راه اندازی LCD کاراکتری با میکروکنترلر AVR

در دنیای الکترونیک و مخصوصاً میکروکنترلرها، یکی از کارهایی که خیلی پرکاربرد و جذاب است، نمایش اطلاعات روی یک صفحه‌نمایش است. یکی از ساده‌ترین و ارزان‌ترین نمایشگرهایی که در پروژه‌ها استفاده می‌شود، LCD کاراکتری است. در این مقاله می‌خواهیم با هم یاد بگیریم چطور یک LCD کاراکتری را با میکروکنترلرهای AVR مثل ATmega32 یا ATmega16 راه‌اندازی کنیم.

LCD کاراکتری چیست؟

LCD کاراکتری یک نوع نمایشگر است که می‌تواند فقط حروف، اعداد و برخی علامت‌ها را نشان دهد. مثلاً اگر شما بخواهید یک نوشته مثل “Hello World” یا “دما: ۲۵ درجه” را روی یک صفحه نشان بدهید، LCD کاراکتری انتخاب خوبی است. LCDهای کاراکتری معمولاً دارای ۱۶ ستون و ۲ سطر هستند. به این مدل‌ها، LCD 16×2 می‌گویند. یعنی در هر سطر می‌توانید ۱۶ کاراکتر بنویسید و در مجموع ۲ سطر دارید.

LCD کاراکتری بر اساس یک چیپ یا کنترلر خاص به نام HD44780 کار می‌کند. این چیپ دستورات خاصی را دریافت می‌کند و بعد اطلاعات را روی نمایشگر نشان می‌دهد.

چرا LCD کاراکتری مهم است؟

این نوع نمایشگرها قیمت پایینی دارند، خیلی ساده راه‌اندازی می‌شوند، و برق زیادی مصرف نمی‌کنند. همچنین نسبت به نمایشگرهای گرافیکی ساده‌تر هستند و برای پروژه‌های آموزشی یا صنعتی بسیار مناسب‌اند.

میکروکنترلر AVR چیست؟

میکروکنترلرهای AVR ساخت شرکت ATMEL (که الان بخشی از شرکت Microchip شده‌اند) هستند. یکی از معروف‌ترین مدل‌ها، ATmega32 است. این میکروکنترلر دارا پورت‌های دیجیتال، تایمر، مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) و امکانات مختلف دیگر است. شما می‌توانید آن را برنامه‌نویسی کنید تا کارهای مختلفی انجام دهد، مثل روشن‌کردن LED، خواندن مقدار دما، کنترل موتور و البته نمایش اطلاعات روی LCD.

اجزای موردنیاز برای راه‌اندازی LCD

برای راه‌اندازی یک LCD کاراکتری به این وسایل نیاز داریم:

• میکروکنترلر AVR مثل ATmega32
• LCD کاراکتری مثلاً مدل 16×2
• منبع تغذیه ۵ ولت
• پتانسیومتر 10 کیلو اهم برای تنظیم وضوح صفحه نمایش
• مقداری سیم و بردبرد برای بستن مدار
• کامپایلر AVR-GCC یا نرم‌افزار CodeVisionAVR برای برنامه‌نویسی
• پایه‌های LCD

LCD کاراکتری معمولاً ۱۶ پایه دارد. بعضی از این پایه‌ها برای برق‌رسانی هستند، بعضی برای ارسال اطلاعات از طرف میکروکنترلر، و بعضی دیگر برای کنترل نور و کنتراست صفحه.

ما برای سادگی فقط از ۶ یا ۷ پایه برای راه‌اندازی LCD استفاده می‌کنیم، چون LCD را در حالت ۴ بیتی راه‌اندازی می‌کنیم. در این حالت فقط از ۴ خط داده استفاده می‌کنیم، نه ۸ تا. این‌طوری می‌توانیم پین‌های بیشتری از میکروکنترلر را برای کارهای دیگر نگه داریم.

نحوه اتصال LCD به میکروکنترلر

برای اینکه LCD را به میکروکنترلر متصل کنیم، باید سیم‌کشی زیر را انجام دهیم:

• پایه‌های برق LCD را به +۵ ولت و GND وصل می‌کنیم.
• یک پتانسیومتر بین پایه کنتراست و GND قرار می‌دهیم.
• پایه‌های داده D4 تا D7 را به چند پین از پورت D میکروکنترلر وصل می‌کنیم.
• پایه RS و E را هم به پین‌های دیگر از میکروکنترلر وصل می‌کنیم.
• پایه RW را همیشه به زمین (GND) وصل می‌کنیم؛ چون فقط می‌خواهیم اطلاعات بنویسیم نه بخوانیم.

راه‌اندازی LCD در برنامه

برای اینکه LCD درست کار کند، باید ابتدا یک سری دستور به آن بدهیم. به این کار “راه‌اندازی اولیه” گفته می‌شود. این دستورات شامل این موارد هستند:

• مشخص‌کردن اینکه ما از حالت ۴ بیتی استفاده می‌کنیم.
• مشخص‌کردن اینکه چند سطر داریم.
• روشن‌کردن LCD و خاموش‌کردن مکان‌نما
• پاک‌کردن صفحه
• تعیین اینکه نوشتن از چپ به راست انجام شود
• بعدازاین مرحله، آماده هستیم تا هر نوشته‌ای را روی LCD نمایش دهیم.

زبان برنامه‌نویسی برای کنترل LCD

برای کنترل LCD از زبان C استفاده می‌کنیم که با استفاده از کامپایلر AVR-GCC یا نرم‌افزارهایی مثل CodeVision نوشته می‌شود.

ابتدا باید چند تابع بنویسیم تا کارهای زیر را انجام دهند:

• ارسال فرمان به LCD
• ارسال داده به LCD برای نمایش نوشته
• پاک‌کردن صفحه
• قراردادن مکان‌نما در سطر و ستون موردنظر
• نمایش رشته‌ای از کاراکترها

✅نکات مهم

• همیشه بعد از ارسال دستور یا داده به LCD، کمی صبر کنید تا LCD وقت کافی برای پردازش داشته باشد.
• استفاده از پتانسیومتر برای تنظیم وضوح خیلی مهم است. اگر نوشته را نمی‌بینید، احتمالاً مشکل از کنتراست است.
• اگر اطلاعات به‌درستی نمایش داده نمی‌شوند، پایه‌های اتصال را بررسی کنید.
• از یک خازن بین VCC و GND استفاده کنید تا نویز تغذیه کاهش یابد.

کاربردهای LCD در پروژه‌ها

• نمایش دما، رطوبت یا فشار
• ساخت ساعت دیجیتال
• منوی تنظیمات دستگاه
• ماشین‌حساب ساده
• سیستم حضوروغیاب
• نمایش اطلاعات سنسورها در ربات

LCD کاراکتری یک ابزار بسیار کاربردی است که با یادگرفتن نحوه راه‌اندازی آن، می‌توانید پروژه‌های جذاب‌تری طراحی کنید.

نتیجه‌گیری

همان‌طور که دیدیم، راه‌اندازی LCD کاراکتری با میکروکنترلر AVR چندان پیچیده نیست. با انجام چند مرحله ساده شامل اتصال سیم‌ها، نوشتن برنامه و ارسال دستورات، می‌توانیم اطلاعات مختلفی را روی نمایشگر نشان دهیم. این مهارت نه‌تنها برای پروژه‌های آموزشی مفید است، بلکه در ساخت بسیاری از دستگاه‌های صنعتی هم کاربرد دارد.

اگر تازه شروع به یادگیری میکروکنترلر کرده‌اید، پیشنهاد می‌کنم حتماً یک پروژه ساده با LCD طراحی کنید تا بهتر با اصول کار آن آشنا شوید. اگر نیاز به راهنمایی بیشتر یا کد کامل پروژه داشتید، می‌توانم کمکتان کنم.