Подключение модуля PCF8574 для ЖК-дисплея к Ардуино

В этом статье мы рассмотрим, как использовать адаптер I2C для ЖК-дисплея с Arduino. По своей сути, I2C (Inter-Integrated Circuit) — это протокол связи, который позволяет устройствам взаимодействовать друг с другом, используя только два провода. Адаптер I2C (или контроллер I2C) — это микросхема, способная выступать в качестве ведущего устройства на шине I2C. Используя такой адаптер, мы можем уменьшить количество проводов, необходимых для подключения устройств к системе, что делает его оправданным выбором для различных приложений.

Одно из применений такой микросхемы нашлось в использовании его для взаимодействия жидкокристаллического дисплея с микроконтроллером Arduino. С помощью контроллера I2C мы можем использовать только два провода для связи с ЖК-дисплеем, что снижает сложность подключения и позволяет создавать более простые и компактные конструкции.

Что такое модуль адаптера I2C?

Адаптер I2C — это устройство, которое помогает в обмене данными между микроконтроллером и устройствами, совместимыми с I2C. Оно упрощает процесс подключения, предоставляя стандартный интерфейс для взаимодействия устройств друг с другом. Одним из самых популярных контроллеров I2C является PCF8574, который используется для управления жидкокристаллическими дисплеями.

I2C — популярный протокол связи, используемый для взаимодействия различных устройств с микроконтроллерами, такими как Arduino. Он позволяет подключать несколько устройств, используя только два провода: последовательную линию передачи данных (SDA) и последовательную линию синхронизации (SCL). Одним из наиболее распространенных применений является использование контроллера I2C для подключения ЖК-дисплея и управления им с помощью Arduino.

Особенности модуля

• Рабочее напряжение: от 2,5 В до 6,0 В
• Имеет потенциометр для настройки контрастности
• Перемычка для включения/отключения подсветки
• Упрощает подключение устройств к микроконтроллерам с I2C, тем самым экономя количество контактов
• Поддерживает подключение нескольких устройств к одной шине с использованием разных адресов

Описание и распиновка модуля

Плата оснащена микросхемой PCF8574, которая преобразует данные I2C из микроконтроллера в 4-разрядные параллельные данные и управляющие биты, требуемые ЖК-дисплею.

По умолчанию модуль готов к работе с ЖК-дисплеями на контроллерах HD44780 с разрешением 16×2 и 20×4, которые для прямого подключения требуют много контактов. Адаптер помогает сэкономить количество используемых контактов микроконтроллера.

Подсветку можно включать и выключать, но яркость не регулируется напрямую через интерфейс I2C. Модуль имеет на плате перемычку (подписана как LED), подающую питание на контакт подсветки (контакт А). Эту перемычку можно снять и подавать напряжение на контакт А (VCC) и K (GND) отдельно, если есть необходимость.

PCF8574 представляет собой универсальное 8-разрядное устройство ввода-вывода с шиной I2C, и модуль может быть использован и для других целей, помимо управления ЖК-модулями. Максимальная тактовая частота I2C составляет 100 кГц, что делает ее наиболее подходящей для низкоскоростных приложений.

Интерфейс I2C

За выбор адреса отвечают три контакта микросхемы: A0, A1, A2. Таблицу истинности для установки конкретного адреса можете найти снизу. На модуле к этим трем контактам через резисторы подтянуто питание VCC. То есть они находятся в состоянии HIGH. Поэтому адрес I2C по умолчанию — 0x27.

Если вам необходимо настроить адрес I2C, чтобы избежать конфликта с другим устройством, это можно сделать, припаяв перемычки к плате.

Если соединить эти площадки каплей припоя, это заземлит контакты. Например, если вы установите все три перемычки, то адрес будет 0x20. Диапазон всех возможных адресов варьируется от 0x20 до 0x27.

Подключение дисплея через модуль PCF8574 к Ардуино

На схеме показано подключение адаптера I2C к ЖК дисплею и к Arduino.

Чтобы использовать адаптер с ЖК-дисплеем, вам необходимо вставить 16-контактный разъем в 16 отверстий для пайки на задней стороне дисплея и припаять их на передней стороне. На рисунках показаны адаптер, установленный на дисплей LCD2004 и адаптер, подключенный к дисплею на 14 контактов (дисплей без подсветки) через макетную плату.

Библиотеки для работы

Как мы упоминали ранее, для связи с адаптером дисплея и платы Arduino мы должны реализовать последовательный протокол, называемый I2C. В этом случае мы будем использовать библиотеки <Wire.h> и <LiquidCrystal_I2C.h>, чтобы осуществлять связь простым способом и с помощью очень небольшого количества строк кода.

Библиотека LiquidCrystal_I2C не установлена по умолчанию в Arduino IDE, поэтому ее необходимо установить. Если вам нужна помощь в установке библиотеки, ознакомьтесь с этой статьей. Скачать библиотеку LiquidCrystal_I2C можно ниже в разделе Загрузки.

Код для Ардуино

Скомпилируем и загрузим простой код в плату Arduino. На дисплее отобразиться строка «Hello, RxTx». Если вы откроете монитор порта и начнете посылать символы, то они будут отображаться на дисплее, стерев предыдущую запись.

#include <Wire.h> 
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
                                    
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);   // Создание объекта с адресом  0х27, 16 символов и 2 строки

void setup()
{
  Serial.begin(9600);               // Инициализация последовательного порта
  lcd.init();                       // Инициализация дисплея
  lcd.setCursor(0,0);               // Установка курсора 
  lcd.print("Hello, RxTx");         // Вывод на дисплей
}

void loop()
{
  // Если пришли данные в последовательный порт
  if (Serial.available()) {
    // Подождем немного
    delay(100);
    // Очистим дисплей
    lcd.clear();
    // Считаем все пришедшие символы
    while (Serial.available() > 0) {
      // Отобразим каждый символ
      lcd.write(Serial.read());
    }
  }
}

Результат:

Загрузки

• Datasheet PCF8574
• Datasheet LCD1602
• Библиотека LiquidCrystal_I2C для LCD

Где купить

• Адаптер I2C на базе PCF8574 для дисплея
• ЖК дисплей 1602
• ЖК дисплей 1602 + адаптер I2C