Подключение ЖК дисплея I2C и клавиатуры 4x4 к Raspberry Pi Zero W: схема и программа

Плата Raspberry Pi Zero W является новой усовершенствованной платой семейства Raspberry Pi Zero. Ранее на нашем сайте мы уже рассмотрели первоначальную настройку данной платы, мигание светодиодом с ее помощью и подключение к ней TFT ЖК дисплея с диагональю 3,5 дюйма. В этой же статье мы рассмотрим подключение к плате Raspberry Pi Zero W ЖК дисплея 16x2 с интерфейсом I2C и клавиатуры (клавишной панели) 4x4. Мы будем выводить на экран ЖК дисплея символы, печатаемые на клавиатуре 4x4.

Необходимые компоненты

Плата Raspberry Pi Zero W (купить на AliExpress).
ЖК дисплей 16x2 с интерфейсом I2C (купить на AliExpress).
Клавиатура (клавишная панель) 4x4 (купить на AliExpress).
Соединительные провода.

Схема проекта

Схема подключения к плате Raspberry Pi Zero W ЖК дисплея с интерфейсом I2C и клавиатуры 4x4 представлена на следующем рисунке.

Используемая в нашем проекте клавиатура 4x4 имеет 4 столбца и 4 строки кнопок. Контакты в подобной клавиатуре могут быть подключены к любым цифровым контактам общего назначения платы Raspberry Pi Zero W, в нашем случае контакты строк (ROWS) клавиатуры мы подключили к контактам 5, 16, 20, 21 платы, а контакты столбцов (COLUMNS) клавиатуры – к контактам 6, 13, 19, 26 платы. Внешний вид клавиатуры 4x4 показан на следующем рисунке.

При нажатии произвольной кнопки на клавиатуре, относящейся к конкретной строке, на контакт которой подано напряжение высокого уровня, на контакте столбца клавиатуры, к которому относится данная кнопка, также появляется напряжение высокого уровня. Поскольку клавиатура не требует подачи на нее напряжения питания ее можно подключить к любым 8 цифровым контактам общего назначения платы Raspberry Pi Zero W.

Если вы хотите более подробно разобраться с технологией мультиплексирования, используемой в подобной клавиатуре для идентификации нажатия клавиш, то вы это можете прочитать в статье про подключение клавиатуры 4x4 к микроконтроллеру AVR, также на нашем сайте рассматривалось подключение подобной клавиатуры к плате Arduino.

ЖК дисплей 16x2 в настоящее время является одним из самых распространённых типов дисплеев, используемых в современной электронике. Обычный модуль подобного дисплея имеет 16 контактов и может подключаться к современным микроконтроллерам (микроконтроллерным платам) либо по 8-битной схеме, либо по 4-битной. Однако для сокращения числа используемых контактов микроконтроллера (платы) подобный ЖК дисплей 16x2 часто дополняют модулем интерфейса I2C и тогда его можно подключать к микроконтроллерам (платам) используя всего 2 контакта интерфейса I2C (ну и +2 контакта для подачи питания, разумеется). Внешний вид ЖК дисплея 16x2 с интерфейсом I2C показан на следующих рисунках.

Таким образом, модуль интерфейса I2C, припаянный к тыльной стороне ЖК дисплея, преобразует последовательный поток данных с интерфейса I2C в параллельный 8-битовый поток данных, и обратно. По умолчанию, I2C адрес данного модуля равен 0x27. Контакт земли (ground terminal) ЖК дисплея подключен к контакту земли платы Raspberry Pi Zero W, а контакт Vcc подключен к контакту 5V платы (красный провод). Контакты данных интерфейса I2C SDA и SCL подключены к контактам 3 и 5 платы.

Внешний вид собранной схемы проекта показан на следующем рисунке.

Настройка платы Raspberry Pi Zero W для работы с ЖК дисплеем с интерфейсом I2C и клавиатурой 4x4

После сборки схемы проекта и подачи питания на плату Raspberry Pi Zero W откройте окно терминала платы. В данном проекте для удаленного управления платой по протоколу SSH мы будем использовать программу MobaXterm, но вы можете использовать программу putty или любую другую аналогичную программу, с которой вы привыкли работать.

Для начала нам необходимо включить использование (enable) интерфейса I2C в плате Raspberry Pi Zero W. Для входа в меню настроек платы введите в окне терминала команду sudo raspi-config. Далее в меню настроек выберите настройки подключения (‘Interface options’), а в них выберите настройки интерфейса I2C (‘I2C option’). Затем нажмите кнопку yes для включения использования интерфейса I2C в плате.

Объяснение программы для Raspberry Pi Zero W

Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты.

Прежде чем переходить к программированию платы для данного проекта нам необходимо установить на плату библиотеку для работы с ЖК дисплеем по интерфейсу I2C. Для установки данной библиотеки мы создадим файл используя команду nano RPi_I2C_driver.py, затем вставим в этот файл код библиотеки, который можно скачать по этой ссылке, после этого сохраним файл. После этого запустим код программы на выполнение с помощью команды python RPi_I2C_driver.py. После этого можно приступать к написанию кода для данного проекта.

В нашем проекте мы будем использовать библиотеку RPi_I2C_driver для установления связи с ЖК дисплеем по интерфейсу I2C. Библиотека RPi.GPIO будет использоваться для работы с контактами GPIO платы Raspberry Pi zero W. Библиотека time будет использоваться для организации временных задержек в программе.

Команда RPi_I2C_driver.lcd() будет использоваться для создания объекта "mylcd", с помощью которого мы и будем работать с ЖК дисплеем, использую функции библиотеки RPi_I2C_driver. Функция mylcd.backlight(1) будет использоваться для включения фоновой подсветки ЖК дисплея. Чтобы отключить использование фоновой подсветки ЖК дисплея эту функцию следует вызывать с параметром "0" вместо "1". Для очистки экрана ЖК дисплея мы будем использовать функцию mylcd.lcd_clear(). Функция time.sleep() будет использоваться для формирования задержки в программе, время задержки в данной функции указывается в секундах.

import RPi_I2C_driver
import RPi.GPIO as GPIO
import time
mylcd = RPi_I2C_driver.lcd()
mylcd.backlight(1)
mylcd.lcd_clear()
time.sleep(1)
L1 = 16
L2 = 20
L3 = 21
L4 = 5
C1 = 6
C2 = 13
C3 = 19
C4 = 26

import RPi_I2C_driver

import RPi.GPIO as GPIO

import time

mylcd = RPi_I2C_driver.lcd()

mylcd.backlight(1)

mylcd.lcd_clear()

time.sleep(1)

L1 = 16

L2 = 20

L3 = 21

L4 = 5

C1 = 6

C2 = 13

C3 = 19

C4 = 26

Функция GPIO.setwarnings(False) используется для отключения любых предупреждений во время работы с программой. Функция GPIO.setmode(GPIO.BCM) устанавливает режим работы с контактами по их функциональным (логическим) номерам. Если вы хотите использовать не логические, а физические номера контактов на плате, то тогда вам вместо параметра "GPIO.BCM" в этой функции необходимо указать параметр "GPIO.BOARD". Функция GPIO.setup() используется для инициализации контакта GPIO при помощи указания параметра GPIO.OUT (контакт будет использоваться в качестве цифрового выхода) или GPIO.IN (контакт будет использоваться в качестве цифрового входа).

GPIO.setwarnings(False)
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(L1, GPIO.OUT)
GPIO.setup(L2, GPIO.OUT)
GPIO.setup(L3, GPIO.OUT)
GPIO.setup(L4, GPIO.OUT)
GPIO.setup(C1, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
GPIO.setup(C2, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
GPIO.setup(C3, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
GPIO.setup(C4, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)

GPIO.setwarnings(False)

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

GPIO.setup(L1, GPIO.OUT)

GPIO.setup(L2, GPIO.OUT)

GPIO.setup(L3, GPIO.OUT)

GPIO.setup(L4, GPIO.OUT)

GPIO.setup(C1, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)

GPIO.setup(C2, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)

GPIO.setup(C3, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)

GPIO.setup(C4, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)

Функция readLine() используется для считывания контактов GPIO, которые подключены к столбцам клавиатуры. Эта функция содержит два параметра – "line" и "characters". В результате выполнения данной функции мы считываем информацию с каждого столбца клавиатуры (KeyPad) и если на каком-нибудь контакте мы обнаруживаем сигнал высокого уровня, мы отображаем на экране дисплея соответствующий символ, который мы получаем из списка "characters". В цикле while мы осуществляем поочередный опрос всех строк клавиатуры с помощью функций readLine() и отображаем нажатый символ на экране ЖК дисплея.

def readLine(line, characters):
    GPIO.output(line, GPIO.HIGH)
    if(GPIO.input(C1) == 1):
        mylcd.lcd_write_char(ord(characters[0]))
    if(GPIO.input(C2) == 1):
        mylcd.lcd_write_char(ord(characters[1]))
    if(GPIO.input(C3) == 1):
        mylcd.lcd_write_char(ord(characters[2]))
    if(GPIO.input(C4) == 1):
        mylcd.lcd_write_char(ord(characters[3]))
    GPIO.output(line, GPIO.LOW)
try:
    while True:
        readLine(L1, ["1","2","3","A"])
        readLine(L2, ["4","5","6","B"])
        readLine(L3, ["7","8","9","C"])
        readLine(L4, ["*","0","#","D"])
        time.sleep(0.3)
except KeyboardInterrupt:
    print("\nProgram is stopped")

def readLine(line, characters):

GPIO.output(line, GPIO.HIGH)

if(GPIO.input(C1) == 1):

mylcd.lcd_write_char(ord(characters[0]))

if(GPIO.input(C2) == 1):

mylcd.lcd_write_char(ord(characters[1]))

if(GPIO.input(C3) == 1):

mylcd.lcd_write_char(ord(characters[2]))

if(GPIO.input(C4) == 1):

mylcd.lcd_write_char(ord(characters[3]))

GPIO.output(line, GPIO.LOW)

try:

while True:

readLine(L1, ["1","2","3","A"])

readLine(L2, ["4","5","6","B"])

readLine(L3, ["7","8","9","C"])

readLine(L4, ["*","0","#","D"])

time.sleep(0.3)

except KeyboardInterrupt:

print("\nProgram is stopped")

Мы сохраним нашу программу в файл с именем example.py, но вы можете использовать любое другое имя файла по своему усмотрению.

На этом подключение ЖК дисплея с интерфейсом I2C и клавиатуры 4x4 к плате Raspberry Pi Zero W будет завершено. На следующем рисунке показан пример работы нашего проекта.

Исходный код программы на Python

import RPi_I2C_driver
import RPi.GPIO as GPIO
import time
mylcd = RPi_I2C_driver.lcd()
mylcd.backlight(1)
mylcd.lcd_clear()
time.sleep(1)
L1 = 16
L2 = 20
L3 = 21
L4 = 5
C1 = 6
C2 = 13
C3 = 19
C4 = 26
GPIO.setwarnings(False)
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(L1, GPIO.OUT)
GPIO.setup(L2, GPIO.OUT)
GPIO.setup(L3, GPIO.OUT)
GPIO.setup(L4, GPIO.OUT)
GPIO.setup(C1, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
GPIO.setup(C2, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
GPIO.setup(C3, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
GPIO.setup(C4, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
def readLine(line, characters):
    GPIO.output(line, GPIO.HIGH)
    if(GPIO.input(C1) == 1):
        mylcd.lcd_write_char(ord(characters[0]))
    if(GPIO.input(C2) == 1):
        mylcd.lcd_write_char(ord(characters[1]))
    if(GPIO.input(C3) == 1):
        mylcd.lcd_write_char(ord(characters[2]))
    if(GPIO.input(C4) == 1):
        mylcd.lcd_write_char(ord(characters[3]))
    GPIO.output(line, GPIO.LOW)
try:
    while True:
        readLine(L1, ["1","2","3","A"])
        readLine(L2, ["4","5","6","B"])
        readLine(L3, ["7","8","9","C"])
        readLine(L4, ["*","0","#","D"])
        time.sleep(0.3)
except KeyboardInterrupt:
    print("\nProgram is stopped")

import RPi_I2C_driver

import RPi.GPIO as GPIO

import time

mylcd = RPi_I2C_driver.lcd()

mylcd.backlight(1)

mylcd.lcd_clear()

time.sleep(1)

L1 = 16

L2 = 20

L3 = 21

L4 = 5

C1 = 6

C2 = 13

C3 = 19

C4 = 26

GPIO.setwarnings(False)

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

GPIO.setup(L1, GPIO.OUT)

GPIO.setup(L2, GPIO.OUT)

GPIO.setup(L3, GPIO.OUT)

GPIO.setup(L4, GPIO.OUT)

GPIO.setup(C1, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)

GPIO.setup(C2, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)

GPIO.setup(C3, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)

GPIO.setup(C4, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)

def readLine(line, characters):

GPIO.output(line, GPIO.HIGH)

if(GPIO.input(C1) == 1):

mylcd.lcd_write_char(ord(characters[0]))

if(GPIO.input(C2) == 1):

mylcd.lcd_write_char(ord(characters[1]))

if(GPIO.input(C3) == 1):

mylcd.lcd_write_char(ord(characters[2]))

if(GPIO.input(C4) == 1):

mylcd.lcd_write_char(ord(characters[3]))

GPIO.output(line, GPIO.LOW)

try:

while True:

readLine(L1, ["1","2","3","A"])

readLine(L2, ["4","5","6","B"])

readLine(L3, ["7","8","9","C"])

readLine(L4, ["*","0","#","D"])

time.sleep(0.3)

except KeyboardInterrupt:

print("\nProgram is stopped")

Видео, демонстрирующее работу проекта

Источник статьи

(Проголосуй первым!)

Загрузка...

412 просмотров

Подключение к Raspberry Pi Zero W ЖК дисплея с интерфейсом I2C и клавиатуры 4x4

Необходимые компоненты

Схема проекта

Настройка платы Raspberry Pi Zero W для работы с ЖК дисплеем с интерфейсом I2C и клавиатурой 4x4

Объяснение программы для Raspberry Pi Zero W

Исходный код программы на Python

Видео, демонстрирующее работу проекта

Добавить комментарий Отменить ответ

Необходимые компоненты

Схема проекта

Настройка платы Raspberry Pi Zero W для работы с ЖК дисплеем с интерфейсом I2C и клавиатурой 4x4

Объяснение программы для Raspberry Pi Zero W

Исходный код программы на Python

Видео, демонстрирующее работу проекта

Похожие статьи

Добавить комментарий Отменить ответ