Arduinoの基礎 - SC1602のソースを表示

== 概要 ==
ArduinoにLCD(SC1602)を接続して、文字を表示する。<br>
<br>
<center>
{| class="wikitable" | style="background-color:#fefefe;"
|- 
! colspan="3"; style="background-color:#44CC99;" | 参考書
|- style="text-align: center;"
| style="width: 33%"| <center><html><a href="https://www.amazon.co.jp/dp/B083DT6181?th=1&psc=1&linkCode=ll1&tag=presire22-22&linkId=4c7c111599ad42a41a8b978a99f0663f&language=ja_JP&ref_=as_li_ss_tl" target="_blank"><img style="width: 250px; height: auto;" src="https://m.media-amazon.com/images/I/61P+FnH6pQL._AC_SL1000_.jpg" ></a></html><br>[https://www.amazon.co.jp/dp/B083DT6181?th=1&psc=1&linkCode=ll1&tag=presire22-22&linkId=4c7c111599ad42a41a8b978a99f0663f&language=ja_JP&ref_=as_li_ss_tl KKHMF 1602 LCDモジュール バックライト付き 2個]</center>
| style="width: 33%"| <center><html><a href="https://www.amazon.co.jp/EasyWordMall-1602-%E3%83%96%E3%83%A9%E3%83%83%E3%82%AF-%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%82%BF%E3%83%95%E3%82%A7%E3%83%BC%E3%82%B9-%E3%83%A2%E3%82%B8%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%83%AB/dp/B010Q000V2?dib=eyJ2IjoiMSJ9.G0BbjTkXGSM4_aX7BFMMQ90LA6JK7_T1Ece8nH7pkaHrSDkR8e65sq0pzi9kcHuf2jq0UErLiS1nudS75mzyhAAEjPTPwLJoLt31eJxTrJCd6VT99t9Xp866zltM2DkhQ82zAgXbRqGTz171liS7JpJJvLI_uoyY4Z4qQ-FJ6RiEmHsCvFJT0ItQxTMm7-OFc8aDkQ_gWBCAr98t2ZG427YCmEc8X_3FWNE367rFnfGfjMEMT2aj3PShNU9t6wMQG_wEmolaVvxPYqsoRWv3swExiL97TF7LroobmUnH19I.7Jkjvcv0KulPiV5iFANIuQq9Ry6T37lWIBNSopYUEWk&dib_tag=se&keywords=1602%2BLCD%2BI2C&qid=1715695704&sr=8-4&th=1&linkCode=ll1&tag=presire22-22&linkId=5b78bcb84de022d27f95c4aa8526aacd&language=ja_JP&ref_=as_li_ss_tl" target="_blank"><img style="width: 250px; height: auto;" src="https://m.media-amazon.com/images/I/41wdzc119eL._AC_.jpg" /></a></html><br>[https://www.amazon.co.jp/EasyWordMall-1602-%E3%83%96%E3%83%A9%E3%83%83%E3%82%AF-%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%82%BF%E3%83%95%E3%82%A7%E3%83%BC%E3%82%B9-%E3%83%A2%E3%82%B8%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%83%AB/dp/B010Q000V2?dib=eyJ2IjoiMSJ9.G0BbjTkXGSM4_aX7BFMMQ90LA6JK7_T1Ece8nH7pkaHrSDkR8e65sq0pzi9kcHuf2jq0UErLiS1nudS75mzyhAAEjPTPwLJoLt31eJxTrJCd6VT99t9Xp866zltM2DkhQ82zAgXbRqGTz171liS7JpJJvLI_uoyY4Z4qQ-FJ6RiEmHsCvFJT0ItQxTMm7-OFc8aDkQ_gWBCAr98t2ZG427YCmEc8X_3FWNE367rFnfGfjMEMT2aj3PShNU9t6wMQG_wEmolaVvxPYqsoRWv3swExiL97TF7LroobmUnH19I.7Jkjvcv0KulPiV5iFANIuQq9Ry6T37lWIBNSopYUEWk&dib_tag=se&keywords=1602%2BLCD%2BI2C&qid=1715695704&sr=8-4&th=1&linkCode=ll1&tag=presire22-22&linkId=5b78bcb84de022d27f95c4aa8526aacd&language=ja_JP&ref_=as_li_ss_tl KKHMF 1602 LCD ブラック IIC/I2Cモジュール]</center>
| style="width: 34%"| <center><html><a href="https://www.amazon.co.jp/WayinTop-%E3%83%87%E3%82%A3%E3%82%B9%E3%83%97%E3%83%AC%E3%82%A4%E3%83%A2%E3%82%B8%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%83%AB-16%C3%972%E3%82%AD%E3%83%A3%E3%83%A9%E3%82%AF%E3%82%BF-%E3%83%90%E3%83%83%E3%82%AF%E3%83%A9%E3%82%A4%E3%83%88%E4%BB%98%E3%81%8D-%E3%82%B7%E3%83%AA%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%82%BF%E3%83%BC%E3%83%95%E3%82%A7%E3%82%A4%E3%82%B9/dp/B07WTMXRTQ?dib=eyJ2IjoiMSJ9.G0BbjTkXGSM4_aX7BFMMQ90LA6JK7_T1Ece8nH7pkaHrSDkR8e65sq0pzi9kcHuf2jq0UErLiS1nudS75mzyhAAEjPTPwLJoLt31eJxTrJCd6VT99t9Xp866zltM2DkhQ82zAgXbRqGTz171liS7JpJJvLI_uoyY4Z4qQ-FJ6RiEmHsCvFJT0ItQxTMm7-OFc8aDkQ_gWBCAr98t2ZG427YCmEc8X_3FWNE367rFnfGfjMEMT2aj3PShNU9t6wMQG_wEmolaVvxPYqsoRWv3swExiL97TF7LroobmUnH19I.7Jkjvcv0KulPiV5iFANIuQq9Ry6T37lWIBNSopYUEWk&dib_tag=se&keywords=1602+LCD+I2C&qid=1715695704&sr=8-7&linkCode=ll1&tag=presire22-22&linkId=eddf740dad0d30ae93bdba12d550ad59&language=ja_JP&ref_=as_li_ss_tl" target="_blank"><img style="width: 250px; height: auto;" src="https://m.media-amazon.com/images/I/61KVH3HkqQL._AC_SL1001_.jpg" /></a></html><br>[https://www.amazon.co.jp/WayinTop-%E3%83%87%E3%82%A3%E3%82%B9%E3%83%97%E3%83%AC%E3%82%A4%E3%83%A2%E3%82%B8%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%83%AB-16%C3%972%E3%82%AD%E3%83%A3%E3%83%A9%E3%82%AF%E3%82%BF-%E3%83%90%E3%83%83%E3%82%AF%E3%83%A9%E3%82%A4%E3%83%88%E4%BB%98%E3%81%8D-%E3%82%B7%E3%83%AA%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%82%BF%E3%83%BC%E3%83%95%E3%82%A7%E3%82%A4%E3%82%B9/dp/B07WTMXRTQ?dib=eyJ2IjoiMSJ9.G0BbjTkXGSM4_aX7BFMMQ90LA6JK7_T1Ece8nH7pkaHrSDkR8e65sq0pzi9kcHuf2jq0UErLiS1nudS75mzyhAAEjPTPwLJoLt31eJxTrJCd6VT99t9Xp866zltM2DkhQ82zAgXbRqGTz171liS7JpJJvLI_uoyY4Z4qQ-FJ6RiEmHsCvFJT0ItQxTMm7-OFc8aDkQ_gWBCAr98t2ZG427YCmEc8X_3FWNE367rFnfGfjMEMT2aj3PShNU9t6wMQG_wEmolaVvxPYqsoRWv3swExiL97TF7LroobmUnH19I.7Jkjvcv0KulPiV5iFANIuQq9Ry6T37lWIBNSopYUEWk&dib_tag=se&keywords=1602+LCD+I2C&qid=1715695704&sr=8-7&linkCode=ll1&tag=presire22-22&linkId=eddf740dad0d30ae93bdba12d550ad59&language=ja_JP&ref_=as_li_ss_tl WayinTop 1602 LCD バックライト付き + IIC/I2Cモジュール]</center>
|}
</center>
<br><br>

== LCDに文字を表示する ==
==== SC1602とは ====
SC1602の定格とピン配置は下図の通りである。<br>
ピン番号が1から順番に、VSS, VDD, ...と表示している。<br>
[[ファイル:Arduino SC1602 01.png|フレームなし|中央]]
[[ファイル:Arduino SC1602 02.png|フレームなし|中央]]
<br>
==== ArduinoとLCDを接続する ====
SC1602への接続方法を以下に記載する。<br>
<br>
まず、電源は1番ピン～3番ピン、V<small>SS</small>とV<small>0</small>はGnd、V<small>DD</small>は+5.0[V]、バックライトの電源は15番ピン～16番ピン、<br>
LED+(A)は+5.0[V]、 LED-(K)はGndにそれぞれ接続する。<br>
5番ピンのR/Wは、LCDに表示(書き込み)を行うので、Gndに接続する。<br>
7番ピン～10番ピンのDB0 - DB3は、4ビットで操作する(DB5 - DB8だけで制御する)ので使用しない。<br>
その他のピンは、Arduinoへ接続する。<br>
[[ファイル:Arduino SC1602 03.png|フレームなし|中央]]
<br>
次の表と図を参考に接続する。<br>
<center>
{| class="wikitable"
|-
! LCDピン !! Arduinoピン !! 説明
|-
| RS || 4 || Register Select Signal
|-
| E || 6 || Operation (データ R/W) Enable Signal
|-
| DB4 || 10 || Data Bus Line
|-
| DB5 || 11 || Data Bus Line
|-
| DB6 || 12 || Data Bus Line
|-
| DB7 || 13 || Data Bus Line
|}
</center>
[[ファイル:Arduino SC1602 04.png|フレームなし|中央]]
<br><br>

==== LCDに文字を出力する ====
ArduinoからLCDを利用するために、LiquidCrystalライブラリを使用する。<br>
なお、LiquidCrystalライブラリは標準でインストールされている。<br>
<br>
リファレンスを参照すると、LiquidCrystalのコンストラクタで次のようにピン番号を指定すればよい。<br>
 '''LiquidCrystal(rs, enable, d4, d5, d6, d7)'''
<br>
以下に、LiquidCrystalライブラリを使用して、ArduinoからLCDに文字を出力するサンプルコードを記述する。<br>
 <syntaxhighlight lang="c++">
 #include <LiquidCrystal.h>
 
 LiquidCrystal lcd(4, 6, 10, 11, 12, 13);
 
 void setup()
 {
    lcd.begin(16, 2);
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Hello, world!");
 }
 
 void loop()
 {
 
 }
 </syntaxhighlight>
<br>
また、ArduinoとLCDを接続して、スケッチをダウンロードすると次のようになる。<br>
[[ファイル:Arduino SC1602 05.jpg|フレームなし|中央]]
<br><br>

== SC1602 I2Cアダプタを利用する ==
上記では、 SC1602を直接制御して文字を表示したが、電源や制御信号、データ信号の送信等のために約10本の配線が必要であるが、<br>
GPIOピンが少ないマイコンを使用する時は扱い辛い。<br>
そこで、SC1602 I2Cアダプタを使用すると、電源とI2C(SDA/SCL)で接続が可能となり単純化できる。(I2Cはプルアップが必要)<br>
<br>
ここでは、SC1602 I2Cアダプタの使用方法を記載する。<br>
まず、I2Cアダプタは次のようなものである。上がSC1602、下がSC1602 I2Cアダプタである。<br>
(同様のモジュールが各社から販売されているが、各社の仕様は違う可能性があるのでデータシートをよく読むこと)<br>
[[ファイル:Arduino SC1602 06.jpg|フレームなし|中央]]
<br>
SC1602 I2Cアダプタのピンアサインは次の通りである。<br>
[[ファイル:Arduino SC1602 07.png|フレームなし|中央]]
左側のGnd/Vccは、基本的にジャンパでショートされているが、バックライトを無効化する場合はオープンにする。<br>
オープンにすると必ずバックライトがオンになるのではなく、プログラムから制御が可能である。<br>
<br>
中央のポテンショメータは画面のコントラスト調整用である。<br>
<br>
ジャンパA0 - A2はアドレス選択用で、全てオープンにすると0x27となる。<br>
ジャンパの設定により、A2 - A0で表される3ビット値を0x27から引いたアドレスにシフトする。<br>
例えば、A2をショート(1)、A1をオープン(0)、A0をショート(1)にした場合、0b101 = 0x5なので、0x27 - 0x5 = 0x22となる。<br>
<br>
右側の4本のピンは、上からGnd、Vcc、SDA、SCLである。<br>
<br>
I2CインターフェイスSDA、SCLは、Arduino UnoではそれぞれA4、A5である。<br>
<center>
{| class="wikitable"
!colspan="6"|Arduino Uno R3
|-
| SDA || A4
|-
| SCL || A5
|}
</center>
<br>
また、I2Cはプルアップが必要である。<br>
次の項目では、LiquidCrystal_I2Cライブラリが内部でWireライブラリを使用しているが、<br>
これは、SDA / SCLピンについて、Arduinoの内部プルアップをアクティベートするものである。<br>
<br><br>

==== LiquidCrystal_I2Cライブラリ ====
I2Cアダプタを使用するサンプルコードでは、LiquidCrystal_I2Cライブラリを使用する。<br>
<br>
LiquidCrystal_I2Cライブラリのインストール手順を以下に示す。<br>
# まず、Arduino IDEから[ツール]メニューバー - [ライブラリを管理...]を選択してライブラリマネージャを起動する。
# 次に、検索欄に"LiquidCrystal I2C"と入力して、"LiquidCrystal I2C by Frank de Brabander"をインストールする。<br>また、以下に示すWebサイトからダウンロードすることもできる。
#: https://www.arduino.cc/reference/en/libraries/liquidcrystal-i2c/
#: https://github.com/marcoschwartz/LiquidCrystal_I2C
# zipファイルをダウンロードした場合、Arduiono IDEから、[スケッチ]メニューバー - [ライブラリをインクルード] - [.zip形式のライブラリをインストール]を選択して、<br>LiquidCrystal_I2Cライブラリを取り込む。<br><br>取り込んだライブラリは、以下のディレクトリに保存される。
#* Linux
#*: ~/Arduino/libraries
#* Windows
#*: C:\Users\ユーザ名\Documents\Arduino\libraries
# もし、同一の名前のライブラリが同じディレクトリに存在しており、コンパイルが失敗する場合は、不要なライブラリを削除する。
<br>
以下にサンプルコードを記述する。<br>
 <syntaxhighlight lang="c++">
 #include <Wire.h>  // I2Cライブラリ
 #include <LiquidCrystal_I2C.h>
 
 // LCD : 16x2, IC : PCF8574T
 LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
 
 // LCD : 16x2, IC : PCF8574AT
 // LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 16, 2);
 
 // LCD : 20x4, IC : PCF8574T
 // LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4);
 
 // LCD : 20x4, IC : PCF8574AT
 // LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 20, 4);
 
 void setup()
 {
    lcd.init();       // LCDの初期化
    lcd.backlight();  // LCDバックライトの点灯
 }
 
 void loop()
 {
    lcd.setCursor(0, 0);  // 1行目の先頭にカーソルを移動
    lcd.print("Hello,");
    lcd.setCursor(0, 1);  // 2行目の先頭にカーソルを移動
    lcd.print("world!");
    
    delay(1000);
    
    lcd.clear();  // 表示をクリア
    
    delay(1000);
 }
 </syntaxhighlight>
<br>
[[ファイル:Arduino SC1602 08.jpg|フレームなし|中央]]
<br><br>

== I2CScanner ==
I2CScannerというプログラムを使用することにより、LCDのI2Cアドレスを確認することができる。<br>
これは、ArduinoにI2C対応機器を接続して、シリアルモニタからI2Cアドレスを確認するものである。<br>
<br>
* I2CScannerのGithub
*: https://github.com/asukiaaa/I2CScanner
<br>
 <syntaxhighlight lang="c++">
 #include <Wire.h>
 
 void setup()
 {
 #ifdef _ESP32_HAL_I2C_H_
    Wire.begin(26, 25);
 #else
    Wire.begin();
 #endif
 
    Serial.begin(115200);
    while (!Serial); // シリアルモニタが起動するまで待機
    Serial.println("\nI2C Scanner");
 }
 
 void loop()
 {
    byte error    = 0x00,
         address  = 0x00;
    int  nDevices = 0;
 
    Serial.println("Scanning...");
 
    for (address = 1; address < 127; address++) {
       // I2CScannerは、Write.endTransmisstionメソッドの戻り値を利用して、デバイスがそのアドレスに認識(確認応答)したかどうかを確認する
       Wire.beginTransmission(address);
       error = Wire.endTransmission();
 
       if (error == 0) {
          Serial.print("I2C device found at address 0x");
          if (address < 16) {
             Serial.print("0");
          }
          Serial.print(address, HEX);
          Serial.println("  !");
 
          nDevices++;
       }
       else if (error == 4) {
          Serial.print("Unknown error at address 0x");
          if (address < 16) {
             Serial.print("0");
          }
          Serial.println(address, HEX);
       }
    }
 
    if (nDevices == 0) {
       Serial.println("No I2C devices found\n");
    }
    else {
       Serial.println("done\n");
    }
 
    delay(5000);  // 次のスキャンまで5秒待機
 }
 </syntaxhighlight>
<br>

<br><br>


__FORCETOC__
[[カテゴリ:Arduino]]