Display LCD 20×4 e LCD 16×2 com Adaptador I2C – Utilizando o display com Arduino

No tutorial sobre a utilização de um display lcd 16×2 com Arduino aprendemos a importância dos displays e como usar um LCD de caracteres, em especial o 16×2. Apesar de esse LCD ser prático e simples, ele possui um problema, uma grande demanda por ligações. Para resolver isso, podemos usar um módulo adaptador I2C que facilita ainda mais o uso desse tipo de recurso. Nesse tutorial iremos aprender a usar o Display LCD 20×4 com Adaptador I2C junto a um Arduino.

O uso tanto do display LCD 16×2 tanto do display LCD 20×4 é muito semelhante, a diferença entre eles é o numero de caracteres que dispõem na tela. Como falamos sobre o modelo 16×2 no último tutorial, iremos aproveitar a oportunidade para mostrar um pouco mais sobre o modelo 20×4. Caso você tenha em suas mão o 16×2, você poderá facilmente adaptar o programa usado nesse tutorial para você.

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Porque usar comunicação I2C para controlar seu LCD?

Na figura acima, percebemos a existência de uma grande quantidade de contatos para realização do seu acionamento. Para facilitar o seu uso, iremos trabalhar com o adaptador I2C para display LCD.

Para usar esse LCD diretamente no Arduino, você irá precisa, além das ligações de alimentação,  de 6 pinos: RS, EN, D7, D6, D5, e D4 para que seu LCD converse com seu Arduino. Se você estiver trabalhando com um projeto mais complexo, talvez você não terá tantos pinos disponíveis no seu Arduino para seu LCD da forma usual.

Com o módulo de interface I2C, você precisará de apenas 2 pinos (I2C) para imprimir as informações que deseja em seu LCD. Se você já tiver usando outros componentes I2C em seu projeto, esse pino não precisará usar mais nenhuma porta, visto que ele poderá usar os mesmo pinos já usado para o outro dispositivo I2C.

Adaptador I2C para Display LCD 20×4 e 16×2

Para que seja possível a comunicação entre o Arduino e o LCD, precisaremos de um adaptador I2C. Esse adaptador nada mais é  que um conversor cuja função consiste em manipular os contatos do LCD, de modo que, após este processo, teremos apenas 2 contatos para realizar a comunicação com uma placa Arduino através do protocolo I2C.

Ele conta com o chip PCF8574T ou PCF8574AT que é responsável por essa interface . Você pode encontrar vários modelos de módulos ligeiramente diferentes.

Em geral eles possuem o seguinte formato:

Como você pode ver na imagem, a maioria dos módulos de interface I2C para LCD possuem:

• Pinos para conexão com o Display (16 pinos);
• Pinos de Alimentação do Módulo (GND e VCC);
• Pinos de comunicação I2C (SDA e SCL);
• Trimpot para ajuste de contraste da tela;
• Jumper para ligar e desligar a luz de fundo (Backlight);
• Led indicador de módulo ligado.
• Chip de Interface (PCF8574T ou PCF8574AT )

Endereço do módulo I2C

Para alguns modelos ainda é possível configurar o endereço do módulo I2C através de A0, A1 e A2. Abaixo você pode conferir a tabela de endereços possíveis para cada um dos chips (PCF8574T ou PCF8574AT ):

A0, A1 e A2 são portas do nosso Chip:

Que em geral vem ligados a alimentação do módulo (VCC):

Quando conectamos o ponto 1 com 1, 2 com 2 ou 3 com 3, estamos colocando um nivel lógico baixo em A0, A1 ou A2 respectivamente. Na figura anterior, os pinos A0, A1 e A2 estão conectados ao chip do módulo. Veja que segundo esse esquemático, estamos com 5V em cada um dos 3 pinos. Ou seja, nosso endereço será 0x27 caso o chip seja o PCF8574T ou 0x3F caso o chip seja o PCF8574AT.

Para alterar o endereço podemos colocar um ponto de solda para conectar os pinos A0, A1 ou A2 ao GND para as placas que tenha essa opção:

Para conectar os pinos A0, A1 ou A2 ao GND, você precisa pode usar solda de estanho para ligar o ponto de baixo com o de cima, tal como na figura a seguir:

Display LCD 20×4 com adaptador I2C

Para o nosso tutorial, iremos usar um LCD que já possui o adaptador soldado ao módulo display. Para o display que usaremos não temos a opção de mudança de endereço:

Veja em detalhes o módulo I2C usado:

Repare que ele não tem a opção de mudança de endereço. O chip dele é o PCF8574T, ou seja, iremos usar o endereço 0x27.

Display LCD 16×2 com adaptador I2C

Você também pode usar a versão do Display LCD 16×2 com adaptador I2C. A maior diferença é a quantidade de caracteres. Explicaremos mais a frente como adaptar o programa que usamos nesse tutorial para o display LCD 16×2.

O endereçamento funcionará da mesma forma que o explicado anteriormente. Verifique o modelo do seu adaptador para descobrir o endereço do mesmo.

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Mãos à obra – Imprimindo informações no display LCD 20×4 I2C

Componentes utilizados

• 1 x Arduino Micro
• 1 x Display LCD 20×4 Azul + Adaptador I2C
• 1 x Protoboard
• Jumpers

Caso tenha um LCD 16×2 ou 20×4 e queira adapta-lo, basta adquirir o Módulo i2C separado.  Módulo I2C para Display LCD compativel com 16×02 e 20×4

Montando o projeto

Na figura abaixo, o leitor poderá conferir como foi realizada a montagem do projeto apresentado neste tutorial.  Lembre-se de montar o projeto com o seu Arduino desligado.

Veja como ficou o nosso:

Programando

Antes de adentrarmos na apresentação do código, disponibilizamos uma seção para ajudar aqueles que são iniciantes no assunto. Sinta-se livre para prosseguir caso você já tem domínio da IDE do Arduino.

– Biblioteca

Para desenvolver o projeto proposto com o Display LCD I2C 20X4 utilizou-se uma biblioteca capaz de atuar sobre o protocolo I2C para facilitar os processos de endereçamento e troca de dados que fazem parte do funcionamento do protocolo citado. Esta biblioteca pode ser encontrada aqui.

– Código do projeto

Segue o código a ser utilizado no Arduino para imprimir informações no Display LCD I2C 20×4.

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

// Inicializa o display no endereco 0x27
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,2,1,0,4,5,6,7,3, POSITIVE);
 
void setup()
{
 lcd.begin (20,4);
}
 
void loop()
{
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("********************");
  lcd.setCursor(9,1);
  lcd.print("VIDA");
  lcd.setCursor(5,2);
  lcd.print("DE SILICIO");
  lcd.setCursor(0,3);
 lcd.print("********************");
}

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Entendendo a fundo

Software

– Incluindo as bibliotecas

Inicialmente, observe que foi necessário incluir duas bibliotecas no código para que o mesmo pudesse funcionar corretamente. A biblioteca wire.h é a responsável pela comunicação utilizando o protocolo I2C enquanto a biblioteca LiquidCrystal_I2C.h atua sobre a biblioteca wire.h simplificando o processo de comunicação através do protocolo citado, para que assim, o usuário possa utilizar o Display LCD I2C 20×4 de maneira mais fácil.

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

– Criando o objeto lcd 

Em seguida, cria-se um objeto que será utilizado posteriormente para representar o Display LCD I2C 20×4 no código.

Lembre-se: lcd é apenas um nome, sendo assim, é importante ressaltar que este objeto poderia ser chamado por qualquer outro nome, como por exemplo, display.

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,2,1,0,4,5,6,7,3, POSITIVE);

Essa função é padrão tanto para o LCD 20×4 como para o 16×2. Nela definimos o endereço do adaptador, que para o nosso equivale sempre 0x27.

Além do endereço, definimos, nesse comando, os  pinos no chip I2C usados para conexões no LCD. Como esse pinos sempre são os mesmos, temos esse comando sendo usado para definir apenas o endereço, que para alguns módulos pode ser alterado. As demais configurações são padrões.

// Define os pinos do chip I2C usados para as conexões do LCD:
//               (Endereço,en,rw,rs,d4,d5,d6,d7,bl, blpol)
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 2, 1, 0, 4, 5, 6, 7, 3, POSITIVE);

– Definindo as configurações iniciais

Dentro da função setup() utilizamos a função lcd.begin() (repare que o nome lcd corresponde ao objeto criado anteriormente) para inicializar o Display LCD I2C 20×4, de modo que, os parâmetros utilizados são o número de colunas e o número de linhas do display, nesta ordem.

void setup()
{
 lcd.begin (20,4);
}

Veja que, caso esteja usando um display LCD 16×2, aqui você definirá o tamanho do LCD com 16 colunas e 2 linhas:

void setup()
{
 lcd.begin (16,2); //configuração para display 16x2
}

– Imprimindo informações no Display

O primeiro passo na manipulação do display consiste em localizar o cursor no local adequado. Este cursor nada mais é do que o elemento que apontará para o espaço que será preenchido com um caractere, sendo assim, utilizamos a função setCursor() para determinar qual será o ponto de partida da escrita de uma sequência de caracteres.

Perceba que a as posições dos espaços para escrita são dadas da seguinte forma:

Desta maneira, ao utilizarmos “0” e “0” como parâmetros, estaremos definindo a coordenada (0,0) como ponto de partida para o começo da escrita.

lcd.setCursor(0,0);

Em seguida, utilizamos a função print() para poder escrever algo a partir da posição que definimos como ponto de partida. Neste caso, simplesmente preencheremos com ‘*’.

lcd.print("********************");

Posteriormente, utilizamos novamente a função setCursor() para posicionar o cursor na segunda linha.

lcd.setCursor(9,1);

Com o cursor posicionado, escrevemos a palavra ‘VIDA’.

 lcd.print("VIDA");

Para continuar, posicionamos o cursor na próxima linha.

lcd.setCursor(4,2);

E escrevemos as palavras “DE SILICIO”.

lcd.print("DE SILICIO");

Para finalizar, posicionamos o cursor no início da última linha.

lcd.setCursor(0,3);

Neste momento, iremos proceder da mesma maneira que fizemos na primeira linha, preenchendo a mesma com ‘*’.

lcd.print("********************");

Veja como ficou nossa função loop():

void loop()
{
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("********************");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("aaaaaaaaaaaaaa");
  lcd.setCursor(0,2);
  lcd.print("ssssssssssssssss");
  lcd.setCursor(0,3);
  lcd.print("ddddddddddddddd");
}

Adaptando o programa para o display LCD 16×2

Para adaptar esse programa para o LCD 16×2 você precisa ter em mente que a tela é menor. Tendo 16 colunas e 2 linhas.

– Definindo as configurações iniciais

Dentro da função setup() utilizamos a função lcd.begin()  para inicializar o Display LCD I2C 16×2, de modo que, os parâmetros utilizados são o número de colunas e o número de linhas do display, nesta ordem.

void setup()
{
 lcd.begin (16,2); //configuração para display 16x2
}

– Imprimindo informações no Display

Na manipulação do display precisamos localizar o cursor no local adequado usando o comando setCursor() . Perceba que a as posições dos espaços para escrita são dadas da seguinte forma:

Em seguida basta usar o comando lcd.print().

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Considerações finais

Neste tutorial buscamos elaborar um conteúdo semelhante ao que já temos sobre a utilização de displays LCD, no entanto, neste caso, utilizamos um display que ao invés de utilizar vários pinos numa placa Arduino, este necessita apenas de 4 pinos em virtude de a comunicação ser feita através do protocolo de comunicação I2C. Esperamos que você tenha gostado deste conteúdo, sinta-se à vontade para nos dar sugestões, críticas ou elogios. Lembre-se de deixar suas dúvidas nos comentários abaixo.