Текстовый экран 20×4: инструкция по подключению и примеры использования

Текстовый экран 20×4 пригодится для вывода показаний датчиков, отображения простых меню, подсказок и приветствий.

В качестве примера подключим дисплей к управляющей плате Arduino Uno.

Для коммуникации понадобится Breadboard Half и соединительные провода «папа-папа».

Для вывода первой программы приветствия, воспользуйтесь кодом вроде этого:

hello-amperka.ino

// подключаем стандартную библиотеку LiquidCrystal
#include <LiquidCrystal.h>
 
// инициализируем объект-экран, передаём использованные 
// для подключения контакты на Arduino в порядке:
// RS, E, DB4, DB5, DB6, DB7
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
 
void setup() {
  // устанавливаем размер (количество столбцов и строк) экрана
  lcd.begin(20, 4);
  // печатаем первую строку
  lcd.print("Hello Amperka");
  // устанавливаем курсор в колонку 0, строку 1
  // на самом деле это вторая строка, т.к. нумерация начинается с нуля
  lcd.setCursor(0, 1);
  // печатаем вторую строку
  lcd.print("Do It Yourself");
  // устанавливаем курсор в колонку 0, строку 2 
  lcd.setCursor(0, 2);
  // печатаем третью строку
  lcd.print("LCD Screen 20x4");
  // устанавливаем курсор в колонку 0, строку 3
  lcd.setCursor(0, 3);
  // печатаем четвёртую строку
  lcd.print("www.Amperka.ru");
}
 
void loop() {
}

Существует два способа вывода кирилицы на текстовые дисплеи:

1. С помощью встроенной таблицы знакогенератора
2. С помощью библиотеки LiquidCrystalRus

Рассмотрим оба способа более подробно.

Дисплейный модуль хранит в памяти две страницы знакогенератора, которые состоят из различных символов и букв.

Для вывода символа на дисплей необходимо передать его номер в шестнадцатеричной системе из таблицы знакогенератора.

Так букве Я соответствует код B1 в шестнадцатеричной системе. Чтобы передать на экран строку «Яndex», необходимо в явном виде с помощью последовательности \x## встроить в строку код символа:

lcd.print("\xB1ndex");

Сравните две строки кода для вывода надписи «Яeee»:

lcd.print("\xB1eee"); // ошибка
lcd.print("\xB1""eee"); // правильно

Используя полученную информацию выведем на дисплей сообщение «Привет, Амперка!»:

hello-amperka-rus.ino

// подключаем стандартную библиотеку LiquidCrystal
#include <LiquidCrystal.h>
 
// инициализируем объект-экран, передаём использованные 
// для подключения контакты на Arduino в порядке:
// RS, E, DB4, DB5, DB6, DB7
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
 
void setup() {
  // устанавливаем размер (количество столбцов и строк) экрана
  lcd.begin(20, 4);
  // устанавливаем курсор в колонку 7, строку 0
  // на самом деле это первая строка, т.к. нумерация начинается с нуля
  lcd.setCursor(7, 0);
  // печатаем первую строку
  lcd.print("\xA8""p""\xB8\xB3""e\xBF");
  // устанавливаем курсор в колонку 9, строку 1
  // на самом деле это вторая строка, т.к. нумерация начинается с нуля
  lcd.setCursor(9, 1);
  // печатаем вторую строку
  lcd.print("o\xBF");
  // устанавливаем курсор в колонку 7, строку 2
  // на самом деле это третья строка, т.к. нумерация начинается с нуля
  lcd.setCursor(7, 2);
  lcd.print("A\xBC\xBE""ep\xBA\xB8");
}
 
void loop() {
}

Дисплейный модуль хранит в памяти две страницы знакогенератора. По умолчанию установлена нулевая страница. Для переключения между страницами используйте методы:

// переключение с нулевой страницы на первую
command(0x101010);
// переключение с первой страницы на нулевую
command(0x101000);

Рассмотрим пример, в котором одна и та же строка будет отображаться по-разному — в зависимости от выбранной страницы.

change-page.ino

// Подключаем стандартную библиотеку LiquidCrystal
#include <LiquidCrystal.h>
 
// Инициализируем объект-экран, передаём использованные 
// для подключения контакты на Arduino в порядке:
// RS, E, DB4, DB5, DB6, DB7
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
 
void setup() {
  // устанавливаем размер (количество столбцов и строк) экрана
  lcd.begin(20, 4);
  // устанавливаем курсор в колонку 7, строку 0
  // на самом деле это первая строка, т.к. нумерация начинается с нуля
  lcd.setCursor(7, 0);
  // печатаем  строку
  lcd.print("\x9b\x9c\x9d\x9e\x9f");
}
 
void loop() {
  // устанавливаем 0 станицу знакогенератора (стоит по умолчанию) 
  lcd.command(0b101000);
  // ждём 1 секунду
  delay(1000);
  // устанавливаем 1 станицу знакогенератора
  lcd.command(0b101010);
  // ждём 1 секунду
  delay(1000);
}

Полную таблицу символов с кодами можно найти в Полную таблицу символов с кодами можно найти в документации к экрану.

Совсем не обязательно мучатся со знакогенератором, чтобы вывести русский символ. Для решения проблемы скачайте и установите библиотеку LiquidCrystalRus.

Это копия оригинальной библиотеки LiquidCrystal с добавлением русского языка. Добавленный в библиотеку код трансформирует русские символы UTF8 в правильные коды для текстового экрана.

В качестве примера выведем фразу «Привет, Амперка» на дисплей.

hello-amperka-rus-custom-library.ino

// подключаем библиотеку LiquidCrystalRus
#include <LiquidCrystalRus.h>
 
// инициализируем объект-экран, передаём использованные 
// для подключения контакты на Arduino в порядке:
// RS, E, DB4, DB5, DB6, DB7
LiquidCrystalRus lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
 
void setup() {
  // устанавливаем размер (количество столбцов и строк) экрана
  lcd.begin(20, 4);
  // устанавливаем курсор в колонку 7, строку 0
  // на самом деле это первая строка, т.к. нумерация начинается с нуля
  lcd.setCursor(7, 0);
  // печатаем первую строку
  lcd.print("Привет");
  // устанавливаем курсор в колонку 9, строку 1
  // на самом деле это вторая строка, т.к. нумерация начинается с нуля
  lcd.setCursor(9, 1);
  // печатаем вторую строку
  lcd.print("от");
  // устанавливаем курсор в колонку 7, строку 2
  // на самом деле это третья строка, т.к. нумерация начинается с нуля
  lcd.setCursor(7, 2);
  lcd.print("Амперки");
}
 
void loop() {
}

В качестве примера подключим дисплей к управляющей плате Iskra JS.

Для коммуникации понадобится Breadboard Half и соединительные провода «папа-папа».

Для работы с LCD-дисплеем из среды Espruino существует библиотека HD44780.

Для вывода программы приветствия, воспользуйтесь скриптом:

hello-amperka.js

// создаём переменную для работы с дисплеем
// HD44780 — контроллер монохромных жидкокристаллических знакосинтезирующих дисплеев
var lcd = require("HD44780").connect(P12,P11,P5,P4,P3,P2);
// печатаем первую строку
lcd.print("Hello Amperka");
// устанавливаем курсор в колонку 0, строку 1
// на самом деле это вторая строка, т.к. нумерация начинается с нуля
lcd.setCursor(0, 1);
// печатаем вторую строку
lcd.print("Do It Yourself");
// устанавливаем курсор в колонку 0, строку 2 
lcd.setCursor(0, 2);
// печатаем третью строку
lcd.print("LCD Screen 20x4");
// устанавливаем курсор в колонку 0, строку 3
lcd.setCursor(0, 3);
// печатаем четвёртую строку
lcd.print("www.Amperka.ru");

Вывод кирилицы на дисплей с помощью платформы Iskra JS доступен через встроенную в дисплей таблицу знакогенератора.

Дисплейный модуль хранит в памяти две страницы знакогенератора, которые состоят из различных символов и букв.

Для вывода символа на дисплей необходимо передать его номер в шестнадцатеричной системе из таблицы знакогенератора.

Так букве Я соответствует код B1 в шестнадцатеричной системе. Чтобы передать на экран строку «Яndex», необходимо в явном виде с помощью последовательности \x## встроить в строку код символа:

lcd.print("\xB1ndex");

Сравните две строки кода для вывода надписи «Яeee»:

lcd.print("\xB1eee"); // ошибка
lcd.print("\xB1"+"eee"); // правильно

Используя полученную информацию выведем на дисплей сообщение «Привет, Амперка!»:

Hello-amperka-rus.js

// создаём переменную для работы с дисплеем
// HD44780 — контроллер монохромных жидкокристаллических знакосинтезирующих дисплеев
var lcd = require("HD44780").connect(P12,P11,P5,P4,P3,P2);
// устанавливаем курсор в колонку 7, строку 0
// на самом деле это первая строка, т.к. нумерация начинается с нуля
lcd.setCursor(7, 0);
// печатаем первую строку
lcd.print("\xA8"+"p"+"\xB8\xB3"+"e\xBF");
// устанавливаем курсор в колонку 9, строку 1
// на самом деле это вторая строка, т.к. нумерация начинается с нуля
lcd.setCursor(9, 1);
// печатаем вторую строку
lcd.print("o\xBF");
// устанавливаем курсор в колонку 7, строку 2
// на самом деле это третья строка, т.к. нумерация начинается с нуля
lcd.setCursor(7, 2);
// печатаем третью строку
lcd.print("A\xBC\xBE"+"ep\xBA\xB8");

Дисплейный модуль хранит в памяти две страницы знакогенератора. По умолчанию установлена нулевая страница. Для переключения между страницами используйте методы:

// переключение с нулевой страницы на первую
command(0x101010);
// переключение с первой страницы на нулевую
command(0x101000);

Рассмотрим пример, в котором одна и та же строка будет отображаться по-разному — в зависимости от выбранной страницы.

change-page.js

// создаём переменную для работы с дисплеем
// HD44780 — контроллер монохромных жидкокристаллических знакосинтезирующих дисплеев
var lcd = require("HD44780").connect(P12, P11, P5, P4, P3, P2);
// создаём переменную состояния
var state = false;
// устанавливаем курсор в колонку 7, строку 0
// на самом деле это первая строка, т.к. нумерация начинается с нуля
lcd.setCursor(7, 0);
// печатаем строку
lcd.print("\x9b\x9c\x9d\x9e\x9f");
 
setInterval(function() {
  // каждую секунду меняем переменую состояния
  state = !state;
  // вызываем функцию смены адреса страницы
  lcdChangePage();
}, 1000);
 
function lcdChangePage () {
  if (state) {
    // устанавливаем 0 станицу знакогенератора (стоит по умолчанию) 
    lcd.write(0b101000, 1);
  } else {
    // устанавливаем 1 станицу знакогенератора
    lcd.write(0b101010, 1);
  }
}

Полную таблицу символов с кодами можно найти в документации к экрану.

Для пользователей Espruino есть возможность выводить супер большие числа «Big Number Module» на текстовой дисплей 20×4.

Размер цифры в данном шрифте: 3 символа по столбцам и 4 по строкам.

big-number.js

// создаём переменную для работы с дисплеем
// HD44780 — контроллер монохромных жидкокристаллических знакосинтезирующих дисплеев
var lcd = require("HD44780").connect(P12,P11,P5,P4,P3,P2);
// создаём переменную для работы с большим шрифтом цифр
var disp = require("big_number").use(lcd);
// выводим число «31337»
disp.showDigit(1,3);
disp.showDigit(4,1);
disp.showDigit(8,3);
disp.showDigit(12,3);
disp.showDigit(16,7);

Дисплей удобен для отображения показаний модулей и сенсоров. Сделаем задатки «Умного Дома», а именно «комнатный термометр».

1. Управляющая платформа Arduino Uno или Iskra JS
2. Текстовый экран 20×4
3. Troyka Shield
4. Аналоговый термометр (Troyka-модуль)
5. Соединительные провода «папа-папа»

1. Возьмите Troyka Shield и установите сверху на управляющую плату — Arduino или Iskra JS.
2. Подключите текстовый экран к управляющей платформе, используя схему подключения дисплея
3. Подключите аналоговый термометр к управляющей плате через 3-проводной шлейф к аналоговому пину A0. В итоге должна получится схема.
4. Прошейте управляющую платформу кодом, приведённым ниже.

thermometer-room.ino

// подключаем стандартную библиотеку LiquidCrystal
#include <LiquidCrystal.h>
 
// инициализируем объект-экран, передаём использованные 
// для подключения контакты на Arduino в порядке:
// RS, E, DB4, DB5, DB6, DB7
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
 
// пин датчика температуры
#define TEMPERATURE_PIN  A0
 
void setup()
{
  // устанавливаем размер (количество столбцов и строк) экрана
  lcd.begin(20, 4);
}
 
void loop()
{
  // очищаем дисплей
  lcd.clear();
  // устанавливаем курсор в колонку 4, строку 1
  // на самом деле это вторая строка, т.к. нумерация начинается с нуля
  lcd.setCursor(4, 1);
  // считываем показания с датчика температуры
  int sensorADC = analogRead(A0);
  // переводим значения с АЦП в вольты
  float sensorVoltage = sensorADC * (5.0 / 1023.0);
  // переводим вольты в градусы цельсия
  int temperature = (sensorVoltage - 0.5) * 100;
  // выводим результат на дисплей
  lcd.print("Temperature");
  // устанавливаем курсор в колонку 8, строку 2
  // на самом деле это третья строка, т.к. нумерация начинается с нуля
  lcd.setCursor(8, 2);
  lcd.print(temperature);
  lcd.print("\x99""C");
  delay(500);
}

thermometer-room.js

// создаём переменную для работы с дисплеем
// HD44780 — контроллер монохромных жидкокристаллических знакосинтезирующих дисплеев
var lcd = require("HD44780").connect(P12,P11,P5,P4,P3,P2);
 
// создаём переменную для работы с датчиком температуры
var thermometer = require('@amperka/thermometer')
 .connect(A0);
 
// устанавливаем курсор в колонку 4, строку 1
// на самом деле это вторая строка, т.к. нумерация начинается с нуля
lcd.setCursor(4, 1);
// выводим на дисплей строку «Temperature»
lcd.print("Temperature");
 
// каждую секунду считываем данные с датчика температуры и выводим на дисплей
setInterval(function() {
  var celsius = thermometer.read('C');
  lcd.setCursor(8, 2);
  lcd.print(celsius.toFixed(0) + "\x99"+"C");
}, 1000);

MT-20S4A умеет отображать все строчные и прописные буквы латиницы и кириллицы, а также типографские символы. Для любителей экзотики есть возможность создавать собственные иконки.

Экран выполнен на жидкокристаллической матрице, которая отображает 4 строки по 20 символов. Каждый символ состоит из отдельного знакоместа 5×8 пикселей.

Матрица индикатора подключена к встроенному чипу КБ1013ВГ6 с двумя расширителями портов, которые выполняют роль посредника между экраном и микроконтроллером.

На плате дисплея выведено 16 контактов для подведения питания и взаимодействия с управляющей электроникой.

Экран совместим со всеми контроллерами с логическим напряжением от 3,3 до 5 вольт. Но для питания самого индикатора (пин VCC) необходимо строго 5 вольт. Если в вашем проекте нет линии 5 вольт, обратите внимание на дисплей текстовый экран 20×4 / I²C / 3,3 В.

Дисплей может работать в двух режимах:

• 8-битный режим — в нём используются и младшие и старшие биты (DB0-DB7)
• 4-битный режим — в нём используются только младшие биты (DB4-DB7)

Использовать восьмибитный режим не целесообразно. Для его работы требуется на четыре дополнительные ноги, а выигрыша по скорости практически нет.

• Тип дисплея: текстовый
• Цвет: монохромный
• Технология: LCD (Liquid Crystal Display)
• Индикация: 4 строки по 20 символов
• Драйвера матрицы: КБ1013ВГ6
• Интерфейс: параллельный 4/8 бит
• Тип подсветки: LED
• Цвет подсветки (зависит от модели): синий / чёрный
• Цвет символов (зависит от модели): чёрный / зелёный
• Напряжение питания: 5 В
• Максимальный ток потребления: 1,4 мА
• Потребляемый ток подсветки: 120 мА
• Напряжение логических уровней: 3,3–5 В
• Габариты: 98×60×13 мм

• Текстовый экран 20×4 в магазине
• Техническое описание текстового экрана MT-20S4A
• Векторное изображение дисплея
• Библиотека для Arduino «Liquid Crystal»
• Библиотека для Arduino с поддержкой русского шрифта «LiquidCrystalRus»
• Библиотека для Espruino «HD44780»