生日快乐，斯屹

gnawux Arduino EE birthday siyi tutorial 时间机器

今年过生日，爸爸耍了个小把戏——设计了一个个滚动液晶屏来娱乐小朋友，价格便宜新意足，特此记录

效果展示放在开头

材料 & 硬件连接

这个设计使用的材料非常少，包含：

Arduino Uno R3 (以及为了美观方便加的亚克力的盒子）
LCD 1602 + I2C 模块，分开买就要自己焊在一起，也可以买焊好的，焊在一起的效果是这样的(图片)
4 根一公一母的杜邦线，因为 arduino 这边是插孔，模块这边是排针，所以要用这种一公一母的(图片)

把这些东西连在一起就可以了

连线方法是：

接口板上的 VCC 连接 Arduino Uno Power 区域的 5V
接口板上的 GND 链接 Arduino Uno Power 区域的 GND
接口板上的 SDA 链接 Arduino Uno Analog In区域的 A4
接口板上的 SCL 链接 Arduino Uno Analog In区域的 A5

I2C

简单介绍一下这种接线法，不看也不影响全文效果——这种读作 “I方C” 的总线是飞利浦半导体（现在的NXP）发明的，用于电路板上不同集成电路之间通信的机制，除去电源和地之外，只用一根时钟线（SCL）和一根数据线（SDA），就可以串联起很多个设备，因为只有一根线是用来传输数据的，也被称做是一种单线总线。因为I2C布线非常方便，所以，在各种智能应用的电路板上和电脑的主机板上都经常见到这种总线，计算机的主板上，常常使用它来收集各个芯片的温度、风扇转速等健康信息。

软件预备

Arduino 软件

可以直接从官方网站下载：http://arduino.cc/en/Main/Software

设置可以参考官方的新手指导: http://arduino.cc/en/Guide/HomePage

对于 Mac 用户来说，下载安装后，将 Arduino 用 USB 线连接到计算机上，在串口设置： Tools -> Serial Port 里，选择 /dev/tty.usbmodemXXXX 那个，此外需要修改一个权限才能正常烧录程序

sudo chmod a+w /var/lock

对于其他系统，看各自的指导，安装驱动啥的就可以了。

确定液晶屏地址

软件上的准备，首先需要确定液晶显示器的 I2C 总线地址，实际上，从接口板的接线是可以看出来的，不过，这里我们用一个简单的方法，打开 Arduino 开发环境，新建一个 sketch，在里面贴上这个程序:

确保 Arduino 连接好电脑后，点击向右侧的箭头（upload），将这个程序烧入 arduino

烧录程序

然后打开工具菜单的串口监视器（Tools -> Serial Monitor），就可以看到 Arduino 告诉我们，液晶的地址是多少了，我手头这个，地址是 0x27

查看总线地址

液晶程序库

这个库可以让我们用非常简单的程序来控制1602液晶显示器，原始下载链接位于这里，我重新上传到百度网盘，防止链接失效

链接: http://pan.baidu.com/s/1jG9Xa7O 
密码: xnvg

下载之后，还是在 Arduino 程序里 Sketch -> Import Library... -> Add Library... 选择下载的 zip 包就可以了。准备好程序之后，我们就可以开始了

软件程序

最终的软件很简单，程序非常短，如果不想看逐步介绍，直接点开这里看程序就可以了

引用库

和所有 C/C++ 程序一样，开头部分 include 我们要用的厍，这里需要包含我们刚刚下载导入的液晶程序库

#include <Wire.h>
#include <LCD.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

定义地址和引脚

刚才我们已经找到了液晶屏的 I2C 地址

#define I2C_ADDR    0x27

然后是 I2C 接口板上面，转换芯片管脚和液晶屏的输入接口的对应关系，这个我至少见过两种排布，我的是这样

#define BACKLIGHT_PIN  3
#define En_pin  2
#define Rw_pin  1
#define Rs_pin  0
#define D4_pin  4
#define D5_pin  5
#define D6_pin  6
#define D7_pin  7

另有一种是这样：

#define BACKLIGHT_PIN  7
#define En_pin  4
#define Rw_pin  5
#define Rs_pin  6
#define D4_pin  0
#define D5_pin  1
#define D6_pin  2
#define D7_pin  3

这些信息可以从店家问到，或者用万用表量一下，不过看芯片的布置，应该以这两种排布为主，不太会有其他布置了，具体的说，这些引脚的用途是:

En 又叫 CS，片选，这个引脚加高表示这个让这个芯片的接口工作
Rw，读还是写
Rs, 命令还是数据
D[4-7]，4位宽的数据输入输出
Backlight，背光开关

不过，我们有了程序库，只要这些引脚的位置确定了就好，不用单独去关心设置没一个引脚。用这些信息就可以初始化 Arduino 和液晶显示的连接了

#define  LED_OFF  0
#define  LED_ON  1
LiquidCrystal_I2C  lcd(I2C_ADDR,En_pin,Rw_pin,Rs_pin,D4_pin,D5_pin,D6_pin,D7_pin,BACKLIGHT_PIN,POSITIVE);

准备文字

这是我们准备的文字

const char* banners[] ={
  " Happy birthday ",
  "    to Siyi!    ",
  " Wish you have  ",
  " a better year! ",
  "Welcome to Yi's ",
  "Birthday party  "
}; 

char banner1[17];
char banner2[17];

设计是这样的，每次取两行放在 banner1 和 banner2 里面，每隔一段时间换一下，当然，换的时候的滚动效果需要小小地处理一下，这个细节后面说。

定义主要流程

所有 Arduino 程序的主要流程都分成两部分——初始化和主循环。初始化在开始的时候执行一次，主循环不断地重复执行。

这里，我们的初始化会设置液晶的状态，准备好用于写液晶的内存，设定开始显示的行号

void setup() 
{
  banner_init();
  line = 0;

  lcd.begin (16,2);  // initialize the lcd
  lcd.backlight();  
  lcd.clear();
  lcd.home();
}

现在开始主循环

void loop()  
{
  banner_transit(30);
  delay(2000);
  line = (line+2) % 6;
}

主循环很简单：让新内容从右侧进入，替换掉原有内容，30 是左移的速度，越小越快，具体移法后面再说。内容进来之后，休息2秒时间，并把行号指向两行之后的内容，超出第六行之后回到开头。然后进入下一次循环。

主要流程很简单，下面把几个细节也贴出来

细节1: 初始化

初始化的思路就是准备好两行16个字符的空格，等着把字从右面串进来

void banner_init() {
  for(int i = 0; i<16;i++) {
    banner1[i] = ' ';
    banner2[i] = ' ';
  }
  banner1[16] = '\0';
  banner2[16] = '\0';
}

细节2: 走马灯效果

走马灯效果就是要让字看起来是从右侧飞进来的，实际上就是把已经有的内容左移一格，然后再把要进来的内容放在最右面一列

void banner_transit(int step){
  for(int i=0; i<16; i++) {
    strncpy(banner1, banner1 + 1, 15);
    strncpy(banner2, banner2 + 1, 15);
    banner1[15] = banners[line][i];
    banner2[15] = banners[line + 1][i];
    banner_display();
    delay(step);
  }
}

每移动一次，加入设置的毫秒值的延时，这样飞进来总共需要的时间就是 16 * step 长。

细节3: 具体字符显示

具体字符显示是标准例程，毫无原创性：

void banner_display() {
  lcd.setCursor(0,0); 
  lcd.print(banner1);
  lcd.setCursor(0,1); 
  lcd.print(banner2);
}

附：完整程序

gnawux

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