_key_in < 850) return btnSELECT;
// V1.0的版本使用以下的閥值：
/*
if (adc_key_in < 50) return btnRIGHT;
if (adc_key_in < 195) return btnUP;
if (adc_key_in < 380) return btnDOWN;
if (adc_key_in < 555) return btnLEFT;
if (adc_key_in < 790) return btnSELECT;
*/
return btnNONE;
}
void setup()
{
lcd.begin(16, 2); // 開(kāi)始
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Push the buttons"); // 輸出“Push the buttons”
}
void loop()
{
lcd.setCursor(9,1); // 光標(biāo)定在第二行，空開(kāi)9格
lcd.print(millis()/1000); // 輸出等待時(shí)間
lcd.setCursor(0,1); // 光標(biāo)移動(dòng)到第二行開(kāi)頭
lcd_key = read_LCD_buttons(); // 讀取按鍵
switch (lcd_key) // 選擇按鍵
{
case btnRIGHT:
{
lcd.print("RIGHT ");
break;
}
case btnLEFT:
{
lcd.print("LEFT ");
break;
}
case btnUP:
{
lcd.print("UP ");
break;
}
case btnDOWN:
{
lcd.print("DOWN ");
break;
}
case btnSELECT:
{
lcd.print("SELECT");
break;
}
case btnNONE:
{
lcd.print("NONE ");
break;
}
}
}

復(fù)制代碼

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-13 09:12

實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景圖

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-13 09:24

按下不同按鍵的輸出顯示

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-13 10:21

/*
【Arduino】168種傳感器模塊系列實(shí)驗(yàn)（資料 +代碼 +圖形 +仿真）
實(shí)驗(yàn)一百四十二：LCD1602 字符液晶屏輸入輸出擴(kuò)展板 LCD Keypad Shield
實(shí)驗(yàn)之二：ADC密鑰測(cè)試
LiquidCrystal庫(kù)：IDE—工具—管理庫(kù)—搜索LiquidCrystal—安裝
*/
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);
char msgs[5][16] = {"Right Key OK ",
"Up Key OK ",
"Down Key OK ",
"Left Key OK ",
"Select Key OK"
};
int adc_key_val[5] = {50, 200, 400, 600, 800 };
int NUM_KEYS = 5;
int adc_key_in;
int key = -1;
int oldkey = -1;
void setup()
{
lcd.clear();
lcd.begin(16, 2);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("ADC key testing");
}
void loop()
{
adc_key_in = analogRead(0); // 從A0傳感器端讀取值
key = get_key(adc_key_in); // 轉(zhuǎn)換為按鍵
if (key != oldkey) // 如果檢測(cè)到按鍵
{
delay(50); // 等待解除緩沖時(shí)間
adc_key_in = analogRead(0); // 從A0傳感器端讀取值
key = get_key(adc_key_in); // 轉(zhuǎn)換為按鍵
if (key != oldkey)
{
lcd.setCursor(0, 1);
oldkey = key;
if (key >= 0) {
lcd.print(msgs[key]);
}
}
}
delay(100);
}
// 將ADC值轉(zhuǎn)換為密鑰號(hào)
int get_key(unsigned int input)
{
int k;
for (k = 0; k < NUM_KEYS; k++)
{
if (input < adc_key_val[k])
{
return k;
}
}
if (k >= NUM_KEYS)k = -1; // 未按下有效鍵
return k;
}

復(fù)制代碼

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-13 10:32

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-13 14:56

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-26 08:37

ID:102702 · 發(fā)表于 2020-4-5 23:11

樓主你整合一下這文章就好了

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-10-24 16:00

raymondau 發(fā)表于 2020-4-5 23:11
樓主你整合一下這文章就好了

謝謝師傅鼓勵(lì)，出版社有約書，可我的基礎(chǔ)太差，勉強(qiáng)發(fā)帖了

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