Coloque um Display LCD em seu projeto com Arduino

Quando fizemos nosso primeiro post da série sensores, prometemos que ensinaríamos a usar um display LCD (liquid crystal display). E já que promessa é dívida, hoje nosso tema é: Arduino e display LCD 20×4. Este tipo de dispositivo é geralmente usado para dar um diferencial em nossos projetos.Com ele é possível mostrar data, hora, temperatura, pressão e várias outras informações, deixando assim o projeto mais amigável.

Funcionamento do Display

Existem vários modelos de displays LCDs, porem o que vamos abordar aqui  é o display matricial de 20 caracteres (ou células) por 4 linhas. Cada célula possui 40 pixeis, sendo que são dispostos em uma matriz de 8 linhas por 4 colunas. É através destes pontos que as imagens são formadas. O principio de funcionamento deste modelo que escolhemos é o mesmo para qualquer outro, servindo desde o display 8×2 até 40×4. Geralmente eles possuem 14 ou 16 pinos, sendo que os dois pinos a mais, é o cátodo e o ânodo dos LEDs do Back-Light. Para quem não conhece, o Back-Light é a iluminação de fundo do display, que serve para facilitar a leitura quando há baixa ou nenhuma luminosidade. Para entendermos melhor o funcionamento dos pinos, aqui vai uma lista de suas características:

• Pino 1 (VSS) →  Terra
• Pino 2 (VDD) → Alimentação do dispositivo (5v)
• Pino 3 (Vo)    → Contraste do LCD
• Pino 4 (RS)   → Register Selector
• Pino 5 (RW)   → Read/Write
• Pino 6 (E)      → Enable
• Pino 7 (D0)   → Pino de dados
• Pino 8 (D1)  → Pino de Dados
• Pino 9 (D2)  → Pino de Dados
• Pino 10 (D3) → Pino de Dados
• Pino 11 (D4) → Pino de Dados
• Pino 12 (D5) → Pino de Dados
• Pino 13 (D6) → Pino de Dados
• Pino 14 (D7) → Pino de Dados
• Pino 15 (A)   → Ânodo do Back-Light
• Pino 16 (K)   → Cátodo do Back-Light

Explicando o que cada pino faz:

• Os Pinos 1 e 2  servem para alimentar o dispositivo.
• O pino 3 serve para controlar o contraste da tela. Ele recebe um sinal de 0 a +5Vcc controlado por um potenciômetro de 10 KΩ ou 20KΩ.
• Os pinos 4 e 6, possuem a função de definir se  o LCD vai receber um comando(setar cursor/ limpar) quando está em nível logico baixo (0) ou se vai receber um caractere(a,b…1,2…) podendo estar ativo ou inativo, isso quando está em nível logico alto (1). Mas isso não é um problema que devemos levar em consideração, pois a biblioteca que vamos utilizar na programação do Arduino fica responsável de fazer toda a parte de desenvolvimento de baixo nível.
• O pino 5, é responsável por controlar se a operação vai ler o dispositivo ou escrever no mesmo.
• Os pinos de 7 a 14, são responsáveis pelo barramento de dados. Exite duas formas de se utilizar esses 8 pinos: A primeira e menos usada, é quando se utiliza todos eles em paralelo para fazer a comunicação em 8 bits (ou 1 byte). A mais utilizada e que vai estar presente em nossa programação é a com 4 pinos, que transmite os dados em dois pacotes, sendo cada um com 4 bits (ou 1 nibble). O motivo de usarmos esse, é que reduz o numero de pinos de entrada de saída do Arduino, porem gasta mais memória.
• Os pinos 15 e 16, são responsáveis pelo acendimento do Back-Light.

Aplicação com Arduino

Comunicar o Arduino com display é fácil, pois já existe uma biblioteca chamada de LiquidCrystal.h, que facilita e muito a programação. Essa biblioteca é responsável por fazer toda a parte de programação de baixo nível, tornando mais fácil a utilização do display. Para fazer a importação da biblioteca, basta abrir o IDE do Arduino, selecionar o menu Sketch>> Import Library>> LiquidCrystal. O IDE também disponibiliza exemplos de códigos, para fazer isso basta abrir o IDE, selecionar o menu File>> Examples>> LiquidCrystal>> selecionar algum do exemplos. Dentro do código desses exemplos existe uma linha de comentários, onde tem um link para o diagrama de conexões do projeto.

O nosso projeto vai utilizar a biblioteca do Arduino, porem não utilizaremos um dos exemplos presentes na plataforma. A nossa programação vai mostrar como escrever caracteres simples e especiais no display. Para começarmos, é preciso entender como criar um caractere especial. Para isso listamos alguns passos:

• Primeiro: Devemos entender que nosso display possui 20 caracteres( ou células) em cada linha. Como temos 4 linhas, logo o nosso painel possui 80 células.
• Segundo: Cada célula possui 40 pixeis (ou pontos), divididos em 8 linhas por 5 colunas.
• Terceiro: O caractere seja simples ou especial, é formado através do acendimento desses pixeis. Para entender isso, vamos para o quarto passo.
• Quarto: Para acender ou apagar um pixel, é necessário criar no nosso código um vetor de 8 Bytes, onde este irá representar nosso desenho através de números binários. Sendo que quando o valor for (1) ele vai acender o pixel e quando for (0) vai apagar. Veja como  fazer isso no quinto passo.
• Quinto: E para facilitar nossa vida na hora de desenhar o caractere, o site pplware disponibilizou um software que permite você fazer o esboço enquanto ele cria o código do vetor, e assim basta você copiar.

Arduino_Display_LCD

Pois bem, entendido isso é hora de colocar a mão na massa! Antes de ver a programação é necessário montar o circuito, e para isso vamos precisar de:

• Um Arduino UNO( R3 ou compatível);
• Um display LCD 20×4( se o display for diferente, bastar fazer alterações nos códigos);
• Um potenciômetro 10kΩ;
• Uma Protoboard;
• Jumpers para as conexões;
• Cabo USB para carregar o programa no Arduino;

Diagrama de Conexões

Diagrama_Display_LCD

Código com Arduino

#include <LiquidCrystal.h>
//Inicializando as portas de dados do display 
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); 

//Criando o vetor de caractere especial para o simbolo do fazedores.com
//primeiro quadrante do desenho
byte primeiro[8] = {
B00000,
	B00000,
	B01000,
	B00100,
	B00010,
	B00001,
	B00010,
	B00100
};
//Segundo quandrante do desenho
byte segundo[8] = {
	B00000,
	B00000,
	B00000,
	B00000,
	B10000,
	B01000,
	B01100,
	B10110
};
//terceiro quadrante do desenho
byte terceiro[8] = {
	B01000,
	B00100,
	B00010,
	B00001,
	B00000,
	B00000,
	B00000,
	B00000
};
//Quarto quadrante do desenho
byte quarto[8] = {
	B00101,
	B00010,
	B00100,
	B01000,
	B10000,
	B00000,
	B00000,
	B00000
};
//-----------------fim do caracter do fazedores.com------------------
//Criando um emoticon feliz

byte emoticon[8] = {
	B00000,
	B11011,
	B11011,
	B00100,
	B00100,
	B00000,
	B10001,
	B01110
};

//-----------------------------------------------------------------
//Criando simbolo do arduino
//Primeiro quadrante do desenho
byte arduino1[8] = {
	B00000,
	B00000,
	B01110,
	B10001,
	B11111,
	B10001,
	B01110,
	B00000
}; 

//Segundo quadrante do desenho
byte arduino2[8] = {
	B00000,
	B00000,
	B01110,
	B10101,
	B11111,
	B10101,
	B01110,
	B00000
};
//----------------fim da criação dos caracteres----------------------
void setup() {
//Criando o novo caractere simbolo do fazedores dentro de cada quadrante  
lcd.createChar(1, primeiro);
lcd.createChar(2, segundo);
lcd.createChar(3, terceiro);
lcd.createChar(4, quarto);
//-----------------------------------------------------------------
//Criando o novo caractere do emoticon feliz-----------------------
lcd.createChar(5, emoticon);
//Criando o novo caractere simbolo do arduino----------------------
lcd.createChar(6, arduino1);
lcd.createChar(7, arduino2);
//-----------------------------------------------------------------

lcd.begin(20, 4); //inicializa o LCD 20x4
lcd.setCursor(2, 2); //aponta  o cursor para coluna 3, linha 1
lcd.write(1); //escreve o primeiro quadrante do simbolo fazedores
lcd.write(2); //escreve o segundo quadrante do simbolo fazedores
lcd.setCursor(2, 3); //aponta o cursor para coluna 2, linha 3
lcd.write(3); //escreve o terceiro quadrante do simbolo fazedores
lcd.write(4); //escreve o quarto quadrante do simbolo fazedores
lcd.print("fazedores.com "); //escreve no display com caracteres simples


lcd.setCursor(3, 0); //aponta o cursor para coluna 3, linha 0
lcd.print("Display 20x4"); //escreve no display com caracteres simples
lcd.setCursor(5, 1); // aponta o cursor para coluna 5, linha 1
lcd.print("Arduino "); //escreve no display com caracteres simples
lcd.setCursor(8, 2); //aponta o cursor para coluna 8, linha 2
lcd.write(6); //escreve o primeiro quadrante do simbolo do arduino
lcd.write(7); //escreve o segundo quadrante do simbolo do arduino

lcd.setCursor(18, 2); //aponta o cursor para coluna 18, linha 2
lcd.write(5); //escreve o emoticon feliz :)

}
 
void loop() {

}

É possível notar que os códigos são simples. O que eles fazem é construir alguns caracteres especiais( podendo ser em uma única célula ou mais) e escrever caracteres simples no display. Todo código é executado apenas uma vez, deixando as mensagens fixas no display.

Bom, agora é com você! O display LCD é simples e com certeza será muito útil em seus projetos, então Mãos a Obra. É hora de botar em prática o que aprendeu sobre este dispositivo. E se tiver dúvidas, não deixe de ir até o nosso fórum para tirá-las.

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