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3.4 Flüssigkristallanzeige (LCD)

In dieser Lektion lernen wir, wie man ein 1602 LCD mit dem Raspberry Pi Pico 2 W verwendet, um Text anzuzeigen. Das LCD1602 ist ein zeichenbasiertes Flüssigkristalldisplay, das 16 Zeichen auf zwei Zeilen darstellen kann. Dadurch eignet es sich ideal für Projekte, die Informationen wie Nachrichten, Sensordaten oder Statusmeldungen anzeigen müssen.

Ein direktes Anschließen eines LCDs an einen Mikrocontroller erfordert normalerweise viele GPIO-Pins, was die Funktionalität deines Projekts einschränken kann. Um dieses Problem zu lösen, verwenden wir ein LCD1602-Modul mit einer I2C-Schnittstelle. Das I2C-Protokoll nutzt nur zwei Datenleitungen (SDA und SCL), sodass das Display mit nur zwei GPIO-Pins gesteuert werden kann, wodurch weitere Pins für zusätzliche Sensoren oder Geräte frei bleiben.

• I2C LCD1602

Verständnis der I2C-Kommunikation auf dem Raspberry Pi Pico 2 W

Der Raspberry Pi Pico 2 W unterstützt die I2C-Kommunikation über mehrere GPIO-Pins, wodurch Projekte flexibler gestaltet werden können. Er verfügt über zwei I2C-Busse, I2C0 und I2C1, die jeweils auf verschiedene Pin-Kombinationen gemappt werden können.

Hier ist eine Übersicht der I2C-fähigen Pins des Pico:

Du kannst jedes passende Paar von SDA- und SCL-Pins für I2C0 oder I2C1 auswählen. Diese Flexibilität hilft, Konflikte mit anderen Peripheriegeräten in deinem Projekt zu vermeiden.

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

Es ist praktisch, ein komplettes Kit zu kaufen – hier ist der Link:

Name	ENTHALTENE ARTIKEL IM KIT	LINK
Pico 2 W Starter Kit	450+	Pico 2 W Kit

Alternativ kannst du die Komponenten auch einzeln über die unten stehenden Links erwerben.

SN	KOMPONENTE	MENGE	LINK
1	Einführung in den Pico 2 W	1
2	Micro-USB-Kabel	1
3	Breadboard	1	KAUFEN
4	Jumper-Kabel	Mehrere	KAUFEN
5	I2C LCD1602	1	KAUFEN

Schaltplan

Verdrahtung

Code schreiben

Lass uns ein MicroPython-Programm schreiben, um Nachrichten auf dem LCD1602 anzuzeigen.

Bemerkung

• Öffne die Datei 3.4_liquid_crystal_display.py aus pico-2w-kit-main/micropython oder kopiere den Code in Thonny. Klicke dann auf „Run“ oder drücke F5.

• Stelle sicher, dass der richtige Interpreter ausgewählt ist: MicroPython (Raspberry Pi Pico).COMxx.

• Du benötigst die Bibliothek lcd1602.py. Überprüfe, ob sie auf den Pico hochgeladen wurde. Eine detaillierte Anleitung findest du unter 1.4 Bibliotheken auf den Pico hochladen.

from machine import I2C, Pin
from lcd1602 import LCD
import utime

# I2C-Kommunikation initialisieren (I2C0)
i2c = I2C(0, sda=Pin(4), scl=Pin(5), freq=400000)

# LCD-Objekt erstellen
lcd = LCD(i2c)

# Erste Nachricht anzeigen
lcd.clear()
lcd.message("Hello, World!")
utime.sleep(2)

# Zur zweiten Zeile wechseln und eine weitere Nachricht anzeigen
lcd.write(0, 1,"LCD1602 with I2C")  # Column 0, Line 1
utime.sleep(5)

# Display löschen
lcd.clear()

Wenn der Code ausgeführt wird, siehst du:

• Die LCD-Anzeige zeigt „Hello, World!“ in der ersten Zeile.

• Nach 2 Sekunden wird in der zweiten Zeile „LCD1602 mit I2C“ angezeigt.

• Nach weiteren 5 Sekunden wird das Display gelöscht.

Den Code verstehen

1. Module importieren:

   • machine: Ermöglicht den Zugriff auf die Hardware.

   • lcd1602: Benutzerdefinierte Bibliothek zur Steuerung des LCDs.

   • utime: Zeitbezogene Funktionen für Verzögerungen.

2. I2C-Kommunikation initialisieren:

   i2c = I2C(0, sda=Pin(4), scl=Pin(5), freq=400000)
   

   • I2C(0, ...): Verwendet den I2C0-Bus.

   • sda=Pin(4): Setzt GP4 als SDA.

   • scl=Pin(5): Setzt GP5 als SCL.

   • freq=400000: Setzt die I2C-Frequenz auf 400 kHz.

3. LCD-Objekt erstellen:

   • lcd = LCD(i2c): Erstellt eine Instanz der LCD-Klasse mit dem I2C-Objekt.

4. Nachrichten anzeigen:

   • lcd.clear(): Löscht vorhandenen Text auf dem Display.

   • lcd.message("Hello, World!"): Zeigt den Text „Hello, World!“ auf dem LCD an.

   • utime.sleep(2): Wartet 2 Sekunden.

5. Cursor bewegen und weitere Zeichen ausgeben:

   • lcd.write(0, 1,"LCD1602 with I2C"): Wechselt zur ersten Spalte der zweiten Zeile und zeigt die Nachricht dort an.

6. Abschließende Verzögerung und Löschen des Displays:

   • utime.sleep(5): Wartet 5 Sekunden.

   • lcd.clear(): Löscht das Display.

Weitere Experimente

• Eigene Nachrichten anzeigen: Ändere die Zeichenfolgen in lcd.message(), um eigene Texte auf dem Display auszugeben.

• Zeilenumbrüche nutzen: Da das LCD1602 über zwei Zeilen verfügt, kannst du den Cursor mit (0, 1, message[i:i+16]) in die zweite Zeile verschieben.

• Lauftext erstellen: Ein Scroll-Effekt kann erzeugt werden, indem das Display kontinuierlich in einer Schleife aktualisiert wird.

  from machine import I2C, Pin
  from lcd1602 import LCD
  import utime
  
  # I2C-Kommunikation initialisieren (I2C0)
  i2c = I2C(0, sda=Pin(4), scl=Pin(5), freq=400000)
  
  # LCD-Objekt erstellen
  lcd = LCD(i2c)
  
  message = "Scrolling Text Demo "
  lcd.clear()
  while True:
     for i in range(len(message)):
        lcd.write(0, 0, message[i:i+16])  # Jeweils 16 Zeichen anzeigen
        utime.sleep(0.3)
  

Fehlersuche

• Falsche Zeichen oder keine Anzeige: * Überprüfe die Verdrahtung, insbesondere SDA- und SCL-Verbindungen. * Stelle sicher, dass die I2C-Adresse des LCDs korrekt ist (häufig 0x27 oder 0x3F).

• Kontrasteinstellung: Falls nichts auf dem Display erscheint, justiere das Kontrastpotentiometer des LCD-Moduls.

• Stromversorgung:

  Stelle sicher, dass das LCD ausreichend mit Strom versorgt wird. Wenn du 5V verwendest, verbinde es entweder mit dem VSYS-Pin des Pico (bei USB-Stromversorgung) oder mit einer externen 5V-Quelle.

• I2C-Adressen verstehen

  Falls dein LCD keine Texte anzeigt, könnte es eine andere I2C-Adresse verwenden. Du kannst die angeschlossenen Geräte im I2C-Bus scannen:

  from machine import I2C, Pin
  i2c = I2C(0, sda=Pin(4), scl=Pin(5))
  devices = i2c.scan()
  
  # I2C-Adressen im Hexadezimalformat ausgeben
  print("I2C addresses found:", [hex(device) for device in devices])
  

  Dieser Code gibt die Adressen der mit dem I2C-Bus verbundenen Geräte aus. Aktualisiere die lcd1602.py-Bibliothek oder passe deinen Code an, um die korrekte Adresse zu verwenden.

Fazit

Du hast erfolgreich gelernt, wie du ein LCD1602-Display mit der I2C-Schnittstelle am Raspberry Pi Pico 2 steuerst! Diese Fähigkeit ermöglicht es dir, visuelle Ausgaben in deine Projekte zu integrieren und sie interaktiver sowie informativer zu gestalten.