При создании устройства, питающегося от аккумулятора, и при необходимости работы от одного заряда в течение нескольких недель, а то и нескольких месяцев, такого как метеостанция, например, необходимо что-то похожее на ЖК‑дисплей от телефона Nokia 5110 с разрешением 84×84 и низким энергопотреблением.
В этом руководстве покажем как управлять этим дисплеем посредством платформы Arduino, что позволит создать устройство с более долгой работой от одного заряда аккумулятора.
Дисплей Nokia 5110 — это, по сути, графический дисплей, который может пригодиться во многих случаях. Изначально он предназначался для работы в качестве экрана сотовых телефонов и в 90‑х использовался во многих мобильниках.
Поскольку мы собираемся просто управлять дисплеем, для этого руководства нам не понадобятся датчики. При этом нам нужны компоненты, перечисленные ниже, включая сам дисплей Nokia 5110 — мы покажем, как работать с ним посредством платы Arduino.
Соедините элементы, как показано на нижеследующей схеме, созданной с помощью программы Fritzing (полный обзор программы по ссылке).
В дисплее используется контроллер КМОП PCD8544 с низким энергопотреблением, который управляет графическим ЖК‑дисплеем с разрешением 84×48. Ещё одним преимуществом этого дисплея является его цена – он очень дешёвый.
Штыревой разъём можно подсоединить к дисплею с двух сторон. Вы можете припаять разъём с любой стороны, так чтобы дисплей прочно держался на макетной плате. Оптимальным напряжениям для питания дисплея будет 3,3 В.
Для включения подсветки необходимо соединить соответствующий вывод (BL — Back Light) с землёй, а для выключения — с питанием VCC.
На всякий случай таблица подключения выводов дисплея и платы (согласно схеме), используемая именно в этом проекте, приведена ниже:
| LCD Nokia 5110 | Arduino |
| Pin 1(RST) | D12 |
| Pin 2(CE) | D11 |
| Pin 3(DC) | D10 |
| Pin 4(DIN) | D9 |
| Pin 5(CLK) | D8 |
| Pin 6(VCC) | VCC |
| Pin 7(LIGHT) | GND |
| Pin 8(GND) | GND |
Подключив все необходимое, давайте перейдём к коду.
Перед написанием кода для этого проекта сначала необходимо скачать графическую библиотеку LCD5110_Graph, созданную в рамках проекта Rinky-Dink Electronics. Библиотека делает наиболее трудную часть работы и значительно облегчает управление ЖК‑дисплеем. Скачать архив LCD5110_Graph можно по ссылке. Затем распакуйте его и переименуйте разархивированную папку на, например, «LCD5110». Скопируйте эту папку в папку, где хранятся библиотеки для среды разработки Arduino IDE, и после этого запустите среду.
Выберите пункт меню «File > Examples > LCD5110» («Файл > Примеры > LCD5110»). Так как мы используем плату Arduino Mega, после нажатия «LCD5110» выберите в выпадающем меню пункт «Arduino (AVR) > LCD_Graph_Demo».
Давайте разделим код на части и посмотрим, что они делают.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
// It is assumed that the LCD module is connected to // the following pins using a levelshifter to get the // correct voltage to the module. // SCK - Pin 8 // MOSI - Pin 9 // DC - Pin 10 // RST - Pin 11 // CS - Pin 12 // |
В коде нам необходимо изменить всего пару вещей. Из вышеприведённого комментария видно, что вывод RST дисплея подсоединяется к выводу 11, но в нашем случае мы подключаем его к выводу 12 платы Arduino Mega. Также необходимо изменить соединение вывода CS с вывода 12 на 11.
В первой строке после комментария включается библиотека LCD5110, и после этого создаётся объект myGLCD, причём передаваемые числа — это номера выводов, к которым подключается ЖК‑дисплей. Последние два числа относятся к выводам RST и CS, их мы изменили, как оговаривалось выше.
|
1 2 3 |
#include "LCD5110_Graph.h" LCD5110 myGLCD(8,9,10,12,11); |
После этого мы переходим к функции настройки. В функции setup() метод InitLCD используется для инициализации дисплея и принимает в качестве параметра контраст дисплея. Значение контраста задаётся в диапазоне 0–127, и поскольку мы не отправили значение, принимается значение по умолчанию 70.
Следующим вызывается метод setFont, настраивающий стиль шрифта на smallFont (мелкий шрифт). И наконец функция randomSeed инициализирует генератор случайных чисел, который использует (analogRead) в качестве случайных входных данных вход неподключённого вывода.
|
1 2 3 4 5 6 |
void setup() { myGLCD.InitLCD(); myGLCD.setFont(SmallFont); randomSeed(analogRead(7)); } |
В функции loop() в первой строке очищается буфер экрана посредством метода clrScr. Метод drawBitmap используется для начертания логотипа Arduino (arduino_logo) — это логотип помещается в буфер экрана при вызове метода. Метод update используется для переноса изображения из буфера на экран, затем мы ждём 2 секунды перед тем, как снова очистить буфер.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
myGLCD.clrScr(); myGLCD.drawBitmap(0, 0, arduino_logo, 84, 48); myGLCD.update(); delay(2000); myGLCD.clrScr(); myGLCD.print("LCD5110_Graph", CENTER, 0); myGLCD.print("DEMO", CENTER, 20); |
Далее рисуется прямоугольник посредством метода drawRect. Линии рисуются посредством метода drawLine, расположенного внутри цикла. Метод принимает четыре параметра (x1, y1, x2, y2). Шрифт меняется на tinyFont (крошечный шрифт), затем мы печатаем на экране текст и используем метод update, чтобы вывести содержимое строчного буфера на экран. Далее — задержка на 5 секунд перед очисткой экрана.
Большинство функций в этом проекте имеют имена, которые говорят сами за себя. Например, нет необходимости объяснять, что метод myGLCD.drawLine рисует линию.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 |
myGLCD.drawRect(28, 18, 56, 28); for (int i=0; i<6; i++) { myGLCD.drawLine(57, 18+(i*2), 83-(i*3), 18+(i*2)); myGLCD.drawLine((i*3), 28-(i*2), 28, 28-(i*2)); } myGLCD.setFont(TinyFont); myGLCD.print("(C)2015 by", CENTER, 36); myGLCD.print("Henning Karlsen", CENTER, 42); myGLCD.update(); delay(5000); myGLCD.clrScr(); |
Вот весь код для проекта. Это пример LCD5110_Graph_Demo из библиотеки. Как его получить, описано выше в начале этого раздела.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 |
// LCD5110_Graph_Demo // Copyright (C)2015 Rinky-Dink Electronics, Henning Karlsen. All right reserved // web: http://www.RinkyDinkElectronics.com/ // // This program is a demo of most of the functions // in the library. // // This program requires a Nokia 5110 LCD module. // // It is assumed that the LCD module is connected to // the following pins using a levelshifter to get the // correct voltage to the module. // SCK - Pin 8 // MOSI - Pin 9 // DC - Pin 10 // RST - Pin 11 // CS - Pin 12 // #include "LCD5110_Graph.h" LCD5110 myGLCD(8,9,10,12,11); extern uint8_t SmallFont[]; extern uint8_t arduino_logo[]; extern unsigned char TinyFont[]; extern uint8_t The_End[]; extern uint8_t pacman1[]; extern uint8_t pacman2[]; extern uint8_t pacman3[]; extern uint8_t pill[]; float y; uint8_t* bm; int pacy; void setup() { myGLCD.InitLCD(); myGLCD.setFont(SmallFont); randomSeed(analogRead(7)); } void loop() { myGLCD.clrScr(); myGLCD.drawBitmap(0, 0, arduino_logo, 84, 48); myGLCD.update(); delay(2000); myGLCD.clrScr(); myGLCD.print("LCD5110_Graph", CENTER, 0); myGLCD.print("DEMO", CENTER, 20); myGLCD.drawRect(28, 18, 56, 28); for (int i=0; i<6; i++) { myGLCD.drawLine(57, 18+(i*2), 83-(i*3), 18+(i*2)); myGLCD.drawLine((i*3), 28-(i*2), 28, 28-(i*2)); } myGLCD.setFont(TinyFont); myGLCD.print("(C)2015 by", CENTER, 36); myGLCD.print("Henning Karlsen", CENTER, 42); myGLCD.update(); delay(5000); myGLCD.clrScr(); for (int i=0; i<48; i+=2) { myGLCD.drawLine(0, i, 83, 47-i); myGLCD.update(); } for (int i=83; i>=0; i-=2) { myGLCD.drawLine(i, 0, 83-i, 47); myGLCD.update(); } delay(2000); myGLCD.clrScr(); myGLCD.drawRect(0, 0, 83, 47); for (int i=0; i<48; i+=4) { myGLCD.drawLine(0, i, i*1.75, 47); myGLCD.update(); } for (int i=0; i<48; i+=4) { myGLCD.drawLine(83, 47-i, 83-(i*1.75), 0); myGLCD.update(); } delay(2000); myGLCD.clrScr(); for (int i=0; i<8; i++) { myGLCD.drawRoundRect(i*3, i*3, 83-(i*3), 47-(i*3)); myGLCD.update(); } delay(2000); myGLCD.clrScr(); for (int i=0; i<17; i++) { myGLCD.drawCircle(41, 23, i*3); myGLCD.update(); } delay(2000); myGLCD.clrScr(); myGLCD.drawRect(0, 0, 83, 47); myGLCD.drawLine(0, 23, 84, 23); myGLCD.drawLine(41, 0, 41, 47); for (int c=0; c<4; c++) { for (int i=0; i<84; i++) { y=i*0.017453292519943295769236907684886; myGLCD.invPixel(i, (sin(y*6)*20)+23); myGLCD.update(); delay(20); } } delay(2000); for (int pc=0; pc<3; pc++) { pacy=random(0, 28); for (int i=-20; i<84; i++) { myGLCD.clrScr(); for (int p=4; p>((i+20)/20); p--) myGLCD.drawBitmap(p*20-8, pacy+7, pill, 5, 5); switch(((i+20)/3) % 4) { case 0: bm=pacman1; break; case 1: bm=pacman2; break; case 2: bm=pacman3; break; case 3: bm=pacman2; break; } myGLCD.drawBitmap(i, pacy, bm, 20, 20); myGLCD.update(); delay(25); } } for (int i=0; i<25; i++) { myGLCD.clrScr(); myGLCD.drawBitmap(0, i-24, The_End, 84, 24); myGLCD.update(); delay(100); } myGLCD.setFont(SmallFont); myGLCD.print("Runtime (ms):", CENTER, 32); myGLCD.printNumI(millis(), CENTER, 40); myGLCD.update(); for (int i=0; i<5; i++) { myGLCD.invert(true); delay(1000); myGLCD.invert(false); delay(1000); } } |
Подключите плату к ПК. Обязательно должны быть выбраны правильные плата и последовательный COM-порт. Это можно сделать в меню «Tools» («Инструменты»), после чего необходимо нажать «Upload» («Загрузка»).
После загрузки кода вы должны получить результат, как на нижеприведённом рисунке.
Сработало, как должно? Ура!!!
Увидимся в следующий раз. Не забывайте писать комментарии и задавать вопросы.
Код является примером для библиотеки, поэтому, пожалуй, нет смысла прикреплять его сюда ещё раз.
Вольтик
1 комментарий. Оставить новый
На сколько я помню, контроллер PCD8544 питается от 3.3В и логические выводы так же не толерантны к 5 вольтам, так что соединять Ардуину надо через преобразователь уровней (микросхема или резисторы на 10К), либо использовать 3-х вольтовую Ардуину.