LCD 20x4 显示屏与 Arduino：在 Velxio 中实现 Hello World

简介

欢迎来到另一篇 Velxio 教程！今天我们将使用 20x4 LCD 显示屏 和 Arduino Uno 构建一个经典的 Hello World 项目。这是一个非常适合初学者的项目，旨在学习如何将字符 LCD 与微控制器连接。我们将使用流行的 LiquidCrystal 库，它让控制显示屏变得轻而易举。

通过本文，您将学会如何连接 20x4 LCD、编写代码在多行上显示文本，甚至显示动态数据（如运行时间）。让我们开始吧！

电路讲解

我们的电路由两个主要组件组成：一个 Arduino Uno 和一个 20x4 LCD（型号 wokwi-lcd2004）。LCD 有 16 个引脚，但我们只需要其中 6 个用于数据和控制。接线如下：

• RS（寄存器选择） – 连接到 Arduino 引脚 12（绿色线）
• E（使能） – 连接到 Arduino 引脚 11（绿色线）
• D4 – 连接到 Arduino 引脚 5（蓝色线）
• D5 – 连接到 Arduino 引脚 4（蓝色线）
• D6 – 连接到 Arduino 引脚 3（蓝色线）
• D7 – 连接到 Arduino 引脚 2（蓝色线）

我们使用的是 4 位模式，只需要四条数据线（D4–D7），而不是八条。这节省了宝贵的 I/O 引脚。LCD 还需要电源（5V）和接地，但在 Velxio 中，放置组件时会自动连接这些。

要在 Velxio 中构建此电路：

1. 打开 LCD Hello World 示例 或新建一个项目。
2. 使用 组件选择器 添加一个 Arduino Uno 和一个 20x4 LCD。
3. 点击引脚并拖动导线以匹配上述连接。您可以通过点击颜色样本更改导线颜色。
4. 您的画布应如上方的电路图所示。

代码讲解

现在让我们看看代码。在 Velxio 中打开代码编辑器（您会看到带有语法高亮的 Monaco 编辑器）。以下是完整的代码：

// LiquidCrystal Library - Hello World
// Demonstrates the use a 20x4 LCD display

#include <LiquidCrystal.h>

// initialize the library by associating any needed LCD interface pin
// with the arduino pin number it is connected to
const int rs = 12, en = 11, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);

void setup() {
  // set up the LCD's number of columns and rows:
  lcd.begin(20, 4);
  // Print a message to the LCD.
  lcd.print("Hello, Arduino!");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Velxio Emulator");
  lcd.setCursor(0, 2);
  lcd.print("LCD 2004 Test");
}

void loop() {
  // set the cursor to column 0, line 3
  lcd.setCursor(0, 3);
  // print the number of seconds since reset:
  lcd.print("Uptime: ");
  lcd.print(millis() / 1000);
}

工作原理

1. 包含库：#include <LiquidCrystal.h> 让我们能够使用所有 LCD 函数。
2. 定义引脚：我们为引脚号创建常量：rs = 12、en = 11、d4 = 5、d5 = 4、d6 = 3、d7 = 2。这些与我们的接线匹配。
3. 创建 LCD 对象：LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7); 告诉库哪些引脚已连接。
4. 在 setup() 中：
   • lcd.begin(20, 4); 初始化显示屏，设置为 20 列和 4 行。
   • lcd.print() 在当前光标位置写入文本。
   • lcd.setCursor(col, row) 将光标移动到特定位置（从 0 开始）。
5. 在 loop() 中：
   • 我们将光标移动到第 3 行、第 0 列。
   • 打印 “Uptime: ” 后跟 millis() / 1000（自复位以来的秒数）。

要运行代码，请点击工具栏中的 编译 按钮，然后点击 运行。

关键概念

• 4 位模式 vs 8 位模式：仅使用 4 条数据线（D4–D7）可节省引脚。LiquidCrystal 库会处理协议。
• 光标定位：setCursor(col, row) – 记住行和列从 0 开始。
• millis()：返回程序启动以来的毫秒数。除以 1000 得到秒数。
• 库管理：Velxio 默认包含 LiquidCrystal 库。您可以通过库管理器添加更多库。

常见问题与调试技巧

• 接线错误：仔细检查每条导线是否连接到正确的引脚。D4 和 D5 接反会导致字符乱码。
• begin() 尺寸错误：如果在 20x4 显示屏上使用 lcd.begin(16, 2)，文本可能会显示不全或错位。
• 缺少库：如果编译时出现关于 LiquidCrystal.h 的错误，请确保已安装该库（默认应已安装）。
• 光标不可见：默认情况下光标是隐藏的。使用 lcd.cursor() 显示下划线光标。
• 文本不更新：在循环中，打印新数据前可能需要清除该行。使用 lcd.setCursor(0, 3); lcd.print(" "); 来清除该行。

建议的扩展功能

在基本 Hello World 运行成功后，尝试以下增强功能：

1. 滚动文本：使用 lcd.scrollDisplayLeft() 或 lcd.scrollDisplayRight() 创建滚动消息。
2. 显示传感器数据：读取模拟传感器（例如电位器）并在 LCD 上显示其值。
3. 自定义字符：使用 lcd.createChar() 创建自己的符号。
4. 按钮输入：添加一个按钮来更改显示的消息。
5. 多屏显示：使用状态机循环显示不同的信息页面。

亲自尝试！

准备好构建自己的 LCD 项目了吗？在 Velxio 中打开 LCD Hello World 示例 并开始实验。您可以修改代码、更改接线或添加新组件——全部在浏览器中完成，无需硬件。

祝创作愉快！