I2C LCD Ekran (16x2) Kullanımı: Arduino, ESP32 ve Pico ile Yazı Yazdırma

16x2 LCD ekran, 2 satır ve her satırda 16 karakter gösterebilen, Arduino dünyasının en yaygın ekranıdır. Sıcaklık ve mesafe gibi ölçüm değerlerini, menüleri, saatleri ve oyun skorlarını göstermek için kullanılır. Ekranın kendisi 16 pinlidir ve tek başına en az 6 dijital pin ister; arkasına lehimlenen küçük I2C modülü bu sayıyı yalnızca 2 veri kablosuna indirir. Bu yazıda I2C LCD'yi bağlamayı, adresini bulmayı ve ekrana istediğini yazdırmayı adım adım göreceksin.

LCD ekran nasıl çalışır?

Bu ekranlar HD44780 adlı bir sürücü yongayla çalışır. Her karakter 5x8 piksellik küçük bir kutuda çizilir ve yonganın içinde harf, rakam ve bazı simgelerden oluşan hazır bir karakter tablosu bulunur. Arduino sadece "şu konuma şu harfi yaz" komutunu gönderir; harfi piksellere dönüştürmek ekranın işidir. Arka plandaki LED ışık yazının karanlıkta da okunmasını sağlar, sıvı kristal katman ise pikselleri karartarak yazıyı oluşturur.

I2C nedir, neden kolaylaştırır?

I2C, iki kabloyla birden fazla cihazın konuşabildiği bir haberleşme yoludur: SDA veriyi, SCL ise saat sinyalini taşır. Her cihazın kendine ait bir adresi vardır; Arduino konuşmak istediği cihazı adresiyle çağırır. LCD modülleri genellikle 0x27 ya da 0x3F adresini kullanır. Aynı iki kabloya saat modülü, OLED ekran ve BME280 gibi sensörler de bağlanabilir; adresleri farklı olduğu sürece hepsi birlikte çalışır.

Modülün üzerindeki PCF8574 yongası, I2C'den gelen komutları ekranın beklediği 8 paralel sinyale çevirir. Ekranı I2C modülü olmadan da kullanabilirsin, ama o durumda 6 pin, bir potansiyometre ve çok sayıda kablo gerekir. Modül hem pin tasarrufu sağlar hem de devreni sadeleştirir.

Teknik özellikler

I2C LCD bağlantısı: Arduino, ESP32 ve Pico

Bağlantı tüm kartlarda aynı dört kablodur; değişen tek şey SDA ve SCL'nin hangi pinlerde olduğudur. Kartının I2C pinlerini görmek için Pinout aracına bakabilirsin.

I2C adresini bulma: tarayıcı kodu

Ekranının adresinden emin değilsen aşağıdaki kodu yükle. Kod 1'den 126'ya kadar bütün adresleri tek tek dener ve cevap veren her cihazın adresini Seri Monitör'e yazar. Ekranı tanımlarken bu adresi kullanacaksın.

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}

Kütüphaneyi kurmak ve ekrana yazı yazdırmak

Kütüphane Yöneticisi'nde LiquidCrystal I2C ara ve Frank de Brabander'in kütüphanesini kur. Aşağıdaki kod ilk satıra bir selam, ikinci satıra ise Arduino çalışmaya başladığından beri geçen süreyi saniye olarak yazar.

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}

En çok kullanılan LCD komutları

Kayan yazı yapmak

16 karakterden uzun bir metni göstermek için ekranı kaydırabilirsin. Aşağıdaki kod metni yazar ve her 300 milisaniyede bir sola kaydırır; böylece uzun bir mesaj tabela gibi ekrandan akar.

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}

Özel karakter ve Türkçe harfler

HD44780'in karakter tablosunda ş, ğ, ı, ö, ü, ç gibi harfler yoktur; bunları yazdırmaya çalışırsan ekranda anlamsız işaretler görürsün. Çözüm, 8 adede kadar 5x8 piksellik özel karakter tanımlamaktır. Her satır bir bayt olarak yazılır, 1 olan bitler yanan pikseldir. Aşağıdaki örnek bir kalp simgesi çizer; aynı yöntemle ş ya da ğ harfini de çizebilirsin.

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

ESP32 ve Raspberry Pi Pico ile I2C LCD

ESP32'de aynı Arduino kodu ve aynı kütüphane çalışır; Wire.begin() varsayılan olarak GPIO 21 (SDA) ve GPIO 22 (SCL) pinlerini kullanır. Farklı pinler istersen Wire.begin(SDA, SCL) yazabilirsin. Raspberry Pi Pico'da MicroPython ile çalışırken lcd_api.py ve pico_i2c_lcd.py adlı iki küçük dosyayı Pico'ya kopyalayıp şu şekilde kullanırsın:

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")

I2C LCD ile proje fikirleri

• Dijital termometre: Sıcaklık ve nemi ekrana yaz; sensör tarafı için DHT11 Sıcaklık ve Nem Sensörü yazısına bak.
• Mesafe göstergesi: HC-SR04 ile ölçtüğün mesafeyi santimetre olarak göster; ayrıntılar HC-SR04 Mesafe Sensörü yazısında.
• Dijital voltmetre: Analog pinden okuduğun gerilimi ekranda göster.
• Şifreli kilit: Tuş takımından girilen şifreyi ekranda yıldızla göster.
• Menü sistemi: Bir potansiyometre ya da iki butonla ekrandaki seçenekler arasında gez.
• Mini oyun: Özel karakterlerle çizilen bir koşucu karakteri engellerden kaçır.

Sık yapılan hatalar ve çözümleri

• Ekran yanıyor ama yazı yok: Kontrast ayarlı değil; trimpotu çevir.
• Üst satırda dolu kareler: Ekran enerji alıyor ama başlatılmamış; adres yanlış, SDA ve SCL ters ya da lcd.init() çağrılmamış olabilir.
• Yanlış adres: Kodda 0x27 yazıp ekranın 0x3F olması; tarayıcı koduyla gerçek adresi bul.
• Eski rakamların kalması: 100'den 99'a düşen bir sayı ekranda 990 gibi görünür; sayıdan sonra birkaç boşluk yaz. lcd.clear() da işe yarar ama yavaştır ve döngüde sık kullanılırsa ekran titrer.
• Türkçe harflerin bozuk çıkması: Ekranın tablosunda bu harfler yoktur; özel karakter tanımla ya da Türkçe karakter kullanma.
• Rastgele bozulan yazılar: Uzun ve gevşek kablolar ya da motor gibi parazit üreten parçalar I2C hattını bozabilir; kabloları kısa tut ve motorları ayrı beslemeyle çalıştır.

Ekranı bir sensörle birleştirmek, ilk gerçek projeni yapmanın en hızlı yoludur. BlueGrays uygulamasında I2C LCD kullanan onlarca projeyi devre şemaları ve hazır kodlarıyla bulabilirsin; değerleri bir düğmeyle değiştirmek için Potansiyometre Nedir? yazısı da işine yarayacak.