Come usare un display LCD I2C (16x2) con Arduino, ESP32 e Pico

Il display LCD 16x2, che mostra 2 righe da 16 caratteri, è il display più diffuso nel mondo Arduino. Si usa per mostrare misure come temperatura e distanza, menu, orologi e punteggi di giochi. Il display ha 16 pin e da solo richiede almeno 6 pin digitali; il piccolo modulo I2C saldato sul retro riduce il tutto a soli 2 fili dati. In questo articolo vedrai passo passo come collegare un LCD I2C, trovarne l'indirizzo e scriverci quello che vuoi.

Come funziona un display LCD?

Questi display funzionano con un chip di controllo chiamato HD44780. Ogni carattere viene disegnato in una piccola casella di 5x8 pixel e il chip contiene una tabella di caratteri già pronta con lettere, cifre e alcuni simboli. Arduino invia soltanto il comando "scrivi questa lettera in questa posizione"; trasformare la lettera in pixel è compito del display. La retroilluminazione a LED rende il testo leggibile al buio, mentre lo strato a cristalli liquidi forma il testo oscurando i pixel.

Cos'è l'I2C e perché semplifica tutto?

L'I2C è un modo per far comunicare più dispositivi con due soli fili: SDA trasporta i dati e SCL il segnale di clock. Ogni dispositivo ha il proprio indirizzo e Arduino chiama quello che gli serve tramite l'indirizzo. I moduli LCD usano di solito l'indirizzo 0x27 o 0x3F. Sugli stessi due fili si possono collegare anche un modulo orologio, un display OLED e sensori come il BME280: finché gli indirizzi sono diversi, funzionano tutti insieme.

Il chip PCF8574 del modulo converte i comandi che arrivano via I2C negli 8 segnali paralleli che il display si aspetta. Puoi usare il display anche senza modulo I2C, ma in quel caso servono 6 pin, un potenziometro e molti fili. Il modulo fa risparmiare pin e semplifica il circuito.

Caratteristiche tecniche

Collegamento dell'LCD I2C: Arduino, ESP32 e Pico

Su tutte le schede si usano gli stessi quattro fili; cambia solo su quali pin si trovano SDA e SCL. Per vedere i pin I2C della tua scheda, consulta lo strumento Pinout.

Trovare l'indirizzo I2C: lo scanner

Se non conosci l'indirizzo del tuo display, carica il codice qui sotto. Prova tutti gli indirizzi da 1 a 126 e scrive nel Monitor seriale l'indirizzo di ogni dispositivo che risponde. Userai questo indirizzo quando configuri il display.

1#include <Wire.h>
2
3void setup() {
4  Wire.begin();
5  Serial.begin(9600);
6  Serial.println("I2C taranıyor / scanning...");
7  for (byte addr = 1; addr < 127; addr++) {
8    Wire.beginTransmission(addr);
9    if (Wire.endTransmission() == 0) {   // cihaz cevap verdi / device answered
10      Serial.print("Bulundu / found: 0x");
11      Serial.println(addr, HEX);
12    }
13  }
14}
15
16void loop() {
17}

Installare la libreria e scrivere del testo

Nel Gestore librerie cerca LiquidCrystal I2C e installa la libreria di Frank de Brabander. Il codice qui sotto scrive un saluto sulla prima riga e, sulla seconda, i secondi trascorsi da quando Arduino si è acceso.

1#include <Wire.h>
2#include <LiquidCrystal_I2C.h>
3
4LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);  // adres, sütun, satır / address, columns, rows
5
6void setup() {
7  lcd.init();
8  lcd.backlight();               // arka ışığı aç / backlight on
9  lcd.setCursor(0, 0);           // sütun 0, satır 0 / column 0, row 0
10  lcd.print("Merhaba Dunya!");
11}
12
13void loop() {
14  lcd.setCursor(0, 1);           // ikinci satır / second row
15  lcd.print("Sure: ");
16  lcd.print(millis() / 1000);    // saniye / seconds
17  lcd.print(" sn   ");           // eski rakamları sil / clear old digits
18  delay(200);
19}

I comandi LCD più usati

Testo scorrevole

Per mostrare un testo più lungo di 16 caratteri puoi far scorrere il display. Il codice qui sotto scrive il testo e lo sposta a sinistra ogni 300 millisecondi, così un messaggio lungo scorre sullo schermo come un'insegna.

1#include <Wire.h>
2#include <LiquidCrystal_I2C.h>
3
4LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
5
6void setup() {
7  lcd.init();
8  lcd.backlight();
9  lcd.print("BlueGrays ile elektronik ogren");  // 16 karakterden uzun / longer than 16 chars
10}
11
12void loop() {
13  lcd.scrollDisplayLeft();   // bir adım sola / one step left
14  delay(300);
15}

Caratteri personalizzati e lettere accentate

La tabella dei caratteri dell'HD44780 non contiene lettere accentate come à, è, ì, ò, ù; se provi a scriverle vedrai simboli senza senso. La soluzione è definire fino a 8 caratteri personalizzati da 5x8 pixel. Ogni riga si scrive come un byte e i bit a 1 sono i pixel accesi. L'esempio qui sotto disegna un cuore; allo stesso modo puoi disegnare qualsiasi lettera accentata.

1byte heart[8] = {
2  0b00000,
3  0b01010,
4  0b11111,
5  0b11111,
6  0b01110,
7  0b00100,
8  0b00000,
9  0b00000
10};
11
12// setup() içinde / inside setup()
13lcd.createChar(0, heart);   // 0. yuvaya kaydet / store in slot 0
14lcd.setCursor(15, 0);
15lcd.write(byte(0));         // kalbi göster / show the heart

LCD I2C con ESP32 e Raspberry Pi Pico

Sull'ESP32 funzionano lo stesso codice Arduino e la stessa libreria; Wire.begin() usa per impostazione predefinita GPIO 21 (SDA) e GPIO 22 (SCL). Per usare altri pin scrivi Wire.begin(SDA, SCL). Sul Raspberry Pi Pico con MicroPython copia sul Pico due piccoli file chiamati lcd_api.py e pico_i2c_lcd.py e usali così:

1from machine import I2C, Pin
2from pico_i2c_lcd import I2cLcd   # Pico'ya kopyalanan dosya / file copied to the Pico
3
4i2c = I2C(0, sda=Pin(4), scl=Pin(5), freq=400000)
5addr = i2c.scan()[0]              # ilk bulunan adres / first found address
6lcd = I2cLcd(i2c, addr, 2, 16)    # 2 satır, 16 sütun / 2 rows, 16 columns
7
8lcd.putstr("Merhaba Pico!")
9lcd.move_to(0, 1)                 # sütun 0, satır 1 / column 0, row 1
10lcd.putstr("BlueGrays")

Idee di progetti con LCD I2C

• Termometro digitale: mostra temperatura e umidità sul display; per il sensore vedi Sensore di temperatura e umidità DHT11.
• Indicatore di distanza: mostra in centimetri la distanza misurata con un HC-SR04; dettagli in Sensore di distanza HC-SR04.
• Voltmetro digitale: mostra la tensione letta su un pin analogico.
• Serratura a codice: mostra con asterischi il codice digitato su un tastierino.
• Sistema di menu: scorri le opzioni sul display con un potenziometro o due pulsanti.
• Minigioco: fai schivare gli ostacoli a un corridore disegnato con caratteri personalizzati.

Errori comuni e come risolverli

• Display acceso ma senza testo: il contrasto non è regolato; gira il trimmer.
• Quadratini pieni sulla riga superiore: il display è alimentato ma non inizializzato; l'indirizzo potrebbe essere sbagliato, SDA e SCL invertiti o manca lcd.init().
• Indirizzo sbagliato: nel codice c'è 0x27 ma il display è 0x3F; trova l'indirizzo reale con lo scanner.
• Restano cifre vecchie: un numero che scende da 100 a 99 appare come 990; scrivi qualche spazio dopo il numero. Anche lcd.clear() funziona, ma è lento e fa sfarfallare il display se lo chiami spesso nel loop.
• Lettere accentate illeggibili: non sono nella tabella del display; definisci caratteri personalizzati o evitale.
• Testo che si corrompe a caso: fili lunghi e allentati o componenti rumorosi come i motori possono disturbare il bus I2C; usa fili corti e alimenta i motori separatamente.

Abbinare il display a un sensore è il modo più rapido per realizzare il tuo primo vero progetto. Nell'app BlueGrays trovi decine di progetti con LCD I2C, con schemi e codice pronto all'uso; e per cambiare i valori con una manopola ti sarà utile Cos'è un potenziometro?