Подключение LCD Keypad Shield. Интеллектуальный LCD шилд для Arduino Подключаем все к LCD шилду

Что он из себя представляет? Да ничего особенного - просто экран с кнопками, который можно подключить без лишних проводов.

Единственной особенностью является потенциометр на плате. Поначалу я не мог понять, для чего он нужен, но потом выяснилось, что он меняет цвет текста. Если его подкручивать, то цвет теста может быть белый, черный, серый, и голубой (или прозрачный - я так и не понял;)

Собственно вот он:

Подключать мы будем его к Arduino Mega (вы уже и сами догадались по фотографии).

Сложностей при подключении просто быть не может - расположение ног само подскажет вам как и куда правильно его воткнуть.

После установки вся наша конструкция будет выглядеть следующим образом:

А теперь приступим к написанию кода: для начала проверим дисплей на работоспособность.

#include
#include

void setup()
{
lcd.begin(16, 2);
lcd.print("https://сайт");
Serial.begin(9600);
}

void loop(){}

И получим, как видно из кода, следующее:

Если подкрутить потенциометр, то можно изменить цвет шрифта с белого на черный:

Итак, экран работает. Перейдем к нажатию на кнопки на шилде.

Они работают как-то странно и выдают мне частенько разные значения, но, после тестов, я определился, что от 0 до 100 - право, от 200 до 400 - лево и так далее.

Полный список диапазонов вы можете посмотреть в следующем скетче:

#include
#include

LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);

int getButt()
{
int buttonValue = analogRead(0); // считываем значения с аналогового входа(A0)
Serial.println(buttonValue);
if (buttonValue < 100) {
return 1;
}
else if (buttonValue < 200) {
return 2;
}
else if (buttonValue < 400){
return 3;
}
else if (buttonValue < 600){
return 4;
}
else if (buttonValue < 800){
return 5;
}
return 0;
}

void setup()
{
lcd.begin(16, 2);
lcd.print("https://сайт");
Serial.begin(9600);
}

void loop()
{
button = getButt();
if(button != 0){ // если кнопка нажата то очищаем экран
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.clear();
}
switch (button)
{
case 1:
lcd.print("RIGHT");
break;
case 2:
lcd.print("LEFT");
break;
case 3:
lcd.print("UP");
break;
case 4:
lcd.print("DOWN");
break;
case 5:
lcd.print("SELECT");
break;
}
}

Код достаточно простой, поэтому фото приводить не буду, но есть одно небольшое но - когда кнопка зажата, вызов очистки и отрисовки экрана происходит каждый раз, вследствие этого экран начинает переливаться как на фото снизу:

Лечится все это просто - добавляем последнюю нажатую кнопку и сверяемся с ней. Если изменений не было, то не делаем ничего.

Int button, last_button; // так должна выглядеть строка 6

// меняем строку 39 на следующий код
button = getButt();
if(button == last_button){
return;
}
last_button = button;

Как видите, в отличии от сенсорного дисплея, данный дисплей подключается очень легко.

Шилд - это плата дополнения. Я предлагаю разделить шилды на полноразмерные и отдельные модули. Полноразмерные своими очертаниями повторяют форму платы Arduino, будь то UNO, Nano или MEGA. Отдельные модули - это платы произвольной формы, созданные для выполнения определенного набора функций. И те и другие могут быть как универсальными, так и для выполнения узконаправленных задач.

В магазинах можно встретить великое множество шилдов, а при определенной квалификации вы сами можете развести печатную плату, по форме и расположению выводов повторяющую ардуину и собрать свой уникальный. На картинке изображена с набором шилдов.

Начнем с шилда, который не несёт в себе никаких особенных функций, а создан для удобства монтажа ваших проектов. Итак первый в нашем обзоре облегчит монтаж проектов с платой Arduino Nano, правда толку от малых размеров «НАНО» в таком случае ноль.

На плате расположен разъём для подключения штекера от блока пиитания, стабилизатор напряжения, а также клеммные колодки. Они подписаны и соответствуют выводам «Нанки». Кроме того присутствует кнопка «сброс» и светодиод «Питание».

Второй шилд предназначен для платы Uno. На нем расположена беспаечная макетная плата для сборки проекта и выводы, дублирующие те, что на самой ардуине - удобное решение.

Любой аналоговый датчик нуждается в питании и минусовом контакте, когда их много - перемчек становится столько, что разобраться в схеме будет очень трудно. Поэтому конструкторы придумали шилды для таких решений. В них выведены все входы и выходы, а питающие контакты продублированы и размещены рядом.

Вот пример такой платы для Ардуино версии Мега.

Проводная и беспроводная связь

С помощью этих плат можно организовать управление микроконтроллером по сети через кабель Ethernet, например, или беспроводов - через GSM-связь, вставив сим-карту.

Эта плата называется w5100 - содержит Ethernet модуль и модуль SD-кардридера. Это значит, что можно хранить данные, например лог измерений датчиков на карту памяти и управлять системой через web-интерфейс. Чтобы связать с ним ардуино пользуйтесь библиотеками:

Ethernet library;

Обратите внимание внешне он повторяет концепцию Arduino UNO R3, кроме того, он подойдет и на Mega.

Если W5100 вам кажется слишком крупным - то ENC28J60 займет меньше места. К сожалению в нем уже отсутствует SD-модуль.

Минусом является то, что он не может быть монтирован на плату, а выполнен в виде отдельного модуля.

W5500 - еще один вариант Ethernet-шилда. По своей сути - это доработанная версия W5100, оптимизированная в плане скорости и энергоэффективности.

Обратите внимание, на полноразмерных шилдах все пины дублируются клеммной колодкой. К сожалению, шилды используют порты. Конкретно этот задействует MOSI, MISO, SCK, и пин 10, для сигнала CS (выбор адресата для связи).

Если вам нужна беспроводная связь - ваш выбор это Wi-fi шилды, если есть интернет и роутер, а если этого нет - GSM-модули или GPRS Шилды.

На фото официальный шилд. На нём установлен слот под Micro SD-карту памяти, а связывается с микроконтроллером он по SPI-протоколам, через Mini-USB можно обновлять его программное обеспечение. Поддерживает 802.11b/g.

GPRS-шилд от «Амперки» вы видите выше. Вы можете заменить антенну на более мощную. Ближе к зрителю виден слот для SIM-карты, чуть дальше слот под батарейку CR1225. Батарейка на плате нужна для хота часов реального времени, а это немаловажное дополнение к возможностям GPRS-шилда. Вы можете отправлять СМС на него и с него.

С помощью этой платы можно вести контроль и давать команды (или любому другому проекту вашей реализации) находясь на любом удалении. Важно, чтобы вы находились в зоне приема сотовой связи.

Как хранить данные на Arduino?

В проектах не вся информация помещается в память микроконтроллера. Иногда требуется хранить некоторые объемы информации. Первое, что приходит на ум, уже сказано - это запись информации с датчиков, чтобы в дальнейшем изучать как изменяется окружающая среда с течение часов, дней, лет. Отличным примером является - домашняя метеостанция. Это полезно не только ученым-исследователям, но и любителям для общего образования и развития.

Это скорее не шилд, а модуль. Он миниатюрен и легок для повторению, кстати, вот его схема.

Есть и полноразмерный шилд хранения данных. Работает с SD-картами памяти, на борту есть модуль часов реального времени, которые питаются от батарейки CR1220 напряжением в 3 В, что является неплохим бонусом.

Управляем мощной нагрузкой с микроконтроллера

Первое что может прийти в голову - это реле. С их помощью можно коммутировать как цепи постоянного тока, так и с бытовой электросетью 220 Вольт они справятся на ура.

Конкретно тот модуль что изображен ниже может коммутировать 1 кВт 220 В нагрузки (или 5А) по каждому из каналов, для повышения мощности можно либо запараллелить несколько каналов, либо включать этим реле . В таком случае реле со шилда будут играть роль промежуточных усилителей.

Конечно вы можете коммутировать реле так, как я описал в статье , через транзистор и подобрать нужно реле по току, но использовать готовую плату будет надежнее, удобнее и выглядит лучше.

У реле есть один недостаток - ограниченное количество срабатываний - это следствие выгорания контактов. Это бывает из-за возникновения дуги, при размыкании мощной нагрузки (особенно индуктивного характера - это двигателя и т.п.). Сделать такой шилд можно по следующей схеме:

А вот как это выглядит в сборе:

Поэму для включения нагрузки переменного тока можно использовать тиристоры и симисторы. Одна проблема - прямо к ардуине подключать их нельзя, при пробое pn- перехода управляющего электрода, 220 В могут оказаться на плате микроконтроллера и сжечь его. Выход из этой ситуации - использования оптосимистора.

Так как это задача часто становится перед изобретателями, было разработано готовое решение - симисторный shield, его полное название - ICStation 8 Channel EL Escudo Dos Shield for Arduino. Он изначально предназначался для управления свечением «гибкого неона».

У него есть 8 каналов, к которым подключается сеть переменного тока и нагрузка.

Шилды для двигателей

Управление электродвигателем не всегда легкий процесс. В некоторых ситуациях вам может не хватить пинов для реализации поставленной задачи, или алгоритм управления достаточно сложный. С такими платами вы гораздо быстрее одолеете проект своего робота.

Мотор-ШИЛД для ардуино может управлять электродвигателями постоянного тока (4 штуки) или двумя шаговыми моторчиками.

Он построен на базе двух L293. Эта микросхема представляет собой сборку из двух H мостов, это позволяет управлять с возможностью реверса двумя ДПТ, либо 1 шаговым биполярным двигателем. Схемы подключения соответсвенно:

А в левом верхнем углу платы есть две колодки под сервоприводы (плюс, минус и управляющий сигнал). Красным кругом обведено место куда устанавливается перемычка джампер. Если она стоит - то эта плата питается от базовой платы ардуино, а если нет - от внешнего источника на 5 В.

С помощью этого модуля от отечественного производителя можно управлять двумя двигателями постоянного тока, в нём тоже есть джампер объединяющий линии питания микроконтроллера или разъединающий их - для питания от отдельного источника.

Можно управлять двигателями, которые рассчитаны на диапазон напряжение от 5 до 24 Вольт. Вместо 2-х DC-моторов можно использовать 1 однофазный шаговый или запараллелить каналы и подключить 1 мощный DC мотор с током до 4А, а это не мало - 48 Вт при напряжении питания в 24 В.

Для подключения сервопривода нужно три провода - плюс, минус и сигнал, но что делать, если у вас много серв? Ваша плата превратится в месиво из перемычек. Чтобы это избежать есть Мультисерво шилд.

Здесь тоже есть возможность разделения цепей питания, как это было в предыдущем варианте. Итого можно подключить 18 сервоприводов (на плате нумерация от 0 до 17).

Везде есть своя специфика, шилды для необычных задач…

В атмеге328, сердце нашей платы, есть АЦП. Главная проблема в том, что на плате ардуино уно мы видим всего лишь 6 аналоговых входов. Что делать если у нас больше аналоговых датчиков?

Можно собрать две ардуино в единую сеть. Одну использовать в качестве основной, а вторую вспомогательную для изменений и с первой отправлять на сервер сигналы измерений или выводить их на экран… Но это сложно: нужно тратить память на дополнительные строки программного кода для реализации такой системы.

А что если умножить каждый вход на 16? Итого у нас может быть до 16*6=96 аналоговых входов. Это реально с помощью мультиплексора. Он просто переключает по очереди 16 аналоговых каналов на один аналоговый выход, который вы подключаете к такому же входу любого мироконтроллера.

Средствами микроконтроллера Атмега о-о-очень трудно релизовать функцию распознавания голоса, но ардуинщики могут не отчаиваться, есть специальное решение - EasyVR Shield 3.0.

Это готовое, но дорогое решение, на момент написания статьи он стоит почти 100 долларов в России. Сначала шилд запишет вашу команду, затем сравнит её с тем что записано в памяти, определив номер - выполнит её.

Вы можете устроить «диалог с компьютером», он может воспроизводить то, что в нём записано. Без дополнительных усилителей рекомендуется «общаться» с этой платой с расстояния не более 60 см.

Выводим изображение

LCD Keypad shield - это настоящая панель управления. На нём расположен дисплей LCD1602 (16 символов в две строки), и набор кнопок. Из-за них задействовано довольно много портов, например A0 и с D4 по D7 под клавиатуру, а порт D10 - ШИМ-регулятор яркости подсветки. D8 и D9 - сброс и включение.

На самом деле существует много дисплеев совместимых с ардуино. Вернее тех, о которых написано больше всего информации и вы легко их запустите в своей системе. Довольно популярен в кругах самодельщиков дисплей от NOKIA 5110, на выбор есть и OLED и TFT экраны, работающие по I2C. Но они не в «шилдовом» исполнении.

Автономное питание

Довольно необычный шилд в этой подборке, который выполняет обычную задачу. Power shield - это со всеми необходимыми защитами и разъёмом для зарядки. Вроде бы ничего особенного, но это обеспечит завершенный вид вашему проекту, а цепи питания не придется размещать рядом с основными платами.

Заключение

Использование шилдов для всех задач проекта позволит избежать излишнего числа перемычек и соединений, а это снизит количество ошибок и лишних перемычек. После сборки вы получите многоэтажный бутерброд из плат заводского изготовления. Такой подход иногда называют «модульная конструкция». Между прочим, это облегчит обслуживание, ремонт и наладку оборудования.

Энтузиасты практикуют проектирование, разводку и сборку уникальных модулей. Это одна из причин высокой популярности Ардуино не просто как платформы для самоделок, макетов и прототипов, но и как платформы для готовых решений.

Рассматриваемый шилд представляет собой плату с встроенными модулями индикации и управления. Индикация осуществляется с помощью LCD-дисплея TC1602, управление – через встроенные кнопки. Есть возможность регулировки яркости дисплея прямо на плате с помощью подстроечного резистора. Плата снабжена разъемами, в которые могут быть подключены другие устройства, например, датчики. Для работы с экраном используются пины 4-10, для определения нажатия кнопок – только один аналоговый пин A0. Свободными являются цифровые пины 0-3, 11-13 и аналоговые пины A1-A5.

Основные области применения шилда: создание управляющих модулей, реализующих настройки устройства с помощью интерфейса меню. Экран шилда можно использовать для вывода информации, получаемой с датчиков, с возможностью выполнения пользователем каких-либо действий путем нажатия на встроенные кнопки. Естественно, можно найти и другие способы использования платы: например, реализовать игру типа тетрис.

Технические характеристики

• Тип дисплея: LCD 1602, символьный, 4-х битный режим.
• Разрешение: 16×2 (две строки по 16 символов каждая). Знакоместо 5×8 точек.
• Цвет дисплея: синий (возможны варианты с желтым и зеленым цветом). Буквы белого цвета.
• Технология: STN, Transflective, Positive.
• Контроллер дисплея: HD44780U.
• Предельная частота обновления экрана: 5Гц
• Питание дисплея: 5 Вольт
• Кнопки: 6 кнопок (5 кнопок управления и Reset).
• Дополнительные элементы: регулировка яркости подсветки (потенциометр).
• Рабочая температура экрана: от -20 °С до +70 °С;
• Температура хранения экрана: от -30 °С до +80 °С.

Распиновка LCD shield для подключения к Arduino

Дополнительные элементы шилда

• Индикаторный светодиод (включается при подключении питания к плате).
• Контактные площадки для подключения аналоговых устройств (GND, VSS, пин данных).
• Потенциометр для регулирования контрастностью экрана.

Подключение платы LCD Shield к Arduino

Подключение шилда очень простое – нужно попасть ножками в соответствующие разъемы платы ардуино и аккуратно совместить их. Ничего дополнительно подсоединять или припаивать не надо. Нужно помнить и учитывать тот факт, что часть пинов зарезервированы для управления дисплеем и кнопками и не может быть использована для других нужд! Для удобства подключения дополнительного оборудования на плате выведены дополнительные разъемы 5В и GND к каждой контактной площадке аналоговых пинов. Это, безусловно, упрощает работу с датчиками. Также можно подключать цифровые устройства через свободные пины 0-3 и 11-13. Подключив шилд, мы можем работать с экраном и кнопками на нем так же, как с отдельными устройствами, учитывая только номера пинов, к которым припаяны соответствующие контакты.

Скетч для экрана на Arduino LCD shield

Для работы с LCD экранами обычно используют популярную библиотеку LiquidCrystal . На этапе инициализации создается объект класса LiquidCrystal, в конструкторе которого мы указываем пины с подключенными контактами экрана. Для нашего шилда требуется использовать такой вариант: LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7); Последовательность аргументов конструктора:

• RS (8)
• Enable (9)
• data(4)
• data(5)
• data(6)
• data(7)

Ничего сложного в работе с объектом нет. В setup() мы инициализируем объект, указывая ему количество символов и строк:

Lcd.begin(16, 2);

Для вывода информации на дисплей используем метод print():

Lcd.print (“Arduino Master!”);

Текст выведется в место текущего нахождения курсора (в начале работы скетча это первая строка и первый символ). Для указания произвольного положения курсора можно использовать функцию setCursor(<столбец>, <строка>):

Lcd.setCursor(0, 0); // Первый символ первой строки lcd.setCursor(0, 1); // Первый символ второй строки lcd.setCursor(2, 1); // Третий символ второй строки

Кнопки LCD Keypad Shield

На плате присутствуют пять управляющих кнопок, работа с которыми ведется через один аналоговый пин A0. В шилде использован достаточно распространенный способ простого кодирования сигнала, при котором каждая кнопка формирует определенное значение напряжения, которое после АЦП преобразуется в соответствующее значение от 0 до 1023. Таким образом, мы можем передавать информацию о нажатии разных кнопок через один пин, считывая его при помощи функции ;

Значения уровня сигнала на пине A0 в зависимости от выбранной кнопки:

Пример скетча работы с кнопками LCD Keypad Shield:

Int keyAnalog = analogRead(A0); if (keyAnalog < 100) { // Значение меньше 100 – нажата кнопка right // Выполняем какое-то действие для кнопки вправо. } else if (keyAnalog < 200) { // Значение больше 100 (иначе мы бы вошли в предыдущий блок результата сравнения, но меньше 200 – нажата кнопка UP // Выполняем какое-то действие для кнопки вверх } else if (keyAnalog < 400) { // Значение больше 200, но меньше 400 – нажата кнопка DOWN // Выполняем действие для кнопки вниз } else if (keyAnalog < 600) { // Значение больше 400, но меньше 600 – нажата кнопка LEFT // Выполняем действие для кнопки влево } else if (keyAnalog < 800) { // Значение больше 600, но меньше 800 – нажата кнопка SELECT // Выполняем действие для кнопки выбора пункта меню } else { // Все остальные значения (до 1023) будут означать, что нажатий не было }

В выбранном методе кодирования есть два главных недостатка:

• Нельзя отслеживать одновременное нажатие нескольких кнопок;
• Возможные искажения сигнала могут привести к ложным срабатываниям.

Нужно учитывать эти ограничения, выбирая этот шлд в своих проектах, если вы планируете использовать устройство в системах с большим количеством помех, которые могут искажать сигнал на входе A0, из-за чего АЦП может сформировать ошибочное значение и скетч в результате выполнит другие инструкции.

Пример скетча для работы с экраном и кнопками меню

В данном примере мы определяем текущую нажатую кнопку и выводим ее название на экран. Обратите внимание, что для удобства мы выделили операцию определения кнопки в отдельную функцию. Также в скетче мы выделили отдельный метод для вывода текста на экран. В ней мы показываем сообщение (параметр message) и очищаем его через секунду. Нужно помнить, что в течение этой секунды нажатия кнопок не обрабатываются

#include LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7); #define BTN_UP 1 #define BTN_DOWN 2 #define BTN_LEFT 3 #define BTN_RIGHT 4 #define BTN_SELECT 5 #define BTN_NONE 10 int detectButton() { int keyAnalog = analogRead(A0); if (keyAnalog < 100) { // Значение меньше 100 – нажата кнопка right return BTN_RIGHT; } else if (keyAnalog < 200) { // Значение больше 100 (иначе мы бы вошли в предыдущий блок результата сравнения, но меньше 200 – нажата кнопка UP return BTN_UP; } else if (keyAnalog < 400) { // Значение больше 200, но меньше 400 – нажата кнопка DOWN return BTN_DOWN; } else if (keyAnalog < 600) { // Значение больше 400, но меньше 600 – нажата кнопка LEFT return BTN_LEFT; } else if (keyAnalog < 800) { // Значение больше 600, но меньше 800 – нажата кнопка SELECT return BTN_SELECT; } else { // Все остальные значения (до 1023) будут означать, что нажатий не было return BTN_NONE; } } void clearLine(int line){ lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(" "); } void printDisplay(String message){ Serial.println(message); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(message); delay(1000); clearLine(1); } void setup() { Serial.begin(9600); lcd.begin(16, 2); lcd.print("Arduino Master"); delay(3000); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Arduino Master"); } void loop() { int button = detectButton(); switch (button) { case BTN_UP: printDisplay("UP"); break; case BTN_DOWN: printDisplay("DOWN"); break; case BTN_LEFT: printDisplay("LEFT"); break; case BTN_RIGHT: printDisplay("RIGHT"); break; case BTN_SELECT: printDisplay("SELECT"); break; default: //printDisplay("Press any key"); break; } }

Краткие выводы по плате расширения LCD keypad shield

Плата расширения LCD Keypad достаточно популярная, она проста и удобна для использования в проектах Arduino. Сегодня ее можно легко купить практически в любом интернет-магазине.

Плюсы LCD Shield:

• Упрощает подключение жидкокристаллического экрана.
• Уменьшает общие размеры устройства, т.к. убирает выступающие провода и монтажные платы.
• Сокращает количество ошибок, связанных с неправильным монтажом и подключением.
• Добавляет функциональность кнопочного управления, если на плате установлены кнопки (LCD Keypad shield).

Недостатки:

• Стоимость шилда выше, чем стоимость отдельного экрана.
• Не всегда нужна дополнительная функциональность в виде кнопок.
• Шилд потребляет больше энергии, чем отдельные элементы платы.

Описание LCD Keypad Shield

LCD Keypad Shield – оригинальный дополнительный модуль, организующий работу с ЖК индикаторами, совместимыми с HD44780 интерфейсом, и пятикнопочной клавиатурой по шине SPI или I2C.

Модуль основан на микросхеме MCP23S17 или MCP23017 (16-разрядный расширитель портов ввода/вывода с SPI или I2C интерфейсом, соответственно).

Комплектация

Модуль LCD Keypad Shield поставляется либо в собраном виде (в вариантах для шин SPI или I2C), либо без монтажа штыревых компонентов (также в вариантах для шин SPI или I2C). К модулю прилагается вилка PLS-16.

ЖК-дисплей в комплект поставки не входит!

LCD Keypad Shield SPI 1000 р. 750 р. В корзину

форме заказа .

LCD Keypad Shield на шину SPI (с микросхемой MCP23S17).

LCD Keypad Shield I2C 1000 р. 750 р. В корзину

Внимание! У Вас отключено выполнение JavaScript. Нормальная работа системы заказа и корзины невозможна. Если по каким-то причинам Вы не можете включить JavaScript, просто перечислите заказываемые товары в форме заказа .

LCD Keypad Shield на шину I2C (с микросхемой MCP23017).

LCD Keypad Shield SPI DIY 950 р. 720 р. В корзину

Внимание! У Вас отключено выполнение JavaScript. Нормальная работа системы заказа и корзины невозможна. Если по каким-то причинам Вы не можете включить JavaScript, просто перечислите заказываемые товары в форме заказа .

LCD Keypad Shield DIY (без монтажа штыревых компонентов) на шину SPI (с микросхемами MCP23S17).

LCD Keypad Shield I2C DIY 950 р. 720 р. В корзину

Внимание! У Вас отключено выполнение JavaScript. Нормальная работа системы заказа и корзины невозможна. Если по каким-то причинам Вы не можете включить JavaScript, просто перечислите заказываемые товары в форме заказа .

LCD Keypad Shield DIY (без монтажа штыревых компонентов) на шину I2C (с микросхемами MCP23S17).

ЖК индикатор WH1602B-YYK-CTK PLS 550 р. 400 р. В корзину

Внимание! У Вас отключено выполнение JavaScript. Нормальная работа системы заказа и корзины невозможна. Если по каким-то причинам Вы не можете включить JavaScript, просто перечислите заказываемые товары в форме заказа .

ЖК индикатор 16x2 WH1602B-YYK-CTK c запаянными "низкими" (4мм) штыревыми разъемами - специально для LCD Keypad Shield.

Технические характеристики

Основные технические характеристики LCD Keypad Shield:

• интерфейс с ЖК индикатором: HD44780 совместимый, 4-битный, 16-pin;
• доступные программно выводы интерфейса HD44780: RS, RW, E, DB4-DB7, подсветка;
• интерфейс с платой Arduino: SPI или I2C (в зависимости от выбранной модификации модуля);
• 5 кнопок, опрашиваемых программно по шине SPI или I2C, кнопка сброса;
• разъемы для ЖК индикатора и внешних кнопок позволяют разнести плату Arduino и ЖК индикатор с кнопками;
• модулю задается трехбитный адрес на шине (с помощью перемычек), что позволяет размещать на одной шине до 8 устройств с аналогичными микросхемами;
• возможность выбора с помощью перемычки номера соответствующего выхода микроконтроллера Arduino (digital pin 8, 9 или 10) для сигнала CS шины SPI;
• в модуле применены "проходные" разъемы, позволяющие состыковывать несколько модулей без сдвига относительно платы Arduino;

Перед началом работы с дополнительным модулем Expander Shield рекомендуем ознакомиться с его принципиальной электрической схемой.

Подготовка модуля к работе

На выводы модуля могут быть одеты транспортировочные фиксаторы, которые необходимо снять перед началом работы.

Выбор адреса модуля на шине

Модуль основан на микросхеме MCP23S17/MCP23017, для которой необходимо выбрать младшие три бита адреса на шине SPI/I2C. Биты выбираются с помощью перемычек на разъеме Address притягиванием битов 0, 1, 2 к "земле" (Gnd) или +5В (5V).

Адрес каждой микросхемы должен быть уникальным, и на одной шине можно разместить до 8 микросхем.

Таким образом, возможно, к примеру, подключение к плате Arduino восьми модулей LCD Keypad Shield, или четырех модулей LCD Keypad Shield и двух Expander Shield. Если применять I2C версии модулей, то вся конструкция будет задействовать всего 2 вывода платы Arduino!

При подключении нескольких модулей LCD Keypad Shield сами ЖК-дисплеи могут подключаються, например, с помощью шлейфов от дисковода, и угловых вилок PLS-16R.

При подключении нескольких модулей следует обратить внимание на то, что подсветка потребляет довольно большой ток - порядка 100-150 мА.

Управление подтяжкой шины I2C

Для I2C модификации модуля с помощью перемычек в левой части разъема XS включаются или отключаются резисторы, подтягивающие шину к +5В. Как правило, подтягивающие резисторы должны быть подключены если на шине I2C только одно устройство. Если устройств несколько, то резисторы подключаются только у одного из устройств.

Ниже представлено состояние перемычек при включенных подтягивающих резисторах и при отключенных. Также, для отключения подтягивающих резисторов можно просто снять перемычки.

Выбор номера вывода для управления сигналом CS шины SPI

Для SPI модификации модуля необходимо выбрать вывод микроконтроллера Freeduino/Arduino, используемый в качестве сигнала CS. Обычно используется вывод 10, что соответствует крайнему левому положению перемычки на разъеме CS. Переставляя перемычку на одно из двух других положений, возможен выбор 9 и 8 вывода соответственно.

Настройка контрастности дисплея

Для настройки контрастности дисплея используется подстроечный резистор R3. При неправильно настроенной контрастности на дисплее может быть совсем не видно символов, или видно очень плохо.

Библиотека MCP23xxx

Для упрощения работы с этим, и рядом других модулей, разработана библиотека MCP23xxx, предоставляющая простой интерфейс к функционалу микросхем серии MCP23xxx. Библиотека доступна для свободного скачивания: Библиотека совместима с ПО Arduino версии 1.0.5 (также предполагается совместимость и с более поздними версиями).

Фактически, это набор из двух библиотек: MCP23xxx и LiquidCrystal_MCP23x17.

Более подробно установка библиотек описана в разделе подключение библиотек . Структура каталогов папки libraries после установки должна стать такой:

/libraries/LiquidCrystal_MCP23x17
/libraries/MCP23xxx

В библиотеке MCP23xxx реализованы шаблоны классов, организующие работу с расширителями портов MCP23017, MCP23S17, MCP23008 и MCP23S08. Библиотека LiquidCrystal_MCP23x17 - это модифицированная стандартная библиотека LiquidCrystal, поддерживающая русский язык, и работающая через расширитель портов.

К библиотеке прилагаются примеры, поясняющие работу с ней. Также доступна для скачивания предыдущая версия библиотеки:

Рассмотрим пример "Hello World" для I2C модификации модуля. В нем показано не только как инициализировать модуль и выводить на него данные, но и приведен пример опроса одной из кнопок.

////Для SPI версии подключаем SPI.h:
//#include
//Для I2C версии подключаем Wire.h:
#include
//подключаем библиотеку
#include
#include

////Для SPI версии создаем объект класса CMCP23S17:
//CMCP23S17 MCP;
//Для I2C версии создаем объект класса CMCP23017:
CMCP23017 MCP;

//Объект для ЖК
LiquidCrystal_MCP23x17 lcd;

void setup() {
// //Для SPI версии конфигурируем шину SPI и объект MCP номером линии CS (10) и адресом (0)
// SPI.begin();
// MCP.init(10, 0);
//Для I2C версии конфигурируем шину I2C и объект MCP адресом (0)
Wire.begin () ; //TWBR = 12; // <- так можно сделать 400kHz I2C
MCP.init (0 ) ;

//настраиваем объект LCD для работы через указанный объект MCP
lcd.init (MCP) ;
//...и включаем подсветку
lcd.Backlight (1 ) ;

//...остальной код одинаков и для оригинальной LiquidCrystal и для LiquidCrystal_MCP23x17

// настраиваем число столбцов и строк:
lcd.begin (16 , 2 ) ;
// выводим сообщение.
lcd.print ("hello, world!" ) ;
// кнопка Enter подключена к 12 выводу микросхемы MCP
MCP.pinMode (12 , INPUT) ;
}

void loop() {
// устанавливем курсор
lcd.setCursor (0 , 1 ) ;
// выводим время в секундах, начиная со старта:
lcd.print (millis() / 1000 ) ;
// если нажата кнопка Enter, выводим сообщение
if (MCP.digitalRead (12 ) == 0 )
lcd.print (" Enter pressed" ) ;
// иначе, выводим пробелы, чтобы стереть сообщение
else
lcd.print (" " ) ;
}

Сегодня расскажу об очень популярном модуле LCD keypad shield, разработанный для Arduino UNO, MEGA и другие аналогов. Модуль включает в себя LCD дисплей (16х2) и шесть кнопок. Для взаимодействия контроллера Arduino и модуля, используются цифровые вывода 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 а для чтения состоянии кнопок используется один аналоговый вывод. Также модуль позволяет регулировать контрастность LCD экран, с помощью подстрочного потенциометра RP1 (10кОм). Данный модель отлично подходит для отладки каких-нибудь проектов, мониторинга и так далее.

Технические параметры

Напряжение питания: 5 В
Размер дисплея: 2.6 дюйма
Тип дисплея: 2 строки по 16 символов
Цвет подсветки: синий
Цвет символов: белый
Регулировка контрастности: потенциометр
Габариты: 80мм x 58мм x 20мм

Общие сведения

Большую часть модуля занимает ЖК дисплей, марки LCD 1602 с синей подсветкой, передача данных осуществляется по 4-битному режиму, подробнее в этой . На нижней части расположены шесть кнопок, пять из-за которых используются для навигации и одна кнопка дублирует reset. В верхнем левом углу установлен потенциометр, необходимый для регулировки контрастности ЖК дисплея. Так как LCD keypad shield устанавливается на плату Arduino свеху и фактически занимает разъемы, на модуле расположены дополнительные отверстия, для впаивания проводов или разъемов (на отдельную колодку. выведен интерфейс ICSP).
Из принципиальной схемы, можно увидеть, что база транзистора отвечающая за подсведку модуля подключена к выводу 10 платы Arduino, следовательно, можно отключать ее.

Принцип работы кнопок
Кнопки располагаются в удобном порядке — вверх, вниз, влево, вправо, и SELECT. Все кнопки подключены к одному аналоговому входу «A0» используя цепочку резисторов, которые выдают разное опорное напряжение для «А0» при нажатии любой кнопки. На рисунке показана часть принципиальной схема LCD keypad shield

Их принциписальной схемы видно, если кнопки не нажаты напряжение на «A0» через резистор R2 (2кОм) будет 5В. Другие резисторы не влияют на схему, а при чтении аналогового вывода «A0» будет параметр на верхнем приделе 1023 (или приблизительно). Теперь рассмотрим, что произойдет, если будет нажата кнопка «Вниз». На выводе «А0» будет напряжением, которое разделено между резистором R2 (2кОм) которое подтянуто к +5В и резисторами R3 (330ОМ) и R4 (620Ом) общий суммой 950Ом, которые пытаются тянуть его вниз к 0В. Напряжения на «A0» будет составлять порядка 1.61В, это означает, что если выполнить команду analogRead () на A0, будет возвращено значение около 306, что означает нажатие кнопки «Вниз»
Такой же принцип применим и для других кнопок, напряжением и значение analogRead (), можно посмотреть ниже:

Напряжением и значение analogRead
RIGNT: 0.00В: 0 — 8 bit; 0 — 10 bit
UP: 0.71В: 36 — 8 bit; 145 — 10 bit
DOWN: 1.61В: 82 — 8 bit; 306 — 10 bit
LEFT: 2.47В: 126 — 8 bit; 505 — 10 bit
SELECT: 3.62В: 185 — 8 bit; 741 — 10 bit

Это позволяет сэкономить целый набор выводов и использовать их для более нужного использования. Принципиальная схема LCD keypad shield, показана на рисунке ниже.

Назначение выводов
A0: Вывод кнопок
D4: LCD — DB4
D5: LCD — DB5
D6: LCD — DB6
D7: LCD — DB7
D8: LCD – RS
D9: LCD Enable
D10: LCD – отключение подсветки дисплея

Подключение LCD keypad shield к Arduino

Необходимые детали:
Arduino UNO R3 x 1 шт.
LCD модуль keypad (LCD1602, 2×16, 5V)
Кабель USB 2.0 A-B x 1 шт.

Подключение
Установите модуль на плату Arduino UNO, подключите кабель и закрущите данный скетч.

/* Тестирование производилось на Arduino IDE 1.6.12 Дата тестирования 06.12.2016г. */ #include // Подключяем библиотеку LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7); // Указываем порты void setup() { lcd.begin(16, 2); // Инициализируем LCD 16x2 lcd.setCursor(0,0); // Установить курсор на первую строку lcd.print("LCD1602"); // Вывести текст lcd.setCursor(0,1); // Установить курсор на вторую строку lcd.print("www..begin(9600); // Включаем последовательный порт } void loop() { int x; // Создаем переменную x x = analogRead (0); // Задаем номер порта с которого производим считывание lcd.setCursor(10,1); // Установить курсор на вторую строку if (x < 100) { // Если x меньше 100 перейти на следующею строк lcd.print ("Right "); // Вывести текст Serial.print("Value A0 ‘Right’ is:"); // Вывести текст Serial.println(x,DEC); } else if (x < 200) { // Если х меньше 200 перейти на следующию строку lcd.print ("Up "); // Вывести текст Serial.print("Value A0 ‘UP’ is:"); // Вывести текст Serial.println(x,DEC); // Вывести значение переменной x } else if (x < 400){ // Если х меньше 400 перейти на следующию строку lcd.print ("Down "); // Вывести текст Serial.print("Value A0 ‘Down’ is:"); // Вывести текст Serial.println(x,DEC); // Вывести значение переменной x } else if (x < 600){ // Если х меньше 600 перейти на следующию строку lcd.print ("Left "); // Вывести текст Serial.print("Value A0 ‘Left’ is:"); // Вывести текст Serial.println(x,DEC); // Вывести значение переменной x } else if (x < 800){ // Если х меньше 800 перейти на следующию строку lcd.print ("Select"); // Вывести текст Serial.print("Value A0 ‘Select’ is:");// Вывести текст Serial.println(x,DEC); // Вывести значение переменной x } }