ESP32 学习笔记（07）· IIC 驱动 LCD1602 液晶屏

注：本系列为个人学习 ESP32 的记录，主要通过再记录的方式学习，参考和搬运转载极客侠 GeeksMan 的文章。

著作权归极客侠 GeeksMan 所有，基于 GPL 3.0 协议。原文链接：https://docs.geeksman.com/esp32/Arduino/01.esp32-arduino-intro.html

---

IIC 驱动 LCD1602 液晶屏幕

1. LCD1602 液晶屏

LCD1602 是很多单片机爱好者较早接触的字符型液晶显示器，所以，在这里花点时间是值得的。

1602 液晶屏的称呼来自于其显示的内容容量，其中的 16 代表每行的字符（数字或英文字符）数，02 代表屏幕一共两行，实际开发中根据需要显示信息的内容多少不但可以选用 1602 屏，还可以选用诸如 2004 屏等。如下图：

1602 液晶显示屏除了电源、地以外，有 3 个控制引脚 RS R/W E 和 8 个数据引脚 DB0-7。

2. 认识 IIC（I2C）接口

由于 1602 的管脚数过多，如果直接与 ESP32 开发板连接需要占用大量的 GPIO 管脚，不但容易造成资源浪费，连接也非常不方便。

因此实际使用时往往会给 1602 屏增加一块 IIC 驱动版，将 1602 的 16 个管脚连接到由 PCF8574T 作为主要芯片的驱动版上，将接口转换为 IIC 再连接开发板，具体情况如上图所示。

IIC 是一种硬件设备间常用的接口通讯协议，全称是 Inter-Integrated Circuit，也可以写为 I2C。他的设计时的理念是：信号线尽量少并且速率要尽量高。 信号线少，可以减少引脚占用，这对早期的芯片（引脚很少）的很重要。

使用 IIC 接口时一共需要连接四根线，包括：VCC、GND、SDA、SCL，其中 SDA 和 SCL 需要占用 GPIO 管脚，连接到开发板上任何一组 IIC 接口的对应管脚都可以。

标准的 I2C 需要两根信号线：

• SCL（Serial Clock）：时钟线，时钟都是有 master 提供的
• SDA（Serial Data）：双向数据线，发数据或者收数据（收发不能同时）

简单来说，只需要 2 根线，就可以对多台设备传输大量数据，减少单片机上 IO 口的占用。

硬件电路设计

将材料按照下图相连:

注意：

注意需要使用开发板上的 5V 电压，而不是 3.3V。真实环境下使用 3.3V 会无法显示或者显示很暗。

这里连接的这两个引脚可不是随便连接的，而是对应了 ESP32 芯片原理图，ESP32 的 I2C 引脚的 SDA 对应 D21，SCL 对应 D22，如图：

软件程序设计

我们可以了解 LiquidCrystal_I2C 库的使用：

1. LiquidCrystal_I2C(uint8_t addr, uint8_t cols, uint8_t rows)：构造函数，用于构造 LCD I2C 对象，参数：addr 是地址，默认的是 0x27，cols 是 LCD 显示的列数，rows 是 LCD 显示的函数；
2. void init()：初始化显示屏；
3. void clear()：清除 LCD 屏幕上内容，并将光标置于左上角；
4. void home()：将光标在定位在屏幕左上角；
5. void noBacklight() 与 void backlight()：是否开启背光；
6. print()：显示内容；
7. void leftToRight() 与 void rightToLeft()：控制文字显示的方向，默认是从左向右；
8. void noDisplay() 与 void display()：关闭显示或恢复显示（内容不会丢失）；
9. void setCursor(uint8_t col, uint8_t row)：设置光标的位置，列，行，基于 0；
10. void noCursor() 与 void cursor：显示与不显示光标，默认不显示；
11. void noBlink() 与 void blink()：光标是否闪烁，默认不闪烁。

现在，我们就可以写代码了。

1. 在屏幕上显示 Hello，world

了解了第三方库之后，我们先写一个最简单的程序，比如，在屏幕上显示 Hello, world，代码如下：

#include "LiquidCrystal_I2C.h"


// 设置 LCD1602 的地址，列数，行数
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

void setup()
{
  // 初始化 LCD 对象
  lcd.init();
 
  // 打印内容
  lcd.backlight();
  lcd.print("Hello, world!");
}

void loop()
{
}

2. 读取串口输入内容

在这个程序中，我们需要用到串口的另外两个方法 Serial.available() 与 Serial.read():

1. Serial.available()：返回串口缓冲区中当前剩余的字符个数。一般用这个函数来判断串口的缓冲区有无数据，当 Serial.available()>0 时，说明串口接收到了数据，可以读取；
2. Serial.read() 指从串口的缓冲区取出并读取一个 Byte 的数据，比如有设备通过串口向 Arduino 发送数据了，我们就可以用 Serial.read() 来读取发送的数据。

//使用`LiquidCrystal_I2C` 库
#include "LiquidCrystal_I2C.h"


// 设置 LCD1602 的地址，列数，行数
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);  

void setup()
{
  // 初始化 LCD 对象
  lcd.init(); 
  // 开启背光
  lcd.backlight();
  // 开启串口通信
  Serial.begin(9600);
}

void loop()
{
  // 检测是否有串口输入
  if (Serial.available()) {
    // 延时以等待所有数据传输完成
    delay(100);
    // 清屏
    lcd.clear();
    // 反复读取串口的数据并在 LCD1602 屏幕上显示，直到数据读完
    while (Serial.available() > 0) {
      lcd.write(Serial.read());
    }
  }
}

---

系列导航：返回目录索引 ｜ 上一篇：06. 数模转换器 ADC 实验 ｜ 下一篇：08. SPI 驱动 OLED 液晶屏（上）：Adafruit_SSD1306 库