Como usar um display LCD I2C (16x2) com Arduino, ESP32 e Pico

O LCD 16x2, que mostra 2 linhas de 16 caracteres, é o display mais comum no mundo Arduino. Ele é usado para mostrar leituras como temperatura e distância, menus, relógios e placares de jogos. O display sozinho tem 16 pinos e precisa de pelo menos 6 pinos digitais; o pequeno módulo I2C soldado na parte de trás reduz isso para apenas 2 fios de dados. Neste post você vai ver, passo a passo, como ligar um LCD I2C, descobrir o endereço dele e mostrar o que quiser na tela.

Como funciona um display LCD?

Esses displays funcionam com um chip controlador chamado HD44780. Cada caractere é desenhado em uma pequena caixa de 5x8 pixels, e o chip tem uma tabela de caracteres embutida com letras, dígitos e alguns símbolos. O Arduino só envia um comando como "escreva esta letra nesta posição"; transformar a letra em pixels é tarefa do display. A luz de fundo de LED deixa o texto legível no escuro, enquanto a camada de cristal líquido forma o texto escurecendo os pixels.

O que é I2C e por que ele facilita as coisas?

I2C é uma forma de vários dispositivos conversarem por dois fios: o SDA leva os dados e o SCL leva o sinal de clock. Cada dispositivo tem seu próprio endereço, e o Arduino chama o dispositivo que quer por esse endereço. Os módulos LCD costumam usar o endereço 0x27 ou 0x3F. Um módulo de relógio, um display OLED e sensores como o BME280 podem dividir os mesmos dois fios; desde que os endereços sejam diferentes, todos funcionam juntos.

O chip PCF8574 do módulo converte os comandos que chegam pelo I2C nos 8 sinais paralelos que o display espera. Você pode usar o display sem o módulo I2C, mas aí precisa de 6 pinos, um potenciômetro e muitos fios. O módulo economiza pinos e deixa seu circuito organizado.

Especificações

Ligação do LCD I2C: Arduino, ESP32 e Pico

A ligação é a mesma em todas as placas, com quatro fios; a única coisa que muda é em quais pinos ficam o SDA e o SCL. Para ver os pinos I2C da sua placa, confira a ferramenta Pinagem.

Como descobrir o endereço I2C: sketch scanner

Se você não tem certeza do endereço do seu display, carregue o código abaixo. Ele testa todos os endereços de 1 a 126 e mostra no Monitor Serial o endereço de cada dispositivo que responder. Você vai usar esse endereço ao configurar o 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}

Instalando a biblioteca e mostrando texto

No Gerenciador de Bibliotecas, busque LiquidCrystal I2C e instale a biblioteca de Frank de Brabander. O código abaixo escreve uma saudação na primeira linha e, na segunda, quantos segundos se passaram desde que o Arduino ligou.

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}

Os comandos de LCD mais úteis

Texto rolante

Para mostrar um texto com mais de 16 caracteres, você pode rolar o display. O código abaixo escreve o texto e o desloca para a esquerda a cada 300 milissegundos, então uma mensagem longa passa pela tela como um letreiro.

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}

Caracteres personalizados e letras especiais

A tabela de caracteres do HD44780 não tem letras acentuadas como ã, ç, é, õ (nem ñ); se você tentar mostrá-las, vai ver símbolos sem sentido. A solução é definir até 8 caracteres personalizados de 5x8 pixels. Cada linha é escrita como um byte, e os bits em 1 são os pixels acesos. O exemplo abaixo desenha um coração; você pode desenhar qualquer letra acentuada do mesmo jeito.

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 com o ESP32 e o Raspberry Pi Pico

No ESP32, o mesmo código e a mesma biblioteca do Arduino funcionam; Wire.begin() usa por padrão o GPIO 21 (SDA) e o GPIO 22 (SCL). Se quiser outros pinos, escreva Wire.begin(SDA, SCL). No Raspberry Pi Pico com MicroPython, copie para o Pico dois arquivos pequenos chamados lcd_api.py e pico_i2c_lcd.py e use-os assim:

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")

Ideias de projetos com LCD I2C

• Termômetro digital: mostre a temperatura e a umidade no display; para a parte do sensor, veja Sensor de temperatura e umidade DHT11.
• Medidor de distância: mostre em centímetros a distância medida com um HC-SR04; detalhes em Sensor de distância HC-SR04.
• Voltímetro digital: mostre a tensão lida em um pino analógico.
• Fechadura com senha: mostre como asteriscos a senha digitada em um teclado matricial.
• Sistema de menus: navegue pelas opções no display com um potenciômetro ou dois botões.
• Minijogo: faça um corredor desenhado com caracteres personalizados desviar de obstáculos.

Erros comuns e como resolvê-los

• Display aceso, mas sem texto: o contraste não está ajustado; gire o trimpot.
• Blocos cheios na linha de cima: o display está alimentado, mas não foi inicializado; o endereço pode estar errado, o SDA e o SCL podem estar trocados ou lcd.init() não foi chamado.
• Endereço errado: o código diz 0x27, mas o display é 0x3F; descubra o endereço real com o sketch scanner.
• Dígitos antigos sobrando: um número que cai de 100 para 99 aparece como 990; escreva alguns espaços depois do número. lcd.clear() também funciona, mas é lento, e o display pisca se você chamá-lo com frequência no loop.
• Letras acentuadas embaralhadas: elas não estão na tabela do display; defina caracteres personalizados ou evite-as.
• Texto corrompido aleatoriamente: fios longos e frouxos ou peças ruidosas como motores podem atrapalhar o barramento I2C; use fios curtos e alimente os motores com uma fonte separada.

Juntar o display com um sensor é o caminho mais rápido para montar seu primeiro projeto de verdade. No app BlueGrays você encontra dezenas de projetos com LCD I2C, com esquemas do circuito e código pronto, e para mudar valores girando um botão, O que é potenciômetro? vai ser útil.