Texto en movimiento en un LCD con Arduino Deja un comentario

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LCD con Arduino

Dentro de la computación física, tenemos sensores y actuadores. Estos componentes son las interfaces hardware que ponen en contacto el mundo físico con el mundo virtual. Al igual que con los ordenadores tenemos teclado, ratón, altavoces, etc…, con las placas microcontroladoras como Arduino, tenemos hardware que harán la misma función. En este caso vamos a ver un actuador, una pantalla LCD con Arduino.

Este componente se encarga de convertir las señales eléctricas de la placa en información visual fácilmente entendible por los seres humanos. Debemos de dominar tanto la conexiones como la programación de la pantalla LCD con Arduino ya que es un componente muy útil en muchos proyectos. La gran ventaja es que gracias a la pantalla LCD, podremos mostrar información de datos como temperatura, humedad, presión o voltaje.

LCD Liquid Crystal Display

LCD es el acrónimo de Liquid Crystal Display (en español Pantalla de Cristal Líquido). No podemos considerar que se trate de una tecnología novedosa. El LCD lleva con nosotros mucho tiempo, solo tenemos que echar la mirada hacia atrás y recordar esos relojes Casio o las calculadoras que llevamos a clase de matemáticas.

Estamos acostumbrados a que la materia pueda estar en estado sólido, líquido o gaseoso, los llamados estados de la materia. Pero ya en el siglo XIX se descubrió que había más estados en los que podía encontrarse la materia. El cristal líquido se encuentra en algún lugar entre el sólido y líquido.

No es el objetivo de este artículo explicar la física involucrada detrás de los LCD, solo decir que utiliza las propiedades de la luz polarizada para mostrarnos la información en una pantalla. A partir de una serie de filtros, se consigue mostrar la información gracias a la iluminación de fondo.

Hay una amplia gama de pantallas LCDs que podemos utilizar con Arduino. Aparte de las funcionalidades extra que nos puedan dar cada una de ellas, las podemos diferenciar por el número de filas y columnas, su tamaño.

Por ejemplo, una pantalla LCD de 16×1 tendrá una fila de 16 caracteres es decir, solo podremos mostrar 16 caracteres simultáneamente, al igual que un LCD de 20×4 tendrá 4 filas de 20 caracteres cada una.

LCD

En este artículo vamos a trabajar con un LCD típico, de 16×2. Esto significa que vamos a poder mostrar 16 caracteres en la primera fila y los mismos en la segunda fila.

Conexiones de un LCD con Arduino

La mayoría de las pantallas LCD que se están haciendo ahora, vienen con una fila de dieciséis pines. Los primeros catorce pines se utilizan para controlar la visualización. Los dos últimos son para la iluminación de fondo.

PinFunción
1GND (Tierra)
25 Voltios
3Control de contraste pantalla
4RS – Selector entre comandos y datos
5RW – Escritura y lectura de comandos y datos
6Sincronización de lectura de datos
7-14Pines de datos de 8-bit
15Alimentación luz de fondo (5V)
16GND (Tierra) luz de fondo (0V)

En la siguiente imagen te muestro la correspondencia con los pines físicos del LCD.

Pines LCD 16x2

 Esta imagen muestra la parte de abajo del LCD. Cuando lo conectes a la protoboard los pines estarán invertidos horizontalmente.

Montando el circuito

Una vez conocemos los conectores, ya podemos montar el circuito básico. El material que vamos a utilizar es el siguiente

  • Arduino UNO o similiar
  • Protoboard
  • Cables
  • Pantalla LCD 16X2
  • Potenciómetro de 10 kΩ
  • Resistencia 200 Ω

En la siguiente imagen te muestro cómo hacer el cableado.

LCD texto en movimiento

Como puedes comprobar, el circuito es muy sencillo. La resistencia de 200 Ω permite regular el voltaje a la entrada de la alimentación del LCD. El potenciómetro se utiliza para regular el contrastes de la pantalla.

 Es muy importante que el potenciómetro sea de 10 kΩ. Los potenciómetros son resistencias variables es decir, que cambian el valor de resistencia al girar un regulador.

Ejemplo básico LCD  con Arduino

Para programar con el código nativo de Arduino, vamos a utilizar una librería que nos hará más fácil el desarrollo. Esta librería es LiquidCrystal.h. No hace falta instalarla en el entorno de desarrollo oficial ya que viene por defecto. Lo único que tenemos que hacer es añadirla como un include en nuestro programa o sketch. Vamos a ver un ejemplo muy simple donde escribamos un texto en el LCD.

En este ejemplo vamos a escribir la frase “Hola Mundo!!!!!!” en la primera fila y “Probando el LCD” en la segunda fila. Vamos a ir viendo el código parte por parte así quedará más claro.

Importaciones, declaraciones de constantes y variables

Importamos la librería LiquidCrystal.h

La librería LyquidCrystal.h no es exclusiva para un LCD de 16×2. También puede ser utilizada por otro tipo de LCDs con diferente número de filas y columnas. En las siguientes líneas de código vamos a definir dos constantes que nos indiquen las filas y columnas de nuestro LCD.

Una vez incluida, debemos indicar los pines que vamos a utilizar para enviar los datos. esto lo hacemos a través del constructor LyquidCrystal(…). Esta función permite diferente número de parámetros que dependerá de la configuración que estemos utilizando. En la llamada más básica, la que vamos a utilizar, debemos pasar como parámetros el RS, la sincronización, y los 4 pines para enviar datos. La función quedaría de la siguiente manera LyquidCrystal(RW, sincronización, d4, d5, d6, d7). Si sustituimos estos datos con los pines de Arduino tenemos lo siguiente.

Donde 12 es el pin de Arduino donde hemos conectado el pin RW, el pin 11 es el de sincronización y el 5, 4, 3 y 2 son los pines correspondientes a los datos.

 La palabra lcd es el nombre que le vamos a dar a esta variable (clase). Este nombre puede ser modificado siguiendo las reglas del lenguaje y no utilizando palabras reservadas.

Función setup()

Con esto ya podemos pasar a la función setup(). Esta función nos sirve para hacer una configuración inicial en nuestros programas. Lo primero que hacemos es configurar el monitor serie y luego inicializamos la interfaz del LCD con Arduino y especificamos las dimensiones (16 columnas y 2 filas).

Función loop()

Ahora ya podemos empezar a escribir en la pantalla del LCD. Para ello vamos a utilizar tres métodos:

  • clear(): limpia la pantalla.
  • setCursor(columna, fila): sitúa el cursor en una columna y una fila para después escribir a partir de esa posición.
  • print(datos): escribe en la posición definida por setCursor(columna, fila) los datos. Normalmente los datos son una cadena de caracteres (String).

 setCursor comienza desde 0 es decir, si queremos escribir en la columna 1 fila 1 debemos poner setCursor(0,0). Esta característica de un lenguaje se suele llamar índice cero (del inglés zero index).

Comenzamos la función loop(…) donde lo primero que hacemos es limpiar el LCD, situar el cursor en la columna 0 (sería la primera columna) y la fila 0 (sería la primera fila). Por último escribimos el primer texto “Hola Mundo!!!!!!”.

Para escribir el segundo texto, tenemos que mover el cursor a la nueva posición. Queremos que se sitúe justo debajo así que movemos a la siguiente fila (fila 1 que corresponde con la segunda fila) y la columna será la 0 (primera columna). Después escribimos el texto. Por último ponemos un delay() (esperar un tiempo) más que nada para que no esté constantemente mandando datos. Esto último no sería necesario.

Entre las dos llamadas de la función print(), no se realiza el clear ya que esto supondría borrar lo anteriormente escrito.

Moviendo el texto horizontalmente en un LCD con Arduino

En el siguiente ejemplo vamos a ver cómo podemos mover el texto de forma horizontal. Para realizar este ejemplo es importante tener ciertos conocimientos de programación ya que vamos a utilizar bucles de repetición y funciones de caracteres. El fin es poder desplazar un texto en horizontal de izquierda a derecha en la fila 1 (índice 0)  y de derecha a izquierda en la fila 2 (índice 1).

El algoritmo

Antes de empezar a programar, es conveniente plantear el algoritmo. Esto nos ahorrará tiempo a la hora de codificar con el lenguaje nativo de Arduino. Desarrollaremos la idea en sucesivos pasos bien estructurados y ordenados. En este punto, no hay que profundizar en cuántas variables o constantes necesito. Lo único que debemos plasmar son la secuencia de pasos.

  1. Obtenemos el tamaño del texto
  2. Entrada del texto por la derecha primera fila
    1. Bucle recorriendo los caracteres de mayor a menor índice
      1. Obtenemos un trozo de la subcadena desde el índice hasta el final
      2. Limpiamos LCD
      3. Situamos el cursor en la columna 0 fila 0
      4. Mostramos trozo de texto en la pantalla del LCD
      5. Esperamos tiempo
  3. Desplazamiento de texto hacia la derecha primera fila
    1. Bucle recorriendo todas las columnas desde la segunda hasta la última más uno
      1. Limpiamos LCD
      2. Situamos el cursor en la columna correspondiente fila 0
      3. Mostramos texto completo en la pantalla del LCD
      4. Esperamos tiempo
  4. Desplazamiento de texto hacia la izquierda segunda fila
    1. Bucle recorriendo las columnas desde la última más uno hasta la columna 1
      1. Limpiamos LCD
      2. Situamos el cursor en la columna correspondiente fila 0
      3. Mostramos texto completo en la pantalla del LCD
      4. Esperamos tiempo
  5. Salida de texto por la izquierda segunda fila
    1. Bucle recorriendo los caracteres de menor a mayor índice
      1. Obtenemos un trozo de la subcadena desde el índice hasta el final
      2. Limpiamos LCD
      3. Situamos el cursor en la columna 0 fila 0
      4. Mostramos trozo de texto en la pantalla del LCD
      5. Esperamos tiempo

Es un algoritmo un poco complejo que se divide en 4 bloques. Los dos primeros nos servirán para desplazar el texto hacia la derecha y los dos siguientes para desplazarlo hacia la izquierda.

Código del texto en movimiento con LCD y Arduino

Una vez tenemos claro lo que queremos hacer, pasamos a traducirlo al lenguaje de programación con Arduino. Es importante hacer el paso anterior y, en este punto, te recomiendo que intentes hacerlo tu mismo. Seguramente te equivocarás y no sabrás cómo hacerlo, pero a base de practicar es como se adquiere la experiencia para poder desarrollar tus propios proyectos.

Declaración de constantes y variables

Lo primero es declarar las constantes y variables necesarias. Algunas ya las hemos visto en el ejercicio básico. Para este ejemplo he añadido una constante, VELOCIDAD, que nos permitirá controlar la velocidad de desplazamiento del texto. Además he creado una variable del tipo String que contendrá el texto que queremos desplazar.

Función setup()

La función setup() es exactamente igual que en el ejemplo básico.

Función loop()

Aquí es donde vamos a tener toda la lógica para mostrar el texto en movimiento. Vamos a ir viendo parte por parte con la explicación necesaria para que entiendas cómo lo he hecho. Lo primero que hacemos es obtener el tamaño del texto es decir, el número de caracteres que tiene nuestro texto. Para ello utilizamos la función length() que nos devuelve un número entero indicando su tamaño.

La función length() nos devuelve el número de caracteres de un texto. Si queremos recorrer todos los caracteres empezaremos por 0 y acabaremos en número de caracteres – 1. Característica de los lenguajes índice cero.

En la siguiente parte vamos a mostrar cómo entra el texto por la parte derecha. En esta parte no vamos a trabajar con el LCD ya que siempre se encontrará en la misma posición, columna 0 fila 0. El truco está en ir cogiendo trozos de texto, de más pequeño a más grande, y mostrarlos en el LCD. Esto nos dará la sensación de que se está moviendo hacia la derecha aunque en realidad lo que hacemos es mostrar cada vez un texto diferente.

La función substring(numero) nos devuelve un trozo del texto. El número indica a partir de qué letra vamos a coger por ejemplo si hacemos “Hola Mundo”.substring(2) nos devolverá “la Mundo”. Recuerda que es un lenguaje de índice cero, el primer carácter del texto empieza por cero.

Ahora si que toca desplazar el texto. Para ello hacemos un simple bucle que recorra todas las columnas del LCD. Además tenemos que forzar para que la última visualización sea en la columna 17 y así simularemos que el texto ha desaparecido por la derecha.

Una vez que ha desaparecido por la derecha, lo vamos a mover de derecha a izquierda. Si te fijas en el código, es exactamente igual que en los pasos anteriores. Lo único que cambia es como se recorren los bucles, ahora en sentido contrario. Lo primero es desplazar el texto a través de la función setCursor() e indicando en que posición mostrar el texto.

Por último, lo hacemos desaparecer por la izquierda. La idea es igual que cuando lo hacemos aparecer por la derecha. En este caso lo que hacemos es ir mostrando de más caracteres a menos caracteres. Esto da la sensación de que estamos desplazando el texto hacia la izquierda.

Código completo

A continuación te dejo el código completo. Cualquier duda o sugerencia te agradecería que dejaras un comentario en este artículo.


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