テキサスインスツルメンツのtivacシリーズtm4c123gランチパッドと液晶ディスプレイを接続する方法

前のチュートリアルでは、TIVA TM4C Launchpadと、EnergiaIDEを使用してデジタル入力ピンと出力ピンを制御する方法について学習することから始めました。ここで、このチュートリアルでは、有用な情報とセンサーデータを表示するための16×2ドットマトリックスLCDディスプレイとこのボードのインターフェイスについて学習します。

16x2 LCDディスプレイは、私たちのほとんどが公共のPCOを通じてこれに遭遇したか、他の電子機器プロジェクトで使用したことがあるでしょう。16x2 LCDは、データやその他のデバッグ情報を表示するための電子機器アプリケーションに非常に便利な低コストのディスプレイモジュールです。そこで、16x2LCDディスプレイをTIVACシリーズTM4C123GLaunchPadとインターフェースします。ここでは、LCDディスプレイにADC値と電圧レベルを表示します。ADC値を変化させるためにポテンショメータが取り付けられています。16x2 LCDディスプレイとそのピンの詳細については、こちらをご覧ください。

必要な材料

TexasInstrumentsのTIVATM4CLaunchPad
16×2ドットマトリックスLCDディスプレイ
接続線

16×2ドットマトリックスLCDディスプレイの簡単な紹介

先に述べたように、Energia IDEは、インターフェイスを簡単にする美しいライブラリを提供するため、ディスプレイモジュールについて何も知る必要はありません。しかし、私たちが何を使っているかを示すのは面白くなかったでしょう！

16×2という名前は、ディスプレイに16列と2行があり、これらを合わせて（16 * 2）32ボックスを形成することを意味します。下の写真では、1つのボックスは次のようになります。

1つのボックスには40ピクセル（ドット）があり、マトリックスの順序は5行8列で、これらの40ピクセルが一緒になって1つの文字を形成します。同様に、すべてのボックスを使用して32文字を表示できます。次に、ピン配置を見てみましょう。

LCDには、上記のように合計16個のピンがあり、次のように4つのグループに分類できます。

ソースピン（1、2、および3）： これらのピンは、ディスプレイの電力およびコントラストレベルを供給します。

制御ピン（4、5、および6）：これらのピンは、LCDインターフェイスICのレジスタを設定/制御します（詳細については、以下のリンクを参照してください）。

データ/コマンドピン（7〜14）：これらのピンは、LCDに表示する情報のデータを提供します。

LEDピン（15および16）：これらのピンは、必要に応じてLCDのバックライトを点灯させるために使用されます（オプション）。

これらすべての16ピンのうち、これらのLCDディスプレイについて詳しく知りたい場合は、LCDの適切な動作に必須の10ピンのみを使用してください。このLCDの記事にジャンプしてください。

また、16x2LCDディスプレイと他の多くのマイクロコントローラーとのインターフェースも確認してください。

16x2LCDとAtmega16AVRマイクロコントローラーの4ビットモードでのインターフェース
MPLABXとXC8を使用したPICマイクロコントローラとのLCDインターフェース
16x2LCDとSTM32F103C8T6のインターフェース
LCDとMSP430G2LaunchPadのインターフェース
8051マイクロコントローラーとのLCDインターフェース
16x2LCDとArduinoのインターフェース
Pythonを使用したRaspberryPiとの16x2LCDインターフェース

TIVAランチパッドのADC

ポテンショメータはアナログ出力を提供するため、Launchpadのデジタルピンに接続することはできません。したがって、MCUのアナログピンまたはADCピンは、出力が本質的にアナログであるセンサーのインターフェイスに使用されます。TIVA TM4Cには12ビット出力の2つのADCチャネルがあります。これは、センサーまたはポテンショメータからのアナログ値を0〜2 ^ 12（4096）の範囲でマッピングして、デジタル値に変換できることを意味します。マイクロコントローラーでのアナログからデジタルへの変換の詳細については、リンクをたどってください。

下の画像に示すように、TIVA Launchpadには12個のアナログ入力ピン（A0〜A11）があります。

回路図と接続

16×2ドットマトリックスLCDディスプレイをTIVALaunchpadTM4C と接続するための完全な回路図を以下に示します。

これらのLCDとのインターフェースにおける1つの主要な制約は、その動作電圧です。LCDディスプレイの動作電圧は+ 5Vですが、 TM4Cは3.6Vでのみ動作します。私たちにとって幸運なことに、LCDインターフェースIC（HD44780U）のデータピンは2.7Vから5.5Vの広い動作電圧を持っています。したがって、LCDのVdd（ピン2）についてのみ心配する必要がありますが、データピンは3.6Vでも機能します。

TIVAボードにはデフォルトで+ 5Vピンがないため、LCDを機能させるには外部電源を使用する必要があります。Arduinoボードからの電源を使用するか、7805電圧レギュレーターを使用してください。電源のアースとTIVAボードのアースを必ず接続してください。

以下は、LCDとTIVALaunchpad間の接続を示す表です。

LCDピン名	TIVAランチパッド
対	接地
Vdd	+ 5V電源
Rs	TIVAのピンPC_6
R / W	接地
有効にする	TIVAのピンPB_7
D4	TIVAのピンPA_2
D5	TIVAのピンPA_3
D6	TIVAのピンPA_4
D7	TIVAのピンPB_6

LCDにポテンショメータの値を表示するには、ポット出力を任意のアナログピン（PE2）に接続します。

EnergiaIDEを使用したLCD用TIVATM4CLaunchpadのプログラミング

説明を進める前に、このプロジェクトで使用されているピンをメモしてください。上記の回路図とTIVAピン配置図を見てください。このチュートリアルの最後に、動作するビデオを含む完全なコードが添付されています。

Energia IDEには、デフォルトで、16x2 LCD（LiquidCrystal）用のライブラリが付属しています。存在しない場合は、このgithubリンクからダウンロードして、EnergiaIDEのライブラリフォルダーに貼り付けます。

次に、LCDのライブラリを含め、そのピンを定義してプログラムを開始します。

#include #define RS PC_6 #define EN PB_7 #define D4 PA_2 #define D5 PA_3 #define D6 PA_4 #define D7 PB_6 #define sensorPin PE_2

次のステップは 、LCDが接続されているピンについて言及することです。これは、すでに #define を使用して名前を付けているため、LCDピンの名前について簡単に言及できるようになりました。同じ順序に従っていることを確認してください。

LiquidCrystal lcd（RS、EN、D4、D5、D6、D7）;

サイズや性質が異なるLCDディスプレイには非常に多くの種類があるため、 void setup（）関数で、最初にプロジェクトで使用しているLCDの種類を指定します。ここでは、16x2LCDディスプレイを使用しました。

lcd.begin（16、2）;

LCDに何かを印刷するには、プログラムで2つのことを述べてください。1つは、 lcd.setCursor（）行を使用して言及できるテキストの位置であり、もう1つは、 lcd.print（）で言及できる印刷するコンテンツです。ここでは、1つのにカーソルを設定している^番目の行と1^番目の列。

lcd.setCursor（0,0）;

同様に、私たちも行うことができます

lcd.setCursor（0、1）; //カーソルを1列目2行目に設定します

ホワイトボードに書き込んだ後に消去するのと同じように、何かが書き込まれたらLCDも消去する必要があります。これは、以下の行を使用して行うことができます

lcd.clear（）;

ボイドループ（）関数を用いてポットの値をとる analogRead（）関数を、別の変数にこの値を格納し、この値を表示します。

sensorValue = analogRead（sensorPin）; lcd.setCursor（0、0）; lcd.print（ "ADC値："）; lcd.setCursor（10、0）; lcd.print（sensorValue）;

ここで、このADC値を3.3で乗算するだけで電圧に変換します。これは、TIVAボードのピンが受け入れることができる最高の電圧だからです。次に、乗算された値を4096で除算します。

lcd.setCursor（0、1）; lcd.print（ "電圧："）; 電圧=（sensorValue * 3.3）/ 4096; lcd.setCursor（10、1）; lcd.print（電圧）;

完全なプログラムは最後にあります。

TIVAランチパッド付き16x2LCDディスプレイ

ハードウェアとコードの準備ができたら、TIVAボードをコンピューターに接続し、コードをボードにアップロードするだけです。前のチュートリアルに従って、TIVALaunchpadにコードをアップロードする方法を学びます。

コードがアップロードされると、次のような画面が表示されます。

次に、ポテンショメータを回転させてADC値を変更すると、次の図に示すように、対応する電圧値も変更されることがわかります。

完全なコードと詳細なビデオを下に見つけることができます。LCDディスプレイに表示されているテキストを変更してみてください。