Spis treści:
Arduino to uniwersalny mikrokontroler (gotowy zestaw uruchomieniowy) zamontowany na płytce drukowanej wielkości karty kredytowej, kompatybilny z wybranymi wyświetlaczami LCD.
Czym są wyświetlacze LCD Arduino?
Wyświetlacze kompatybilne z minikomputerami Arduino to gotowe urządzenia przystosowane do podłączenia typu Plug&Play. Najczęściej wykorzystywanym interfejsem komunikacyjnym pomiędzy modułem z wyświetlaczem a urządzeniem głównym jest SPI (z ang. Serial Peripheral Interface). Poszczególne wyświetlacze LCD różnią się od siebie wielkością, a dokładniej przekątną, rozdzielczością, jasnością maksymalną, głębią kolorów i dodatkowymi funkcjami w postaci dotyku. Wybrane moduły z ekranami LCD są wyposażone w slot na karty pamięci w formacie microSD.
Napięcie zasilania modułów i napięcie pracy wyprowadzeń przeważnie zawiera się zakresie od 3 V do 5,5 V. Podświetlenie wyświetlacza LCD Arduino jest realizowane za pośrednictwem energooszczędnych diod LED. Moduły z wyświetlaczem są zamontowane na niewielkich płytkach wyposażonych w otwory montażowe. Na płytce znajduje się również sterownik (np. ST7735R) z wbudowanym buforem. Kolejnym stałym elementem jest regulator napięcia. Producenci wyświetlaczy LCD kompatybilnych z mikrokontrolerem Arduino często dodają do modułu złącza goldpin przeznaczone do samodzielnego lutowania. Dzięki nim można wpiąć wyświetlacz w płytkę stykową lub podłączyć za pośrednictwem przewodów.
Zastosowanie wyświetlaczy LCD kompatybilnych z Arduino
Wyświetlacze LCD kompatybilne z mikrokontrolerem Arduino są wykorzystywane m.in. w projektach wymagających interaktywnego interfejsu użytkownika. Ponadto doskonale sprawdzają się w aplikacjach, w których wyświetlanie danych, np. z podłączonych czujników jest kluczowe.
- Wyświetlacze LCD mogą posłużyć do prezentowania danych w postaci temperatury, wilgotności powietrza i ciśnienia atmosferycznego w stacjach pogodowych zbudowanych na bazie Arduino.
- Kolejnym zastosowaniem są projekty DIV zegara cyfrowego z dodatkowymi funkcjami w postaci wyświetlania daty i alarmu.
- Arduino z wyświetlaczem LCD jest używane do monitorowania danych, np. w systemach Internetu Rzeczy.
- Następnym zastosowaniem jest tworzeniu interfejsu użytkownika i menu do nawigacji w różnych urządzeniach elektronicznych.
Budowa wyświetlacza LCD
Wyświetlacze ciekłokrystaliczne LCD (z ang. Liquid Crystal Display) wyróżniają się zdolnością do wyświetlania wysokiej jakości obrazu, przy jednoczesnym niskim poborze energii elektrycznej. Ekrany LCD są zbudowane m.in. z ciekłych kryształów, które nie mają zdolności do emitowania, tylko do zmieniania światła. Kolejnymi elementami są elektrody, czyli przezroczyste przewodniki umożliwiające dostarczenie napięcia elektrycznego do ciekłych kryształów.
Zmieniające się napięcie powoduje zmianę orientacji cząsteczek ciekłego kryształu, a co za tym idzie wpływa na ilość przepuszczanego przez nie światła. Dodatkowo w wyświetlaczach kolorowych mamy do czynienia z warstwą kolorów składających się z tzw. subpikseli w kolorze niebieskim, zielonym i czerwonym. Połączenie tych elementów pozwala na wyświetlanie pełnej gamy kolorystycznej. Pozostałe elementy to podświetlenie, filtry kolorów, kontroler i polaryzatory.
Nakładki Arduino Shield z wyświetlaczem
Nakładki do Arduino to moduły rozszerzeń, które zostały zaprojektowane w taki sposób, aby zapewnić szybkie podłączenie i odłączenie od minikomputera. Nakładki, nazywane również Shield, rozszerzają funkcjonalności Arduino, np. o łączność bezprzewodową lub możliwość prezentowania danych.
Nakładki do Arduino z wyświetlaczem LCD mogą występować pod postacią standardowych wyświetlaczy alfanumerycznych przeznaczonych do prezentowania tekstu i prostych grafik. Służą m.in. do prezentowania aktualnych danych pochodzących z podłączonych sensorów. Wybrane modele nakładek są wyposażone nie tylko w wyświetlacz, ale również w przyciski fizyczne, które można zaprogramować w dowolny sposób.
Oprócz prostych ekranów alfanumerycznych nakładki występują również z wyświetlaczami graficznymi, np. o przekątnej 2,8”. Moduły tego typu doskonale sprawdzą się w projektach, w których zachodzi konieczność wyświetlania kolorowych grafik lub rozbudowanego interfejsu użytkownika Wybrane wyświetlacze LCD wyróżniają się głębią na poziomie 65 tysięcy kolorów. W codziennym użytkowaniu oznacza to możliwość wyświetlania praktycznie każdego obrazu.
Wyświetlacze rezystancyjne LCD do Arduino
Wyświetlacz rezystancyjny LCD jest rodzajem ekranu dotykowego, który wykorzystuje dwie warstwy przewodzące. Te elementy są oddzielone od siebie warstwą izolacyjną lub są wypełnione powietrzem. Warstwy są zazwyczaj wykonane z przezroczystego materiału (np. tlenku indowo-cynowego). W momencie, gdy użytkownik dotyka ekranu, następuje połączenie obu warstw. W miejscu dotyku pojawia się zmiana oporu elektrycznego. Następnie układ odpowiedzialny za sterowanie wykrywa lokalizację dotyku i mierzy oraz przetwarza informacje dotyczące zmiany oporności.
Wyświetlacze rezystancyjne LCD kompatybilne z Arduino doskonale sprawdzają się w interaktywnych projektach edukacyjnych, takich jak nauka programowania i elektroniki. Kolejnym zastosowaniem ekranu dotykowego podłączonego do mikrokontrolera jest kontroler do gier DIY.
Przykładowy opis wyprowadzeń wyświetlacza LCD Arduino
Wyświetlacze LCD montowane na płytkach drukowanych są wyposażone w różną liczbę i rodzaj wyprowadzeń. Piny mogą być oznaczone w następujący sposób: VCC (napięcie zasilania, np. od 3,3 V do 5 V), GND to masa układu, zaś DIN to wejście danych magistrali SPI. Pozostałe piny to CLK, czyli wejście zegara magistrali SPI, RST (pin resetujący układ), BL (podświetlenie), CS (Chip Select, który jest aktywowany stanem niskim) i DC, czyli wybór polecenia. Moduły z wyświetlaczami LCD mogą być wyposażone również w inne wyprowadzenia. Wybrani producenci dodają do modułów także przewód połączeniowy, np. 8-pinowy z rastrem 2 mm.
