alf de(con)struction

Continuando a falar sobre o uso do registrador de deslocamento 74hc164. A minha idéia em usar esse carinha é para ligar um display LCD HD4478 ao Arduino sem precisar de muitos pinos.

Um display LCD HD4478, por padrão precisaria de 11 pinos do microcontrolador para funcionar em modo 8-bits com todas as suas funcionalidades, mas com o uso do 74hc164 deu para fazer a ligação usando 4 pinos. Acho que é possível ligar com apenas 3 pinos, estava tentando fazer isso usando o display em modo 4-bits, mas não obtive bons resultados.

Usei o circuito feito pelo Frank Henriquez junto com algumas modificações no código publicado pelo calli no fórum do Arduino. Segue nos links abaixo o esquema e o código.

Esquema de montagem | Código para o Arduino

Esse código não chega nem perto de fazer tudo o que é possível com o LCD, mas aos poucos quero montar uma biblioteca para o Arduino e coloco as funcionalidades mais utilizadas.

O próximo passo agora é usar um botão direcional que comprei na Seeedstudio para controlar as informações que aparecem no display, fazer mudança de menus, selecionar itens, etc.

Muitas vezes necessitamos de mais portas para nosso projeto do que o microcontrolador pode fornecer, casos de exemplo são matrizes de LEDs, matrizes de botões e displays LCD. Podemos usar um registrador de deslocamento com entrada serial e saída paralela para reduzir a quantidade de pinos usados, liberando os outros pinos para outras atividades. O CI 74hc164 é um registrador de deslocamento que converte a entrada no formato serial para a saída no formato paralelo, muito simples de usar.

Como exemplo, para controlar 8 LEDs ligados no 74hc164 com o Arduino faça as seguintes ligações nos pinos:

• A -> Arduino dataPin
• B -> 5V
• Qa .. Qh -> LEDs
• GND -> GND (duh)
• CLK -> Arduino clockPin
• CLR -> Arduino resetPin
• VCC -> 5V

Os pinos dataPin, clockPin e resetPin são configurados no programa escrito para o Arduino, como mostrado abaixo, e é através deles que vamos controlar o 74hc164. Nesse programa que escrevi, a função initShift inicializa os pinos de controle do 74hc164, o clock e deixa o ci no modo reset. A função sendShift envia um byte que indica quais leds estão ligados e desligados:

int resetPin = 6;
int clockPin = 7;
int dataPin = 5;
 
void setup() {
      initShift(resetPin, clockPin, dataPin);
      sendShift(B10101010);
}
void loop() {
}
 
void initShift(int resetPin, int clockPin, int dataPin) {
      pinMode(resetPin, OUTPUT);
      pinMode(clockPin, OUTPUT);
      pinMode(dataPin, OUTPUT);
      digitalWrite(resetPin, LOW);
      digitalWrite(clockPin, LOW);
}
 
void sendShift(byte message) {
      int i;
      byte testByte =  B00000001;
      digitalWrite(resetPin, HIGH);
 
      for(i=0; i <= 7; i++) {
            digitalWrite(clockPin, LOW);
            digitalWrite(dataPin, (message >> i) & testByte);
            digitalWrite(clockPin, HIGH);
      }
}

Esse tutorial na página do Arduino ensina como ligar o display LCD ao Arduino com apenas 3 fios usando o CI HEF4094. Vou tentar encontrar esse CI e fazer essa brincadeira. Para montar um shield usando apenas 3 portas do Arduino é uma maravilha.

Tutorial: http://www.arduino.cc/playground/Code/LCD3wires

Para enviar mensagens através da comunicação serial estabelecida entre o Arduino e o computador e mostrar essas mensagens no display LCD escrevi o código abaixo baseado no artigo escrito por Benjamin Eckel:

#include <LiquidCrystal.h>
 
LiquidCrystal lcd(11, 13, 12, 7, 8, 9, 10);
char message[16];
 
void setup() {
     Serial.begin(9600);
     lcd.clear();
}
 
void loop () {
     write_lcd();
}
 
int write_lcd () {
     int i = 0;
     char incoming_char = 0;
 
     while (incoming_char != '~') {
          incoming_char = get_incoming_char();
          message[i] = incoming_char;
          i += 1;
     }
     for (int j=i-1; j < 16; j++) {
          message[j] = ' ';
     }
     lcd.clear();
     lcd.print(message);
     Serial.println(message);
     delay(500);
}
 
char get_incoming_char() {
     char incoming_char;
 
     while (1) {
          if (Serial.available() > 0) {
               incoming_char = Serial.read();
               return incoming_char;
          }
     }
}

Para enviar as mensagens pode-se utilizar a própria IDE do Arduino ou escrever programas em outras linguagens para esse fim.

Usando Python fica fácil:

import serial
 
/*ttyUSB0 é a porta onde o Arduino está conectado e
9600 a velocidade de comunicação */
ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 9600) 
 
ser.write("string")

Hoje decidi testar com o Arduino alguns Displays LCDs que tenho na gaveta. A ligação é bem simples e com o uso da biblioteca LiquidCrystal fica fácil criar projetos com o uso dos Displays.

Em primeiro lugar, é importante verificar qual o controlador e o modelo do Display e procurar pelo seu datasheet para verificar a pinagem. Apesar de existir um padrão para a pinagem, ela costuma mudar em alguns modelos. Meus Displays são LM016L com controlador HD44780A00 (bastante utilizado). Procure no All DataSheet pelo datasheet do seu Display.

A pinagem para o LM016L é a seguinte:

Os pinos DB[número] são os pinos de dados. Para ligar o LCD no Arduino vamos utilizar os pinos Gnd, Vcc, Contraste, RS, R/W, Enable, DB4, DB5, DB6 e DB7. A minha ligação entre o Display e  Arduino ficou assim:

Imagem em melhor qualidade

O pino 3 ( Contraste ) do Display deve ser ligado a um potenciômetro ( coloquei um de 100K ) para o controle do contraste. Os outros dois pinos do potenciômetro devem ser ligados no 5V e no Gnd.

Ao ligar o Arduino, o Display LCD vai apresentar as linhas pintadas, ou apenas uma:

Eu utilizei a biblioteca padrão do Arduino para displays LCDs, LiquidCrystal, mas existem outras não oficiais. Para colocar o Display para exibir as mensagens precisamos instanciar um objeto do tipo LiquidCrystal que represente o Display e passar os atributos que representam os pinos de conexão para o construtor. Os atributos que devem ser passados são:

LiquidCrystal(rs, rw, enable, d4, d5, d6, d7)

Lembrando que o número dos pinos que devem ser passados para o construtor são dos pinos do Arduino e não do Display (sim, eu passei os pinos do Display). Por fim, para testar se tudo está funcionando corretamente carregue esse programa de exemplo no Arduino:

#include
 
LiquidCrystal lcd(11, 13, 12, 7, 8, 9, 10);
int i;
 
void setup() {}
 
void loop() {
     lcd.clear();
     lcd.print("Olá mundo! ");
     delay(1000);
     for(i = 0; i < 10; i++) {
          lcd.clear();
          lcd.print(i);
          delay(1000);
     }
}

Referências:

http://www.ladyada.net/learn/arduino/lcd.html

http://arduino.cc/en/Reference/LiquidCrystal