Файл: Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине Основы электротехники в робототехнике.docx

---

3.2 Подключение LED индикатора с TM1637

Часто проекты требуют от нас вывода данных с различных датчиков и устройств в монитор порта или же на дисплей, например, для вывода данных с датчика температуры. Многие из вас уже знакомы с бюджетным дисплеем LCD 1602, подключаемым с помощью i2c интерфейса.

Но существуют также и LED дисплеи. С их помощью можно выводить те же данные, но в более удобном формате: за счет большего размера дисплея данные легче считывать, а еще с их помощью можно создать проект наподобие настоящих часов!

В данном задании разберем устройство LED индикатора TM1637, научимся подключать его к Arduino и писать программный код для работы с ним!

Для реализации проекта потребуются следующие компоненты:

• 
  Arduino Uno R3
  
• 
  Семисегментный индикатор TM1637
  
• 
  Макетная плата на 400 точек
  
• 
  Набор макетных проводов “папа-мама”
  

ОБЗОР МОДУЛЯ



Модуль представляет собой небольшую плату, на которой установлен LED 4-х разрядный семисегментный дисплей на основе одноименного i2c драйвера TM1637.

Внешне конструкция довольно простая, и на этом останавливаться сильно не будем. Разве что, можно отметить, что продается модуль иногда и в качестве 8-разрядной версии, которая будет занимать больше выводов для подключения к Arduino.

Также на некоторых дисплеях, например от RobotDyn, на дисплее имеется также и часовой разделитель в виде двоеточия. Именно поэтому очень широкое применение индикатор TM1637 нашел в DIY часах на Arduino.
Схема подключения
Благодаря наличию i2c интерфейса на борту, подключается модуль очень просто – с помощью четырех контактов. Два из них отвечают за питание и подключаются к выводам 5V и Gnd на панели Power нашего контроллера; два других, называются они CLK и DIO, подключатся к цифровым выводам, например 3 и 2, соответственно.

Визуальная схема подключения, для вашего удобства, изображена на картинке справа:



Подключение в arduino ide

---

Перед тем, как начинать писать программный код, а затем уже и ломать голову над более сложными проектами, необходимо загрузить специализированную библиотеку для нашего дисплея – tm1637.h: СКАЧАТЬ

Одновременно с загруженной библиотекой в папке «примеры» появятся три новых кода для ознакомления и проверки работоспособности. Познакомимся с одним из них.

Приведенный ниже код выводит на дисплей любые 4 символа, которые мы пропишем перед компиляцией, а также включает и выключает часовой разделитель с задержкой в 1 секунду (1000 миллисекунд):

Код для вывода на дисплей любых 4 символов

#include "TM1637.h"   // Подключаем библиотеку для работы с модулем

int8_t DispMSG[] = {1, 2, 3, 4};   // Настройка символов для последующего вывода на дислей

//Определяем пины для подключения к плате Arduino

#define CLK 3

#define DIO 2

//Создаём объект класса TM1637, в качестве параметров

//передаём номера пинов подключения

TM1637 tm1637(CLK, DIO);

void setup()

{

  //Инициализация модуля

  tm1637.init();

  //Установка яркости горения сегментов

  /*

     BRIGHT_TYPICAL = 2 Средний

     BRIGHT_DARKEST = 0 Тёмный

     BRIGHTEST = 7      Яркий

  */

  tm1637.set(BRIGHT_TYPICAL);

}

void loop()

{

  //Задание на включение разделителя

  tm1637.point(true);

  //Выводим массив на дисплей

  tm1637.display(DispMSG);

  //Задержка

  delay(1000);

  //Задание на выключение разделителя

  tm1637.point(false);

  //Выводим массив на дисплей

  tm1637.display(DispMSG);

  //Задержка

  delay(1000);

}

После загрузки и успешной компиляции данного кода, мы увидим цифры 1, 2, 3, 4 на LED экране.

---

3.3 Подключение LCD 1602 (HD44780) к Arduino

LCD дисплеи размерности 1602, на базе контроллера HD44780, являются одними из самых простых, доступных и востребованных дисплеев для разработки различных электронных устройств. Его можно встретить как и в устройствах собранных на коленке, так и в промышленных устройствах, таких, как например, автоматы для приготовления кофе. На базе данного дисплея собраны самые популярные модули и шилды в тематике Arduino такие как LCD I2C модуль и LCD Keypad Shield.

В данном задании мы научимся как его подключить к Arduino и вывести информацию.



 

Данные дисплеи имеют два исполнения: желтая подсветка с черными буквами либо, что встречается чаще, синюю подсветку с белыми буквами. 

Размерность дисплеев на контроллере HD44780 может быть различной, управляться они будут одинаково. Самые распространенные размерности 16x02 (т.е. по 16 символов в двух строках) либо 20x04. Разрешение же самих символов - 5x8 точек.

Большинство дисплеев не имеют поддержку кириллицы, имеют её лишь дисплеи с маркировкой CTK.

 Выводы дисплея:

На дисплее имеется 16pin разъем для подключения. Выводы промаркированы на тыльной стороне платы.

1 (VSS) - Питание контроллера (-)
2 (VDD) - Питание контроллера (+)
3 (VO) - Вывод управления контрастом
4 (RS) - Выбор регистра 
5 (R/W) - Чтение/запись ( режим записи при соединении с землей)
6 (E) - Еnable (строб по спаду) 
7-10 (DB0-DB3) - Младшие биты 8-битного интерфейса
11-14 (DB4-DB7) - Старшие биты интерфейса
15 (A) - Анод (+) питания подсветки
16 (K) - Катод (-) питания подсветки



 Режим самотестирования:

Перед попытками подключения и вывода информации, было бы неплохо узнать рабочий дисплей или нет. Для этого необходимо подать напряжение на сам контроллер (VSS и VDD), запитать подсветку (

---

A и K), а также настроить контрастность.

Для настройки контрастности следует использовать потенциометр на 10 кОм. Каким он будет по форме - не важно. На крайние ноги подается +5V и GND, центральная ножка соединяется с выводом VO

После подачи питания на схему необходимо добиться правильного контраста, если он будет настроен неверно, то на экране ничего не будет отображаться. Для настройки контраста следует поиграться с потенциометром.

При правильной сборке схемы и правильной настройке контраста, на экране должна заполниться прямоугольниками верхняя строка.

Вывод информации:

Для работы дисплея используется встроенная с среду Arduino IDE библиотека LiquidCrystal.h

 

 Функционал библиотеки

 

Сам же дисплей может работать в двух режимах:

• 8-битный режим - для этого используются и младшие и старшие биты (BB0- DB7)

• 4-битный режим - для этого используются и только младшие биты (BB4- DB7)

 

Использование 8-битного режима на данном дисплее не целесообразно. Для его работы требуется на 4 ноги больше, а выигрыша в скорости практически нет т.к. частота обновления данного дисплея упирается в предел < 10раз в секунду.

Для вывода текста необходимо подключить выводы RS, E, DB4, DB5, DB6, DB7 к выводам контроллера. Их можно подключать к любым пинам Arduino, главное в коде задать правильную последовательность.





  Пример программного кода:
//Тестировалось на Arduino IDE 1.0.5
#include <LiquidCrystal.h> // Лобавляем необходимую библиотеку

LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2); // (RS, E, DB4, DB5, DB6, DB7)
void setup(){

  lcd.begin(16, 2); // Задаем размерность экрана

---