نکته:

اكثر ال سی دی‌ها در مسير تغذيه نور پس زمينه دارای مقاومت‌های داخلی هستند. چنانچه LCDای كه شما در اختيار داريد، فاقد اين مقاومت الكتريكی باشد، لازم است يک مقاومت را در مسير اتصال پين 5 ولت به پايه 15 در نظر بگيريد.

برای محاسبه مقدار اين مقاومت الكتريكی بايد به حداكثر جريان نور پس زمينه و افت ولتاژ معمول آن كه در ديتاشيت LCD مشخص شده است، دقت كنيد. پس از آن به سادگی می‌توانید با استفاده از قانون اهم مقدار مقاومت را محاسبه کنید. اگر به ديتا شيت دسترسی نداريد، به‌ جهت رعايت اصول ايمنی از يک مقاومت 220 اهمی استفاده كنيد. با این حال اگر برای LCD خاص شما اين مقدار مقاومت زياد باشد، ممكن است تاحدودی باعث ضعيف شدن نور پس زمينه شود.

• در مرحله آخر، نوبت اتصالات پين شماره 3 ماژول LCD می‌رسد كه برای كنترل كنتراست و روشنايی صفحه نمايش مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای تنظيم كنتراست، يک پتانسيومتر 10 كيلو اهمی را بين زمين و 5 ولت وصل كنيد و پین وسط پتانسيومتر را به پين شماره 3 LCD متصل نمائيد.

همان طور که مشاهده می‌کنید، با چرخاندن پتاسیومتر، می توانید کنتراست LCD را تنظیم کنید.

این تمام چیزی بود که برای تست کردن LCD باید انجام می‌دادید!

اکنون آردوینو را روشن کنید. با روشن کردن آردوینو، باید بتوانید نور پس زمینه LCD و با چرخاندن پتاسیومتر، باید بتوانید خط اول بلوک‌های مستطیلی را که بر روی صفحه نمایش ظاهر می‌شوند، مشاهده کنید. اگر چنین چیزی را مشاهده کردید، به شما تبریک می‌گوییم! LCD شما به خوبی در حال کار کردن است.

سيم كشی- راه اندازی LCD كاراكتری 2×16 با آردوینو

پس از تست ال سی دی، زمان راه اندازی LCD كاراكتری 2×16 با آردوینو است.

LCD دارای پين‌های زيادی است (مجموعا 16 پين) كه در ادامه نحوه اتصال هر كدام از آن‌ها را برای شما توضيح می‌دهیم. البته برای راه اندازی و استفاده از LCD با آردوينو نيازی به اتصال همه اين پين‌ها نیست.

همان طور که می‌دانید 8 خط ديتا برای انتقال ديتای خام به صفحه نمايش وجود دارد. اما LCDهای HD44780 به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند كه به‌جای 8 پين، تنها با استفاده از 4 پين می‌توان انتقال ديتا را انجام داد (مد 4 بيتی). به این شکل، 4 پین دیگر برای شما باقی می‌ماند!

تفاوت بين مد 4 بيتی با مد 8 بيتی

انتقال ديتا در مد 8 بيتی سريعتر از مد 4 بيتی است. چرا كه در مد 8 بيتی كل ديتا را يكباره برای LCD می‌توان ارسال کرد. در حالی‌كه در مد 4 بيتی، يک بايت ديتا به دو بخش تقسيم بندی می‌شود. يک بخش به راست شيفت داده می‌شود و عمل نوشتن ديتا بر روی LCD دوبار انجام خواهد شد.

از مد 4 بيتی در مواقعی كه نياز به صرفه‌جويی در استفاده از تعداد پين‌های ورودی/خروجی داشته باشيم، می‌توان استفاده کرد. در كاربردهايی كه سرعت نوشتن ديتا بر روی LCD اهميت دارد و حداقل 10 عدد پين ورودی/خروجی در دسترس است، استفاده از مد 8 بيتی بهتر است. در ادامه، از مد 4 بيتی استفاده می‌کنیم.

بنابراين، برای نوشتن پيام بر روی LCD فقط به 6 پين نياز خواهيد داشت: پين RS، EN، D4، D5، D6 و D7.

اکنون زمان اتصال LCD به آردوینو است. چهار پين ديتای LCD يعنی پين‌های D4 تا D7 را به پين‌های ديجيتال شماره 4 تا 7 آردوينو متصل کنید. سپس، پين فعال‌سازی LCD را به پين شماره 2 آردوينو و پين RS را به پين شماره 1 آردوينو وصل کنید. در تصویر زير می‌توانید نحوه سيم كشی را مشاهده کنید:

پس از اتمام سیم‌کشی و اتصال پین‌ها به آردوینو ، همه چیز آماده است تا شما برای نمایش دیتا بر روی LCD، کد بنویسید.

كد آردوينو

بخشی از فرایند راه اندازی LCD كاراكتری 2×16 با آردوینو ، مربوط به کد نویسی است که در اینجا به آن می‌پردازیم.

كد زير پيام ‘Hello World!’ را بر روی صفحه نمايش LCD نشان خواهد داد. جزئيات اين كد را در ادامه بیشتر توضیح خواهیم داد.

// include the library code:
#include <LiquidCrystal.h>
 
// Creates an LCD object. Parameters: (rs, enable, d4, d5, d6, d7)
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
 
void setup() 
{
    // set up the LCD's number of columns and rows:
    lcd.begin(16, 2);
 
    // Clears the LCD screen
    lcd.clear();
}
 
void loop() 
{
    // Print a message to the LCD.
    lcd.print(" Hello world!");
 
    // set the cursor to column 0, line 1
    // (note: line 1 is the second row, since counting begins with 0):
    lcd.setCursor(0, 1);
    // Print a message to the LCD.
    lcd.print(" LCD Tutorial");
}

اگر همه چيز به‌درستی انجام گرفته باشد، خروجی که شما مشاهده می‎‌کنید، باید به شکل زیر باشد:

توضيح كد

این كد، با فراخوانی كتابخانه LiquidCrystal آغاز می‌شود. همان‌طور كه قبلا گفتیم، آردوینو دارای کتابخانه‌ای با نام LiquidCrystal است که راه اندازی و برنامه ريزی ماژول LCD را به‌مراتب ساده‌تر می‌کند.

// include the library code:
#include <LiquidCrystal.h>

در قدم بعدی، شما باید شی LiquidCrystal را ايجاد کنید. اين شی از 6 پارامتر استفاده می‌كند و مشخص می‌کند که كدام يک از پين‌های آردوينو به هر يک از پين‌های RS، E و چهار پين ديتا D4  تا D7 متصل شده‌اند.

// Creates an LCD object. Parameters: (rs, enable, d4, d5, d6, d7)
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

اكنون كه شی LiquidCrystal را تعریف کردید، می‎توانید به توابعی (توابع aka) كه مخصوص LCD هستند، دسترسی داشته باشید.

در بخش Setup، از دو تابع استفاده خواهیم کرد:

• تابع اول ()begin نام دارد كه برای مشخص كردن ابعاد صفحه نمايش یا به‌ عبارتی تعداد سطر و ستون‌های آن به‌كار گرفته می‌شود. اگر از LCD كاركتری 2×16 استفاده می‌کنید، پارامترهای اين تابع را به‌صورت 16و 2 مشخص کنید. اما اگر از يک LCD كاراكتری 20×4  استفاده می‌کنید، بايد اين پارامترها را به‌صورت 20 و 4 لحاظ کنید.

• تابع دوم ()clear نام دارد كه صفحه نمايش را پاک می‌كند و مكان نمای آن را در گوشه بالا سمت چپ قرار می‌دهد.

lcd.begin(16, 2);
lcd.clear();

در بخش loop، از تابع ()print برای نمايش پيام بر روی خط اول صفحه نمايش استفاده کنید.

// Print a message to the LCD.
lcd.print(" Hello world!");

در ادامه، به كمک تابع ()setCursor مكان نما را بر روی خط دوم تنظيم کنید. موقعيت مكان نما بر روی صفحه LCD، توسط اين تابع مشخص خواهد شد. به علاوه، مختصات گوشه بالا سمت چپ 0 و 0 خواهد بود.

lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(" LCD Tutorial");

ساير توابع مفيد در كتابخانه LiquidCrystal

توابع مفیدی وجود دارد كه شما می‌توانيد با شی LiquidCrystal از آن‌ها استفاده كنيد. برخی از اين توابع عبارتند از:

• تابع ()home: اگر می‌خواهید به‌سادگی و بدون پاک كردن صفحه، مكان نما را در گوشه بالا سمت چپ قرار دهيد، از تابع ()home استفاده کنید.
• تابع ()blink و ()lcd.cursor: اپليكيشن‌های زيادی نظير توربو C++ و يا notepad++ وجود دارند كه در آن‌ها با فشار كليد insert مكان‌نما تغيير خواهد كرد. چيزی مشابه همين عملكرد را می‌توانيد برای تغيير مكان نما LCD با استفاده از تابع ()blink يا ()lcd.cursor داشته باشيد.
  تابع ()blink، بلوک‌های چشمک زن از پيكسل‌های 5×8 را نمايش خواهد داد. در صورتی‌كه تابع ()lcd.cursor، يک خط در زير مكانی كه قرار است كاراكتر بعدی نوشته شود، نمايش خواهد داد.

• تابع ()noBlink و ()lcd.noCursor: برای خاموش كردن مكان نمای چشمک زن می‌توانيد از تابع ()noBlink و برای مخفی كردن مكان نما نيز می‌توانید از تابع ()lcd.noCursor استفاده کنید.
• تابع ()lcd.scrollDisplayRight و ()lcd.scrollDisplayLeft: با استفاده از این دو تابع می‌توانيد محتوای نمايش داده شده بر روی LCD را به اندازه يک space به سمت راست و يا سمت چپ شيفت دهيد. اگر می‌خواهيد محتوای نمايش داده شده بر روی صفحه LCD را به‌صورت پيوسته به يک سمت حركت دهيد، كافی است اين توابع را در يک حلقه for استفاده کنید.

توليد كاراكتر دلخواه برای نمایش در LCD كاراكتری 2×16

اگر کاراکتر‌هایی که بر روی LCD نمایش داده می‌شوند، برای شما جذابیت ندارد، می‌توانيد كاراكتر دلخواه خود را ایجاد کنید. اين قابليت زمانی که کاراکتر مورد نظر شما در جدول استاندارد کاراکترهای اسکی وجود ندارد، بسیار مفید است.

برای استفاده از اين تابع، ابتدا يک آرايه 8 بايتی ايجاد کنید. هر بايت (كه البته فقط 5 بيت آن استفاده می‌شود) متناسب با يک رديف ماتريس 5×8  خواهد بود. درحالی‌که 0 و 1 هر بايت نشان دهنده پيكسل‌های روشن و خاموش هر رديف در بلوک 5×8 صفحه نمايش LCD است.

اپلیکیشن تولید کاراکتری های دلخواه

تا پیش از این، ايجاد كاراكترهای دلخواه كار ساده‌ای نبوده است. اما برای اين كار يک اپليكيشن كوچک به نام Custom character generator for character LCD ساخته شده است. این اپلیکیشن را می‌‍‌توانید در جدول زیر مشاهده کنید. با كليک بر روی هر يک از پيكسل‌های جدول می‌توانید آن‌ها را روشن یا خاموش کنید. با این کار، كد كاراكتر متناسب با آن ايجاد خواهد شد. اين كد را می‌توانید مستقيما در آردوينو مورد استفاده قرار دهید.

ذهن ما هیچ‌وقت در تصور كاراكترهای مختلف محدوديت نخواهد داشت! اما متاسفانه كتابخانه LiquidCrystal تنها از 8 كاراكتر دلخواه پشتيبانی می‌كند. اما به هر حال نباید ناامید شوید. زیرا حداقل می‌توانید 8 كاراكتر به‌دلخواه خود تعریف کنید.

با کد زیر می‌توانيد كاراكترهای قلب، زنگوله، آدم فضایی، علامت تیک، اسپیکر، صوت (نوت چنگ)، جمجمه و قفل را در LCD نشان دهید.

// include the library code:
#include <LiquidCrystal.h>
 
// initialize the library with the numbers of the interface pins
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
 
// make some custom characters:
byte Heart[8] = {
0b00000,
0b01010,
0b11111,
0b11111,
0b01110,
0b00100,
0b00000,
0b00000
};
 
byte Bell[8] = {
0b00100,
0b01110,
0b01110,
0b01110,
0b11111,
0b00000,
0b00100,
0b00000
};
 
 
byte Alien[8] = {
0b11111,
0b10101,
0b11111,
0b11111,
0b01110,
0b01010,
0b11011,
0b00000
};
 
byte Check[8] = {
0b00000,
0b00001,
0b00011,
0b10110,
0b11100,
0b01000,
0b00000,
0b00000
};
 
byte Speaker[8] = {
0b00001,
0b00011,
0b01111,
0b01111,
0b01111,
0b00011,
0b00001,
0b00000
};
 
 
byte Sound[8] = {
0b00001,
0b00011,
0b00101,
0b01001,
0b01001,
0b01011,
0b11011,
0b11000
};
 
 
byte Skull[8] = {
0b00000,
0b01110,
0b10101,
0b11011,
0b01110,
0b01110,
0b00000,
0b00000
};
 
byte Lock[8] = {
0b01110,
0b10001,
0b10001,
0b11111,
0b11011,
0b11011,
0b11111,
0b00000
};
 
void setup() 
{
    // initialize LCD and set up the number of columns and rows: 
    lcd.begin(16, 2);
 
    // create a new character
    lcd.createChar(0, Heart);
    // create a new character
    lcd.createChar(1, Bell);
    // create a new character
    lcd.createChar(2, Alien);
    // create a new character
    lcd.createChar(3, Check);
    // create a new character
    lcd.createChar(4, Speaker);
    // create a new character
    lcd.createChar(5, Sound);
    // create a new character
    lcd.createChar(6, Skull);
    // create a new character
    lcd.createChar(7, Lock);
 
    // Clears the LCD screen
    lcd.clear();
 
    // Print a message to the lcd.
    lcd.print("Custom Character");
}
 
// Print All the custom characters
void loop() 
{ 
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.write(byte(0));
 
    lcd.setCursor(2, 1);
    lcd.write(byte(1));
 
    lcd.setCursor(4, 1);
    lcd.write(byte(2));
 
    lcd.setCursor(6, 1);
    lcd.write(byte(3));
 
    lcd.setCursor(8, 1);
    lcd.write(byte(4));
 
    lcd.setCursor(10, 1);
    lcd.write(byte(5));
 
    lcd.setCursor(12, 1);
    lcd.write(byte(6));
 
    lcd.setCursor(14, 1);
    lcd.write(byte(7));
}

 بعد از فراخوانی كتابخانه، بايد آرايه 8 بايتی كاراكتر دلخواه را مقدار دهی اولیه کنید.

byte Heart[8] = {
0b00000,
0b01010,
0b11111,
0b11111,
0b01110,
0b00100,
0b00000,
0b00000
};

در بخش setup، با استفاده از تابع ()createChar كاراكترهای دلخواه خود را ایجاد کنید. اين تابع به دو پارامتر نياز دارد. پارامتر اول عددی بين 0 تا 7 است كه برای رزرو يكی از 8 كاراكتر تعريف شده استفاده می‌شود و پارامتر دوم نام آرايه بايت‌ها خواهد بود.

// create a new character
lcd.createChar(0, Heart);

در بخش loop كد، برای نمايش كاراكتر مورد نظر باید از تابع ()write استفاده کنید. پارامتر مورد نياز اين تابع نیز همان شماره كاراكتر مورد نظر شما خواهد بود.

// byte(0) represents Heart character.
lcd.write(byte(0));

هدف ما در این مقاله این بود که راه اندازی LCD كاراكتری 2×16 با آردوینو را به ساده‌ترین شکل ممکن به شما آموزش دهیم. مقاله را به دقت مطالعه کنید و حتما راه اندازی این ماژول را آغاز کنید. مرحله به مرحله با مقاله پیش بروید تا دچار مشکل نشوید.