树莓派使用Python控制LCD1602模块

本文将介绍使用Python通过树莓派控制LCD1602,LCD1602液晶模块相当便宜,关键是它很容易与树莓派(Raspberry Pi)进行接口连接。LCD1602模块有16个引脚,但是我们只需要在树莓派上使用6个GPIO引脚就可完成连接。

大部分的LCD 16×2 模块都采用日立HD44780 LCD控制器作为主控。这使得LCD 1602模块的兼容性非常好,几乎能买到的模块它的工作方式都是一样的。在网上有很多不同背光颜色的模块可以选择。本文采用的是蓝色背光的模块。

LCD 16×2 液晶模块的引脚定义

如上图,这就是LCD 16×2 液晶模块的引脚定义,正如前面所说的,大部分的1602模块的引脚都是一样的。深入了解可阅读: 1602 LCD液晶屏引脚定义图

通常模块需要8条数据线来提供0-7 Bits的数据。幸运的是,该模块可以设置为“4 Bits”模式,允许我们以4 Bits的两个小块来发送数据。这个特性太有用了,因为它可以减少LCD 1602与树莓派交互时的GPIO接口数量。以下是如何连接LCD和树莓派的接口信息:

LCD 引脚 LCD引脚定义 Pi 引脚定义 Pi 引脚
01 GND GND P1-06
02 +5V +5V P1-02
03 对比度 GND P1-06
04 RS GPIO7 P1-26
05 RW GND P1-06
06 E GPIO8 P1-24
07 Data 0
08 Data 1
09 Data 2
10 Data 3
11 Data 4 GPIO25 P1-22
12 Data 5 GPIO24 P1-18
13 Data 6 GPIO23 P1-16
14 Data 7 GPIO18 P1-12
15 +5V 跨接 560欧
16 GND P1-06

注:RW引脚控制LCD模块进入读或写模式,我们想要把数据发送到LCD模块,但不想把数据发送到树莓派,因此我们把这个引脚接地。同时,树莓派的GPIO引脚是不支持5V电压的,将RW引脚接地,可以确保LCD模块不会将数据针脚拉到5V,避免对树莓派GPIO针脚造成损坏。

Raspberry Pi 连接 LCD 1602的电路图

为了能够控制LCD模块的对比度,我们可以调整引脚3的电压,范围是在0到5V之间。本文中,我们把这个引脚接地。LCD模块的引脚15,为模块提供5V的背光电压。为了安全本文直接把一个560欧的电阻和这个引脚传接起来了。

线路检查

第一次启动电路之前,最好按如下内容检查一下线路:

  1. LCD的引脚1 (GND), 引脚3(对比度),引脚5 (RW)和引脚16 (LED -)应该接地。
  2. LCD的引脚2应该接5V。引脚15应该有一个电阻串联到5V上,目的是保护背光电路。
  3. LCD的引脚7-10不接。
  4. LCD的引脚 11-14连接到树莓派的GPIO接口。

Python代码

#!/usr/bin/python
#import
import RPi.GPIO as GPIO
import time
 
# Define GPIO to LCD mapping
LCD_RS = 7
LCD_E  = 8
LCD_D4 = 25
LCD_D5 = 24
LCD_D6 = 23
LCD_D7 = 18
 
# Define some device constants
LCD_WIDTH = 16    # Maximum characters per line
LCD_CHR = True
LCD_CMD = False
 
LCD_LINE_1 = 0x80 # LCD RAM address for the 1st line
LCD_LINE_2 = 0xC0 # LCD RAM address for the 2nd line
 
# Timing constants
E_PULSE = 0.0005
E_DELAY = 0.0005
 
def main():
  # Main program block
  GPIO.setwarnings(False)
  GPIO.setmode(GPIO.BCM)       # Use BCM GPIO numbers
  GPIO.setup(LCD_E, GPIO.OUT)  # E
  GPIO.setup(LCD_RS, GPIO.OUT) # RS
  GPIO.setup(LCD_D4, GPIO.OUT) # DB4
  GPIO.setup(LCD_D5, GPIO.OUT) # DB5
  GPIO.setup(LCD_D6, GPIO.OUT) # DB6
  GPIO.setup(LCD_D7, GPIO.OUT) # DB7
 
  # Initialise display
  lcd_init()
 
  while True:
 
    # Send some test
    lcd_string("Rasbperry Pi",LCD_LINE_1)
    lcd_string("16x2 LCD Test",LCD_LINE_2)
 
    time.sleep(3) # 3 second delay
 
    # Send some text
    lcd_string("1234567890123456",LCD_LINE_1)
    lcd_string("abcdefghijklmnop",LCD_LINE_2)
 
    time.sleep(3) # 3 second delay
 
    # Send some text
    lcd_string("Basemu.com",LCD_LINE_1)
    lcd_string("Welcome",LCD_LINE_2)
 
    time.sleep(3)
 
    # Send some text
    lcd_string("Welcome to",LCD_LINE_1)
    lcd_string("Basemu.com",LCD_LINE_2)
 
    time.sleep(3)
 
def lcd_init():
  # Initialise display
  lcd_byte(0x33,LCD_CMD) # 110011 Initialise
  lcd_byte(0x32,LCD_CMD) # 110010 Initialise
  lcd_byte(0x06,LCD_CMD) # 000110 Cursor move direction
  lcd_byte(0x0C,LCD_CMD) # 001100 Display On,Cursor Off, Blink Off
  lcd_byte(0x28,LCD_CMD) # 101000 Data length, number of lines, font size
  lcd_byte(0x01,LCD_CMD) # 000001 Clear display
  time.sleep(E_DELAY)
 
def lcd_byte(bits, mode):
  # Send byte to data pins
  # bits = data
  # mode = True  for character
  #        False for command
 
  GPIO.output(LCD_RS, mode) # RS
 
  # High bits
  GPIO.output(LCD_D4, False)
  GPIO.output(LCD_D5, False)
  GPIO.output(LCD_D6, False)
  GPIO.output(LCD_D7, False)
  if bits&0x10==0x10:
    GPIO.output(LCD_D4, True)
  if bits&0x20==0x20:
    GPIO.output(LCD_D5, True)
  if bits&0x40==0x40:
    GPIO.output(LCD_D6, True)
  if bits&0x80==0x80:
    GPIO.output(LCD_D7, True)
 
  # Toggle 'Enable' pin
  lcd_toggle_enable()
 
  # Low bits
  GPIO.output(LCD_D4, False)
  GPIO.output(LCD_D5, False)
  GPIO.output(LCD_D6, False)
  GPIO.output(LCD_D7, False)
  if bits&0x01==0x01:
    GPIO.output(LCD_D4, True)
  if bits&0x02==0x02:
    GPIO.output(LCD_D5, True)
  if bits&0x04==0x04:
    GPIO.output(LCD_D6, True)
  if bits&0x08==0x08:
    GPIO.output(LCD_D7, True)
 
  # Toggle 'Enable' pin
  lcd_toggle_enable()
 
def lcd_toggle_enable():
  # Toggle enable
  time.sleep(E_DELAY)
  GPIO.output(LCD_E, True)
  time.sleep(E_PULSE)
  GPIO.output(LCD_E, False)
  time.sleep(E_DELAY)
 
def lcd_string(message,line):
  # Send string to display
 
  message = message.ljust(LCD_WIDTH," ")
 
  lcd_byte(line, LCD_CMD)
 
  for i in range(LCD_WIDTH):
    lcd_byte(ord(message[i]),LCD_CHR)
 
if __name__ == '__main__':
 
  try:
    main()
  except KeyboardInterrupt:
    pass
  finally:
    lcd_byte(0x01, LCD_CMD)
    lcd_string("Goodbye!",LCD_LINE_1)
    GPIO.cleanup()

将Python代码复制保存为“lcd1602_rpi.py”,然后可以使用命令:

sudo lcd1602_rpi.py

如果使用上面这段代码,唯一需要更改的是GPIO 引脚的映射关系,这需要你确定你是用的具体是哪些 GPIO引脚。可查阅: 树莓派3的外围I/O数据接口效果如下图:

树莓派控制LCD1602

补充说明:当向LCD发送命令时,RS为低电平,而发送字符时RS为高电平。RW总是为低电平,以确保我们只向模块输入数据。8 bit 字节一次发送4 bits,分别是前4 bits和后4 bits。你还可以在代码中添加延迟时间,这样可以确保LCD模块能够在信号更改时及时作出响应。以上代码采用的是 Python 2 完成。

调试时,尝试将E_PULSE和E_DELAY的参数从0.0005调整为0.001。有的LCD模块对这个时间很敏感,如果太小可能不会启动。对比度调节,可以把对比度针脚的电压调整到0V和3.3V之间。

 

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