[Arduino 線上教程] 第八篇: 液晶顯示器

前導

好，這次不用接線，請直接在右側零件選單選擇 Arduino。

LCD 模組有完整的控制指令，我們透過引入函式庫進行 LCD 的控制。

#include <Adafruit_LiquidCrystal.h>

主要的指令方法說明如下:

begin(columns, rows)初始化 LCD 顯示器，設置顯示器的行數與列數。

lcd.begin(16, 2);  // 假設是 16 行 2 列的 LCD 顯示器

clear(): 清除 LCD 顯示器上的所有文字。此函式會發送清除命令到 LCD 控制器，將顯示器所有字元位置清空，並將游標重設到左上角（位置 0,0）。

lcd.clear();

home() :將游標移回顯示器的起始位置（0,0）。

lcd.home();

setCursor(col, row):設定游標位置，從指定的列與行開始輸出資料。

lcd.setCursor(5, 1);  // 將游標移至第 6 行、第 2 列（索引從 0 開始）

print():將文字、數字或其他資料以字串形式輸出到 LCD 上。

lcd.print("Hello, World!");

write():將單一字符（或原始位元）寫入 LCD。

lcd.write('A');

除了上述方法外，許多 LCD 庫還提供控制顯示的方法，例如：

display(): 打開 LCD 顯示器，將儲存於顯示記憶體中的資料顯示出來。

lcd.display();

noDisplay() : 關閉 LCD 顯示器，但不清除記憶體，資料依然存在，只是不顯示出來。

lcd.noDisplay();

cursor() 與 noCursor()啟用或隱藏 LCD 顯示器上的游標。

blink() 與 noBlink()啟用或關閉 LCD 上的游標閃爍功能。

好，接下來我們都以實際操作來學習如何使用。

首先，你會發現現在按下模擬已經會顯示東西，所以我們要來解釋現在其提供的程式碼:

#include <Adafruit_LiquidCrystal.h>

int seconds = 0;

Adafruit_LiquidCrystal lcd_1(0);

void setup()
{
  lcd_1.begin(16, 2);

  lcd_1.print("hello world");
}

void loop()
{
  lcd_1.setCursor(0, 1);
  lcd_1.print(seconds);
  lcd_1.setBacklight(1);
  delay(500); // Wait for 500 millisecond(s)
  lcd_1.setBacklight(0);
  delay(500); // Wait for 500 millisecond(s)
  seconds += 1;
}

說明如下:

int seconds = 0;

• 定義一個整數變數 seconds，初始值設為 0，用來記錄經過的秒數。

Adafruit_LiquidCrystal lcd_1(0);

• 建立一個名為 lcd_1 的 Adafruit_LiquidCrystal 物件。
• 括號中的 0 代表 LCD 模組的地址或初始化參數，這裡改成0x20也可以。

void setup()
{
  lcd_1.begin(16, 2);
  lcd_1.print("hello world");
}

lcd_1.begin(16, 2);

• 功能： 初始化 LCD 顯示器，並設定它的尺寸為 16 行、2 列。

lcd_1.print("hello world");

• 功能： 將字串 "hello world" 輸出到 LCD 上。（從位置 (0,0) 開始）

void loop()
{
  lcd_1.setCursor(0, 1);
  lcd_1.print(seconds);
  lcd_1.setBacklight(1);
  delay(500); // Wait for 500 millisecond(s)
  lcd_1.setBacklight(0);
  delay(500); // Wait for 500 millisecond(s)
  seconds += 1;
}

• lcd_1.setCursor(0, 1);
• • 功能： 將 LCD 的游標移到第 2 列（列索引從 0 開始，所以 1 表示第二列）。
  • 結果： 接下來輸出的內容將從第二列最左邊開始顯示。
• lcd_1.print(seconds);
• • 功能： 將變數 seconds 的數值以文字形式輸出到 LCD 上。
  • 結果： 每次 loop() 都會將目前的秒數或計數值顯示在第二列上。
• lcd_1.setBacklight(1);
• • 功能： 開啟 LCD 的背光，讓顯示內容更加明亮可見。
  • 結果： 背光亮起。
• delay(500);
• • 功能： 程式停頓 500 毫秒，這段期間 Arduino 不會執行其他程式碼。
• lcd_1.setBacklight(0);
• • 功能： 關閉 LCD 的背光。
  • 結果： 背光熄滅。
• delay(500);
• • 功能： 程式再停頓 500 毫秒。
• seconds += 1;
• • 功能： 將變數 seconds 的值增加 1。
  • 結果： 下一次 loop() 時顯示的數字會比上一次大 1。

好，在本單元結束前，我們實作一個小專案，為此，我們需要從元件中拉出 TMP36 溫度傳感器。

其中，最左邊的腳位是Vcc，中間的腳位是引腳產生與溫度成正比（線性）的類比電壓。它應該連接到類比 (ADC) 輸入。而最右邊的腳位是GND。

而要將電壓轉換為溫度，只需使用基本公式：

• 溫度 (°C) = (Vout – 0.5) * 100
• 例如，如果電壓輸出為 1V，則表示溫度為 (1 – 0.5) * 100 = 50 °C

最後把接線接好，如下圖:

接下來撰寫程式碼:

#include <Adafruit_LiquidCrystal.h>

// 建立 LCD 物件
Adafruit_LiquidCrystal lcd(0x20);

// 定義 TMP36 感測器連接的類比腳位
#define sensorPin A0

void setup() {
  // 初始化 LCD 為 16 列 2 行
  lcd.begin(16, 2);
  // 選擇顯示背光
  lcd.setBacklight(1);

  // 初始化序列監視器（僅用於除錯）
  Serial.begin(9600);
  
  // 顯示一個啟動訊息，等待 2 秒後清除
  lcd.print("TMP36 Sensor");
  delay(2000);
  lcd.clear();
}

void loop() {
  // 讀取 TMP36 輸出（類比值介於 0 ~ 1023）
  int reading = analogRead(sensorPin);

  // 將讀取值轉換為電壓值
  // 若使用 5V ，換算係數為 (5.0 / 1024.0)
  float voltage = reading * (5.0 / 1024.0);

  // 利用 TMP36 的特性將電壓轉換為攝氏溫度
  float temperatureC = (voltage - 0.5) * 100;
  
  // 將攝氏轉換為華氏溫度
  float temperatureF = (temperatureC * 9.0 / 5.0) + 32.0;

  // 清除 LCD 顯示，並將結果輸出到 LCD
  lcd.clear();
  
  // 第一行顯示攝氏溫度
  lcd.setCursor(0, 0);  // 第一列，第 0 行
  lcd.print("T: ");
  lcd.print(temperatureC, 1);  // 顯示 1 位小數
  lcd.write(0xB2);  // 顯示度數符號 (°)
  lcd.print("C");
  
  // 第二行顯示華氏溫度
  lcd.setCursor(0, 1);  // 第二列，第 0 行
  lcd.print("F: ");
  lcd.print(temperatureF, 1);
  lcd.write(0xB2);  // 顯示度數符號 (°)
  lcd.print("F");

  // 同時將結果輸出到序列監視器（方便除錯）
  Serial.print("Temperature: ");
  Serial.print(temperatureC);
  Serial.print("\xB0");
  Serial.print(" C  |  ");
  Serial.print(temperatureF);
  Serial.print("\xB0");
  Serial.println(" F");

  delay(1000);  // 每隔 1 秒更新一次讀取結果
}

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