I2C (Inter-Integrated Circuit) es un modo de comunicación en serie de dos hilos, que puede utilizarse para la conexión de microcontroladores y sus periféricos. Los dispositivos que utilizan la comunicación I2C deben estar conectados a la línea de datos serie (SDA), y la línea de reloj serie (SCL) (llamado bus I2C). Cada dispositivo tiene una dirección única y puede utilizarse como transmisor o receptor para comunicarse con los dispositivos conectados al bus.
Como es de suponer usar este tipo de comunicación I2C con un controlador LCD requiere muchos menos hilos para la gestión del mismo, pues tradicionalmente se controlaban según el bus de datos (4 bits o 8bits) con al menos 4 u 8 hilos de datos, uno para registro seleccionado(RS), otro para lectura/escritura (R/W) , el de reloj (enable) y dos hilos para alimentación. Es decir, la configuración de pines de este tipo de displays LCD sin este tipo de controladores I2C compatibles con el standard de Hitachi es/era la siguiente:
- Tierra
- VCC +3.3 a +5V (típico)
- Ajuste de contraste (VO) Esta es una entrada analógica , típicamente conectado a un potenciómetro. El usuario tiene que ser capaz de controlar este voltaje independiente de todos otros ajustes, para optimizar la visibilidad del display que varía con la temperatura y, en algunos casos, con la altura sobre el nivel de mar. Con un ajuste incorrecto el display parecerá para funcionar mal.
- Registro Seleccionado (RS). RS=0: Comando, RS=1: Dato
- Lectura/Escritura (R/W). R/W=0: Escribe, R/W=1: Lee (En la mayor parte de las aplicaciones que leer del HD44780 no tiene sentido. En ese caso este pin puede ser permanentemente conectado a tierra y no hay necesidad de asignar pines de entrada/salida para gestionarlo.)
- Reloj (Enable). Disparado por el borde descendente
- Bit 0 (No utilizado en operación de 4 bits)
- Bit 1 (No utilizado en operación de 4 bits)
- Bit 2 (No utilizado en operación de 4 bits)
- Bit 3 (No utilizado en operación de 4 bits)
- Bit 4
- Bit 5
- Bit 6
- Bit 7
- Backlight Ánodo (+) (Si aplica)
- Backlight Cátodo (-) (Si aplica)
En este ejemplo vamos a ver como conectar un display LCD1602 que integra un controlador I2C con un LCD y este con un ESP32 ,! lo cual solo requiere solo 4 hilos !.En este caso,la pantalla LCD1602 puede mostrar 2 líneas de caracteres en 16 columnas siendo capaz de mostrar números, letras, símbolos, código ASCII, etc. Además el precio es muy asequible pues ronda los 6€/unidad en Amazon y obviamente también existen displays de muchas mas líneas y de mas caracteres según las necesidades particulares de cada diseño.
Este módulo LCD I2C/IIC por tanto puede mostrar 2 líneas de caracteres, 16 para cada uno y es compatible con la mayoría de los microcontroladores de corriente. Los principales modelos de Arduino , Raspberry Pi,/ Raspberry Pi Pico, ESP32 o ESP8266 (otros controladores también pueden ser compatibles, pero el fabricante no proporciona tutorial y código).
A continuación se muestra una pantalla LCD1602 monocroma junto con su diagrama de circuito:
Como podemos ver la pantalla LCD1602 I2C integra una interfaz I2C que conecta el módulo de entrada serie y salida paralela a la pantalla LCD1602.
Esto nos permite utilizar sólo 4 líneas para operar el LCD1602: GND, VCC ( 5v DC),SDA y SCL.
El chip IC serie-paralelo utilizado en este módulo es PCF8574T (PCF8574AT), y su dirección I2C por defecto es 0x27(0x3F), de modo que si tiene problemas para ponerlo en funcionamiento con el código que veremos , ¡cambie 0x27 a 0x3F !-
El pin del módulo PCF8574 y el pin del LCD1602 se corresponden y conectan entre sí:
Así que sólo necesitamos 4 pines para controlar los 16 pines de la pantalla LCD1602 a través de la interfaz I2C.
En este ejemplo , vamos a utilizar el I2C LCD1602 para mostrar algunos caracteres estáticos y los dinámicas. Las conexiones por tanto del display con un ESP32 no pueden ser mas simples como podemos ver a continuación;
Es muy importante saber que la dirección I2C de este LCD varía entre los diferentes chips incorporados( Chip 8574AT: 0x3F y 8574T o chip en blanco: 0x27 )
En la imagen podemos ver una imagen , mas claramente como es este tipo de display y como ha evolucionado de un modelo antiguo donde claramente se aprecia el interfaz i2c una placa aparte y las versiones actuales donde ya va integrado dentro del diseño de la propia placa del LCD.
Podemos usar simplemente cuatro cablecillos hembra -hembra para probar el conjunto:
No es demasiado engorroso todo lo demás porque solo necesitaremos conectar un cable microusb para alimentar el conjunto:
Obviamente para poder escribir caracteres en la pantalla tendremos que cargar el fw adecuado y que vamos a ver a continuación ( sino cargamos nada simplemente aparecerá en la primera lineá los 16 caracteres oscuros)
Código de ejemplo
Antes de escribir código, necesitamos importar la librería necesaria, para lo cual utilizamos la librería de terceros LiquidCrystal I2C. Si aún no la ha instalado, por favor necesitara hacerlo para compilar el siguiente código de mas abajo.
Los pasos para añadir librerías de terceros son los siguientes:
- Abra arduino ide
- Vaya aSketch->Include library-> Manage Librerías.
- Introduzca » LiquidCrystal I2C» en la barra de búsqueda
- Seleccione » LiquidCrystal I2C » para su instalación
A continuación mostramos un ejemplo de como pintar cualquier carácter en la primera o segunda línea.
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <Wire.h>
/*
* #define SDA 13 //Define SDA pins
#define SCL 14 //Define SCL pins
*/
#define SDA 13 /* 2// 4// 13 //Define SDA pins */
#define SCL 14 /*1//5//14 //Define SCL pins
/*
* note: If lcd1602 uses PCF8574T, IIC's address is 0x27,
* or lcd1602 uses PCF8574AT, IIC's address is 0x3F.
*/
//LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F,16,2);
bool ledState = false; // Inicializar el estado del LED como apagado
void setup() {
Serial.begin(115200); // Iniciar la comunicación serial
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); // Configurar el pin del LED interno como salida
Wire.begin(SDA, SCL); // attach the IIC pin
lcd.init(); // LCD driver initialization
lcd.backlight(); // Turn on the backlight
lcd.setCursor(0,0); // Move the cursor to row 0, column 0
lcd.print("hello, world! "); // The print content is displayed on the LCD
}
void loop() {
lcd.setCursor(0,1); // Move the cursor to row 1, column 0
lcd.print("Counter:"); // The count is displayed every second
lcd.print(millis() / 1000);
delay(1000);
ledState = !ledState; // Cambiar el estado del LED
digitalWrite(LED_BUILTIN, ledState); // Encender o apagar el LED según el estado actual
Serial.print("LED state: "); // Imprimir el estado del LED en la consola
Serial.println(ledState);
}Este es un código de boceto Arduino que inicializa y controla una pantalla LCD con interfaz I2C y parpadea un LED al mismo tiempo.
La primera parte del código incluye las librerías necesarias para la comunicación I2C y el control de la pantalla LCD. Las líneas de comentario muestran diferentes opciones para los pines SDA y SCL que se pueden utilizar dependiendo de la placa que se utilice.
Las siguientes líneas establecen la dirección I2C del LCD y el número de filas y columnas de la pantalla. Luego, la librería Wire es inicializada para la comunicación I2C y el controlador LCD es inicializado. Finalmente, se enciende la luz de fondo y se imprime el mensaje «¡Hola, mundo!» en la primera fila de la LCD.
La función de bucle se ejecuta continuamente y actualiza la segunda fila de la LCD con el valor actual de la función millis() dividido por 1000, que se incrementa cada segundo. Al mismo tiempo, alterna el estado del LED usando el pin LED incorporado e imprime el estado actual del LED al Monitor Serial.
En la siguiente imagen podemos ver funcionando el display con el código anterior.
Por cierto, si planea usar un display de este tipo ha de saber que los caracteres se sobrescriben en la línea correspondiente ,por lo que es responsabilidad del usuario borrar la pantalla cuando corresponda ( por ejemplo escribiendo 16 caracteres en blanco en la línea que nos interese)
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