ค้นหาบทความที่นี่

บทความทั้งหมด

Display - ตอนที่ 2 : Liquid Crystal 1602 - 2004

3 ปีที่ผ่านมา

โดย เจ้าของร้าน

Publish : 10 April 2022

หัวข้อในบทนี้
- การต่อ LCD กับ Arduino
- การเขียนโปรแกรม
- อธิบายคำสั่งต่าง ๆ ของ LiquidCrystal Library
- การนับตำแหน่ง Cursor
- การแก้ปัญหาที่อาจเกิดขึ้น

หลังจากที่เราเรียนรู้ภาคทฤษฏีของจอ LCD กันไปแล้ว วันนี้จะเป็น tutorial กันละครับ สำหรับการใช้จอ LCD ก็ไม่มีอะไรยุ่งยาก จะมีก็แค่ต่อสายเยอะหน่อย แต่การเขียนโปรแกรมนั้น เนื่องจากทาง Arduino เขามี Library ให้เรียบร้อยติดมากับตัว IDE เลย ก็ไม่มีอะไรยุ่งยากครับ

การต่อ LCD กับ Arduino
แม้ว่า LCD จะมีขาถึง 16 ขา แต่เราก็จะไม่ต่อกับ Arduino ทั้งหมด 16 ขาหรอกครับ เราจะใช้แค่ D4-D7 และ RS กับ E รวม 6 ขาเท่านั้นที่จะต่อกับ Arduino ส่วนที่เหลือคือ V0, A, K เราต่อภายนอกเพื่อใช้งานครับ
สิ่งที่ต้องเตรียมเพิ่มเติมคือตัวต้านทานปรับค่าได้ 10k (หรือ 100k ก็ได้) สำหรับต่อกับ V0 เพื่อเพิ่ม-ลดค่า Contrast ของหน้าจอ ในการต่อก็ตามรูปด้านล่าง

อธิบายเพิ่มเติมจากรูป เราจะต่อสายดังนี้

VSS	ต่อกับ GND
VDD	ต่อกับ 5V
V0	ต่อกับขา Variable ของตัวต้านทานปรับค่าได้
RS	ต่อกับขา 2 ของ Arduino
RW	ต่อกับ GND เพื่อให้เป็น Logic LOW
E	ต่อกับขา 3 ของ Arduino
D0 ถึง D3	ปล่อยว่าง
D4 ถึง D7	ต่อกับขา 4-7 ของ Arduino ตามลำดับ
A	ต่อกับ 5V
K	ต่อกับ GND

หากต้องการจำกัดกระแสของหลอด LED Backlight ก็สามารถต่อตัวต้านทานขนาด 220Ω เข้าไปด้วยก็ได้ครับ นอกจากนี้ก็อย่าลืมอีก 2 ขาของ Potentiometer ให้ต่อกับ 5V และ GND ด้วยครับ ส่วนใครจะเปลี่ยนขา ใช้บอร์ดตัวอื่นแล้วเรียงขาแบบนี้ไม่สะดวกใช้งาน ต้องขยับ ต้องย้าย ก็สามารถทำได้ ขอแค่เป็นขาดิจิตอลก็พอ เดี๋ยวเราไปแก้ในตัวโค้ดโปรแกรมได้ครับ

การเขียนโปรแกรม
จริง ๆ แล้วการเขียนโปรแกรมส่งข้อมูลให้จอ LCD นี้ ต้องใช้การเขียน Shift Register ซึ่งจะมีความยุ่งยากและค่อนข้างลงลึกพอสมควร แต่ไม่ต้องตกใจครับ Arduino เขามี Library พื้นฐานมาให้เราแล้ว ชื่อว่า "LiquidCrystal" เพื่อใช้เราใช้งานง่ายขึ้น เขียนโปรแกรมสั้นลง ซึ่ง Library นี้เขียนขึ้นสำหรับชิปควบคุมจอของ Hitachi เบอร์ HD44780 ซึ่งตรงนี้ไม่ต้องจำก็ได้ครับ เพราะจอสำหรับ Arduino ที่มีขายก็เป็นชิปเบอร์นี้ทั้งนั้น หรือต่อให้เป็นชิปเบอร์อื่นก็จะเป็นเบอร์ที่สามารถทำงานทดแทนได้แบบ 100% ซึ่งก็จะใช้กับ Library นี้ได้อย่างไม่มีปัญหาเช่นกัน โดยตัวอย่างโปรแกรม HelloWorld มีดังนี้ (โปรแกรมใน Example กับโปรแกรมในบทความนี้ต่างกันที่ขาที่ต่อกับจอ ดูให้ตรงกันนะครับ หากใครทำตามต่อตามบทความนี้ให้ก็อปโค้ดนี้ไปวาง หากใครเปิดตาม Example ในโปรแกรมก็ย้ายขาตามที่เขาคอมเม้นต์อธิบายไว้)

ตัวโปรแกรมนี้เป็นการใช้งานอย่างง่าย ใครที่ต้องการแค่ให้จอแสดงผลออกมา เขียนโค้ดแค่นี้ก็ใช้ได้แล้วครับ อธิบายคำสั่งดังนี้ (หากมี * ในคำอธิบายหมายถึงเป็น Optional จะมีหรือไม่มีก็ได้)

LiquidCrystal LCD(2, 3, 4, 5, 6, 7);

เป็นการสร้าง Object ของจอ โดยตั้งชื่อว่า LCD ต่อกับขา 2, 3, 4, 5, 6, 7 ซึ่งจะเรียงลำดับขาของจอคือ RS, E, D4, D5, D6, D7 ใครเปลี่ยนขาย้ายขาแก้ส่วนนี้ให้ตรงได้เลย

LCD.begin(16, 2);

เป็นการเรียก LCD ขึ้นมาเริ่มการใช้งาน และทำการบอกตัวโปรแกรมว่าจอของเรามีขนาด 16 ตัวอักษร และ 2 บรรทัด ตรงนี้ใครใช้จอ 20 ตัวอักษร 4 บรรทัด หรือ 8 ตัวอักษร 2 บรรทัด หรืออื่น ๆ ก็แก้ตัวเลขให้ตรงได้เลยเช่นเดียวกัน

LCD.print("* Hello World! *");

เป็นคำสั่งให้แสดงผลประโยค "* Hello World! *" หากใครจะให้แสดงผลว่า Dog หรือ CAT ก็ใส่เข้าไปภายใน " " ได้เลย แต่ถ้าอ่านค่าอุณหภูมิมา จะให้แสดงค่าตัวแปรก็ใส่ชื่อตัวแปรไปในวงเล็บโดยไม่ต้องมี " " เพียงเท่านี้ก็จะแสดงค่าตัวแปรออกมาแล้วครับ

LCD.setCursor(0, 1);

เป็นการบอกจอว่าข้อความต่อไปจะเริ่มแสดงผลที่ตำแหน่งใด โดยจะเป็นการบอกตำแหน่งตัวอักษร ตามด้วยบรรทัด ตามลำดับ

โปรแกรมตัวอย่างนี้จะแสดงประโยค "* Hello World! *" ที่บรรทัดบน และนับเลขเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ในบรรทัดล่าง ใครที่อัพโหลดโปรแกรมแล้วแสดงผลแบบนี้ก็ดีใจด้วยครับ มาถูกทางแล้ว

อธิบายคำสั่งต่าง ๆ ของ LiquidCrystal Library
จากโปรแกรมตังอย่างเราได้ใช้งานกันเป็นแล้วนะครับ แต่ Library ตัวนี้ยังมีความสามารถอื่น ๆ ให้จอสามารถแสดงผลแบบพิเศษขึ้นได้อีก โดยจะขอสรุปคำสั่งต่าง ๆ ดังนี้ครับ

begin()
รูปแบบคำสั่ง	lcd.begin(cols, rows)
lcd	ชื่อ Object ของจอที่ตั้งขึ้นมา
cols	จำนวนคอลัมของจอ (จำนวนอักษรใน 1 บรรทัด)
rows	จำนวนแถวของจอ (จำนวนบรรทัด)

เรียก Object จอ LCD ที่สร้างขึ้นมาใช้งาน และระบุขนาดของจอ โดยคำสั่งนี้ต้องเรียกก่อนเป็นลำดับแรกสุดเสมอ (เรียกใน setup ถ้าไม่เรียกจะใช้จอไม่ได้)

clear()
รูปแบบคำสั่ง	lcd.clear()
lcd	ชื่อ Object ของจอที่ตั้งขึ้นมา

ล้างหน้าจอทั้งหมดพร้อมทั้งเลื่อน Cursor ไปที่ตำแหน่งซ้ายบน (0, 0)

home()
รูปแบบคำสั่ง	lcd.home(cols, rows)
lcd	ชื่อ Object ของจอที่ตั้งขึ้นมา

เลื่อน Cursor ไปที่ตำแหน่งซ้ายบน (0, 0) โดยไม่ล้างหน้าจอ หากมีการแสดงข้อความใหม่จะเป็นการแสดงทับบนข้อความเดิม

setCursor()
รูปแบบคำสั่ง	lcd.setCursor(cols, rows)
lcd	ชื่อ Object ของจอที่ตั้งขึ้นมา
cols	ตำแหน่งคอลัม (ตัวอักษร)
rows	ตำแหน่งแถว (บรรทัด)

วางตำแหน่ง Cursor บนจอ หากมีคำสั่งแสดงข้อความต่อจากคำสั่งนี้ ข้อความจะเริ่มแสดงในตำแหน่งนี้

write()
รูปแบบคำสั่ง	lcd.write(data)
lcd	ชื่อ Object ของจอที่ตั้งขึ้นมา
data	อักษร (Charactor) ที่จะแสดงบนหน้าจอ

ใช้แสดงอักษร, อักขระต่าง ๆ (Charactor) ออกทางหน้าจอ (จะอธิบายในตอนต่อไปในเรื่องอักษระ-สัญลักษณ์พิเศษ)

print()
รูปแบบคำสั่ง	lcd.print(data, BASE)
lcd	ชื่อ Object ของจอที่ตั้งขึ้นมา
data	ข้อความที่จะแสดง
BASE	* ใช้ในการแสดงข้อมูลจำนวนตัวเลข ว่าจะให้แสดงตัวเลขนั้นในรูปแบบเลขฐานใด (ฺBIN, DEC, OCT, HEX)

แสดงข้อความที่กำหนดบนหน้าจอ

cursor()
รูปแบบคำสั่ง	lcd.cursor()
lcd	ชื่อ Object ของจอที่ตั้งขึ้นมา

ใช้แสดง Cursor บนหน้าจอ โดยตำแหน่งที่ Cursor กำลังชี้อยู่ จะมีเครื่องหมาย Underscore ( _ ) กระพริบอยู่

noCursor()
รูปแบบคำสั่ง	lcd.noCursor()
lcd	ชื่อ Object ของจอที่ตั้งขึ้นมา

ใช้ซ่อน Cursor บนหน้าจอ

blink()
รูปแบบคำสั่ง	lcd.blink()
lcd	ชื่อ Object ของจอที่ตั้งขึ้นมา

แสดงตำแหน่ง Cursor โดยตำแหน่งที่ Cursor อยู่จะกระพริบทั้งช่อง ต่างจาก cursor() ที่แสดงเป็นเส้นด้านล่างเท่านั้น ในกรณีใช้คำสั่งซ้ำซ้อนกับ cursor() จออาจแสดงเป็น Cursor หรือ Blink ขึ้นอยู่กับเป็นจอรุ่นใด

noBlink()
รูปแบบคำสั่ง	lcd.noBlink()
lcd	ชื่อ Object ของจอที่ตั้งขึ้นมา

ซ่อนการกระพริบของ Cursor

display()
รูปแบบคำสั่ง	lcd.display()
lcd	ชื่อ Object ของจอที่ตั้งขึ้นมา

เปิดจอขึ้นมาใช้งานอีกครั้ง (หลังจากคำสั่งปิดจอ) โดยข้อความเดิมที่แสดงอยู่ก็จะกลับมาแสดงต่อบนหน้าจอ

noDisplay()
รูปแบบคำสั่ง	lcd.noDisplay()
lcd	ชื่อ Object ของจอที่ตั้งขึ้นมา

ปิดการทำงานของหน้าจอ โดยข้อมูลและข้อความบนหน้าจอจะยังคงอยู่ เพียงแต่ไม่แสดงให้เห็นเท่านั้น (นึกถึงตอนที่เราปิดทีวีแหละครับ จอเราปิดแต่รายการเขาก็รันต่อไปเรื่อย ๆ พอเราเปิดอีกทีก็แสดงผลรายการขณะนั้น ๆ ออกมา)

scrollDisplayLeft()
รูปแบบคำสั่ง	lcd.scrollDisplayLeft()
lcd	ชื่อ Object ของจอที่ตั้งขึ้นมา

เลื่อนเนื้อหาบนจอ (ทั้งข้อความที่แสดงและ Cursor) ไปทางซ้าย 1 ช่อง

scrollDisplayRight()
รูปแบบคำสั่ง	lcd.scrollDisplayRight()
lcd	ชื่อ Object ของจอที่ตั้งขึ้นมา

เลื่อนเนื้อหาบนจอ (ทั้งข้อความที่แสดงและ Cursor) ไปทางขวา 1 ช่อง

autoscroll()
รูปแบบคำสั่ง	lcd.autoscroll()
lcd	ชื่อ Object ของจอที่ตั้งขึ้นมา

เปิดการเลื่อนอัตโนมัติของอักษรที่แสดงอยู่บนหน้าจอ ซึ่งการแสดงผลจะเลื่อนได้ทั้งซ้ายไปขวา และขวาไปซ้าย (ค่า default คือซ้ายไปขวา)

noAutoscroll()
รูปแบบคำสั่ง	lcd.noAutoscroll()
lcd	ชื่อ Object ของจอที่ตั้งขึ้นมา

ปิดการทำงานของ autoscroll()

leftToRight()
รูปแบบคำสั่ง	lcd.leftToRight()
lcd	ชื่อ Object ของจอที่ตั้งขึ้นมา

กำหนดทิศทางให้กับข้อความที่จะแสดงผล ให้แสดงข้อความจากซ้ายไปขวา แต่จะไม่มีผลกับข้อความที่แสดงไปก่อนหน้าคำสั่งนี้ (เป็นค่า Default แม้จะไม่กำหนดคำสั่งนี้ก็จะแสดงแบบซ้ายไปขวา)

RightToLeft()
รูปแบบคำสั่ง	lcd.RightToLeft()
lcd	ชื่อ Object ของจอที่ตั้งขึ้นมา

กำหนดทิศทางให้กับข้อความที่จะแสดงผล ให้แสดงข้อความจากขวาไปซ้าย แต่จะไม่มีผลกับข้อความที่แสดงไปก่อนหน้าคำสั่งนี้

createChar()
รูปแบบคำสั่ง	lcd.createChar()
lcd	ชื่อ Object ของจอที่ตั้งขึ้นมา

เป็นการสร้างอักขระหรือสัญลักษณ์ขึ้นเองเพื่อแสดงบนหน้าจอ เช่น รูปเทอร์โมมิเตอร์ ลูกศร เป็นต้น (จะอธิบายในตอนต่อไปในเรื่องอักษระ-สัญลักษณ์พิเศษ)

การนับตำแหน่ง Cursor
ในคำสั่งบางคำสั่งในการใช้งานนั้นจะมีการนับตำแหน่งเพื่อวาง Cursor ทีนี้เราจะนับอะไรยังไง ไม่ยากครับ นับเริ่มที่ Home เป็นตำแหน่ง (0, 0) จากนั้นก็นับต่อไป 0, 1, 2, 3, ...... ไปเรื่อย ๆ ครับ

จากรูปตัวอย่าง จะเห็นว่าบนจอนั้นจะมีช่องสีเหลี่ยมย่อย ๆ อยู่ แถวบนมี 16 คอลัม และมีแถวแบบนี้ 2 แถว เป็นที่มาของชื่อ 1602 นั่นเอง หรือจะเรียกให้เข้าใจง่ายขึ้น(รึเปล่า?)คือ มันมีบรรทัดละ 16 ตัวอักษร และมี 2 บรรทัด
ในรูปนั้นจะมีกรอบสีแดงอยู่ ตำแหน่งในกรอบสีแดงนั้นก็คือตำแหน่ง Home คือจุด (0, 0) ลองหาตำแหน่งของกรอบสีขาวและสีดำดูเล่น ๆ ครับ ก่อนที่จะเฉลยในบรรทัดต่อไป
กรอบสีขาวคือ? มันอยู่ในตำแหน่งตัวอักษรที่ 8 และอยู่บรรทัดที่ 0 (อย่าลืมว่าเรานับจาก 0 นะ ไม่ได้นับจาก 1) ฉะนั้นหากต้องการให้ข้อความเริ่มแสดงตัวแรกในตำแหน่งนี้ ก็ต้อง setCursor(8, 0)
ส่วนกรอบสีดำ อักษรที่ 11 บรรทัดที่ 1 ก็ตามนั้นเลยครับ ตำแหน่งนี้คือ (11, 1)

การแก้ปัญหาที่อาจเกิดขึ้น
การใช้จอแบบนี้ถ้าจอไม่เสียก็จะไม่ค่อยพบปัญหาอะไรนะครับ ปัญหาเดียวที่มักจะพบก็คือข้อความที่แสดงออกมาซีด ไม่ค่อยดำชัดเจน ซึ่งสามารถแก้ได้ด้วยการปรับ Contrast คือขา V0 ก็บิดตัวต้านทานปรับค่าได้ที่เราต่อไว้นั่นแหละครับ ค่อย ๆ บิดไปมาจนได้ความชัดที่พอใจได้เลย ส่วนปัญหาอื่น ๆ จอไม่ทำงานนั้นก็ลองดูสายว่าต่อถูกหรือไม่ เช็คโปรแกรมว่าเขียนครบหรือไม่ เคยจ่ายไฟเกิน 5V หรือไม่ ถ้าเคยก็อาจทำให้จอไหม้ ไอซีเสีย ใช้งานไม่ได้นั่นเองครับ

จบไปแล้วสำหรับวันนี้ ใครมีจอแบบธรรมดาก็สามารถใช้งานกันได้แล้วครับ สำหรับในตอนต่อไปจะเป็นเรื่องสำหรับคนที่มีจอแบบ I2C แต่สำหรับจอแบบธรรมดาก็ตามอ่านกันได้นะครับ เนื่องจากจะพ่วงเรื่อง Custom Charactor ลงไปด้วย ซึ่งก็ใช้ได้ทั้งจอธรรมดาและจอ I2C ยังไงก็ติดตามกันต่อไปนะครับ