LCD显示实验

前言

  • 本文主要介绍温度/温湿度传感器的LCD显示实验，分别是：
  • 1、LM35采集环境温度LCD显示；
  • 2、DS18B20采集环境温度LCD显示；
  • 3、DHT11采集环境温湿度LCD显示。

一、基于LM35的LCD显示实验

1. LM35简介

  • （1）LM35介绍
LM35特性特性说明
基本功能LM35作为常用的温度传感器，可以检测周围的温度
工作原理利用感温材料，通过内部电路将温度值转化为对应的电压信号
工作电压4~30V，常用5V供电
温度测量测量范围0~100℃ ，误差 ±0.5℃
输出信号线性模拟信号输出，LM35输出电压和摄氏温度程线性关系
线性变化系数+10mV/℃（即每升高一度，输出电压增加10mV）
应用使用简单，常用于温度检测装置或者温度报警器
  • （2）LM35引脚及封装
    在这里插入图片描述
  • 常用封装：TO-92，型号选用LM35DZ。
  • 举例：LM35与Arduino UNO开发板接线， 引脚1接5V，引脚2接模拟信号输出A0，引脚3接GND。
  • （3）LM35温度值计算
  • ① 计算公式：
  • x 1024 \frac{x}{1024} 1024x​= T ℃ ∗ 10 m V / ℃ 5000 m V \frac{T℃*10mV/℃}{5000mV} 5000mVT℃∗10mV/℃​
  • 其中， x x x为返回值，即引脚2采集的数据， T T T为当前温度值，浮点型数据。
  • ② 进一步，得到当前温度的计算公式：
  • T T T= 500 x 1024 \frac{500x}{1024} 1024500x​= 0.4883 x 0.4883x 0.4883x

2. LCD1602简介

  • （1） LCD1602介绍
    在这里插入图片描述
    注意：LCD1602显示ASCII码包括英文字母、数字和标点符号（不能显示中文）。
  • （2）技术参数与接口说明在这里插入图片描述
  • （3）LCD1602与Arduino UNO开发板连接方式
Arduino UNO引脚LCD1602引脚引脚功能
Pin 6RS数据/命令选择
Pin 7E使能引脚
Pin 9D4数据传输
Pin 10D5数据传输
Pin 11D6数据传输
Pin 12D7数据传输
GNDVSS电源负极
5VVDD电源正极
串联1KΩ电阻接GNDV0调节对比度
GNDRW读/写选择
5VA背光源正极
GNDK背光源负极

3. LM35采集环境温度LCD显示

  • （1）本实验采用Arduino UNO R3开发板及自主搭建电路的方式，实现预设功能。
  • （2） LM35采集环境温度LCD显示的电路图，如下图所示：
    在这里插入图片描述
  • （3）实验准备：下载安装 “LiquidCrystal” 库文件，库函数的功能说明如下表所示。
常见的 LiquidCrystal 的库函数功能说明
LiquidCrystal name(RS,EN,D4,D5,D6,D7)作用：初始化构造器，创建一个LCD1602对象；RS：数据/ 命令选择所连接的引脚；EN：使能引脚；D4~D7：数据引脚
name.begin(c,l)作用：初始化LCD1602；c：屏幕的列数，一般是16；l：屏幕的行数，一般是2
name.print(s)作用：输出；s：输出的值
name.clear()作用：清屏
name.setCursor(c,l)作用：设置光标；c：第几列；l：第几行
name.display()作用：开始显示
name.noDisplay()作用：关闭显示
name.write(s)作用：输出一位；s：输出的字符
name.creatChar(s,d)作用：创建新符号；s：字符编号；d：符号数据
  • （4）实现功能：
  • ① LCD开机画面，第一行显示“ Welcome to use ! ”，延时1S后清屏；
  • ② 显示LM35采集温度，LCD第一行显示 “ LM35 temp = ”，第二行显示 “ xx.x℃ ”。

代码实现：

//LCD实验
//LM35采集温度，LCD显示温度值

#include <LiquidCrystal.h>

#define LM35 A0
#define RS 6
#define EN 7
#define D4 9
#define D5 10
#define D6 11
#define D7 12

LiquidCrystal lcd(RS,EN,D4,D5,D6,D7);      //构造一个LiquidCrystal的类成员

int val = 0;        //存放AD变量值
float temp = 0;     //存放温度值的10倍

void setup()
{
  lcd.begin(16,2);    //初始化LCD1602
  lcd.print("Welcome to use!");   //液晶显示Welcome to use！
  delay(1000);        //延时1000ms
  lcd.clear();        //液晶清屏
}

void loop()
{
  val = analogRead(LM35);   //读取AD值
  temp = val * 4.8876;      //转换为温度值的10倍，有利于液晶显示
  lcd.setCursor(0,0);       //设置液晶开始显示的指针位置
  lcd.print("LM35 temp ="); //液晶显示“LM35 temp =”
  lcd.setCursor(0,1);       //设置液晶开始显示的指针位置
  lcd.print((int)temp/10);  //液晶显示温度整数值
  lcd.print(".");           //液晶显示小数点
  lcd.print((int)temp%10);  //液晶显示温度小数值
  
  lcd.print((char)223);     //液晶显示“°”
  lcd.print("C");           //液晶显示“C”
  delay(1000);              //延时1000ms
}
  • （5）实现现象：
    在这里插入图片描述

二、基于DS18B20的LCD显示实验

1. DS18B20简介

  • （1）DS18B20介绍
供电电压3.0~5V ，常用3.3V或5V供电
单总线接口DS18B20与MCU连接时，仅需要一根数据线，即可实现MCU与DS18B20的双向通讯
多点组网多个DS18B20可以并联在唯一的数据线上，实现组网多点测温
硬件简单DS18B20在使用时不需要任何外围器件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内
测温范围-55℃ ~ +125℃；在 -10 ~ +85℃时，精度为 ±0.5℃
分辨率9 ~ 12位，对应的可分辨温度分别为 0.5℃，0.25℃，0.125℃ 和 0.0625℃
负压特性电源极接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作

  • （2）DS18B20外形及电路设计

  • DS18B20外形：
    在这里插入图片描述

  • 举例：DS18B20与Arduino UNO开发板接线， 引脚1接GND，引脚2接数字信号输出D4，引脚3接5V。

  • 常见电路如下：
    在这里插入图片描述

2. DS18B20采集环境温度LCD显示

  • （1）本实验采用Arduino UNO R3开发板及自主搭建电路的方式，实现预设功能。

  • （2） DS18B20采集环境温度LCD显示的电路图，如下图所示：
    在这里插入图片描述

  • （3）实现功能：

  • ① LCD开机画面，第一行显示“ You can use it.”，延时1s后清屏；

  • ② 显示DS18B20采集温度，LCD第一行显示 “ DS18B20 temp = ”，第二行显示 “ xx.x℃ ”。

代码实现：

//LCD实验
//DS18B20采集环境温度,LCD显示

#include <LiquidCrystal.h>                       //加载单LCD库函数
#include <OneWire.h>                             //加载单总线库函数
#include <DallasTemperature.h>                   //加载DS18B20温度采集库函数

#define RS 6
#define EN 7
#define D4 9
#define D5 10
#define D6 11
#define D7 12
#define ONE_WIRE_BUS 4                           //定义DS18B20数据口连接ESP8266的4号IO上

float Temp = 0;

OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);                   //初始化连接在单总线上的单总线设备
DallasTemperature sensors(&oneWire);

LiquidCrystal lcd(RS, EN, D4, D5, D6, D7);       //构造一个LiquidCrystal的类成员

void setup(void)
{
  sensors.begin();     //初始化DS18B20
  
  lcd.begin(16, 2);   //初始化LCD1602
  lcd.print("You can use it.");   //液晶显示You can use it.
  delay(1000);        //延时1000ms
  lcd.clear();        //液晶清屏
}

void loop(void)
{
  sensors.requestTemperatures();                 //发送命令获取温度
  Temp = sensors.getTempCByIndex(0);             //Temp存储当前温度值

  lcd.setCursor(0, 0);      //设置液晶开始显示的指针位置
  lcd.print("DS18B20 temp ="); //液晶显示“DS18B20 temp =”
  lcd.setCursor(0, 1);      //设置液晶开始显示的指针位置
  lcd.print((int)(Temp * 10) / 10); //液晶显示温度整数值
  lcd.print(".");           //液晶显示小数点
  lcd.print((int)(Temp * 10) % 10); //液晶显示温度小数值

  lcd.print((char)223);     //液晶显示“°”
  lcd.print("C");           //液晶显示“C”
  delay(1000);              //延时1000ms
}
  • （4）实现现象：
    在这里插入图片描述

三、基于DHT11采集环境温湿度LCD显示

1. DHT11简介

  • （1）DHT11介绍
DHT11特性特性说明
基本功能DHT11是常用的温湿度传感器，可以检测附近环境温度和湿度
工作原理利用NTC感温元件和电容感湿元件，通过内部电路将温湿度值转化为校准后的数字信号进行输出
工作电压3.3~5V ，常用5V供电
测量范围温度测量范围0-50℃，误差±2℃；湿度测量范围20%-95%，误差±5%
输出信号数字信号
应用使用简单，常用于温湿度检测装置或者温湿度
优点报警器响应快速、抗干扰、相应库和示例丰富
  • （2）DHT11外形及引脚说明
  • ① DHT11模块和DHT11温湿度传感器外形，如下图所示：
    在这里插入图片描述
  • ② DHT11温湿度传感器引脚说明：
    在这里插入图片描述

2. DHT11采集环境温湿度LCD显示

  • （1）本实验采用Arduino UNO R3开发板及自主搭建电路的方式，实现预设功能。

  • （2） DHT11采集环境温湿度LCD显示的电路图，如下图所示：
    在这里插入图片描述

  • （3）实验准备：下载安装 “DHT sensor library” 库文件，库函数的功能说明如下。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

  • （4）实现功能：

  • ① LCD开机画面，第一行显示“ DHT11 working.”，延时1s后清屏；

  • ② 显示DHT11采集温湿度，LCD第一行显示 “ Temp = xx.x℃ ”，第二行显示 “ Humi = xx% ”。

代码实现：

//LCD实验
//DHT11采集温湿度值，LCD显示

#include<DHT.h>
#include <LiquidCrystal.h>

#define RS 6
#define EN 7
#define D4 9
#define D5 10
#define D6 11
#define D7 12
#define DHTPIN 3

DHT dht(DHTPIN, DHT11);                    //初始化DHT传感器
LiquidCrystal lcd(RS, EN, D4, D5, D6, D7); //构造一个LiquidCrystal的类成员

void setup()
{
  lcd.begin(16, 2);              //初始化LCD1602
  lcd.print("DHT11 working.");   //液晶显示DHT11 working.
  delay(1000);                   //延时1s
  lcd.clear();                   //液晶清屏
  dht.begin();                   //初始化DHT11
}

void loop()
{
  float h = dht.readHumidity();   // 读取湿度
  float t = dht.readTemperature();// 读取温度为摄氏温度

  lcd.setCursor(0, 0);            //设置液晶开始显示的指针位置
  lcd.print("Temp = ");           //液晶显示“Temp =”
  lcd.print((int)(t * 10) / 10);  //液晶显示温度整数值
  lcd.print(".");                 //液晶显示小数点
  lcd.print((int)(t * 10) % 10);  //液晶显示温度小数值
  lcd.print((char)223);           //液晶显示“°”
  lcd.print("C");                 //液晶显示“C”

  lcd.setCursor(0, 1);            //设置液晶开始显示的指针位置
  lcd.print("Humi = ");           //液晶显示“Humi =”
  lcd.print((int)h);              //液晶显示温度整数值
  lcd.print("%");                 //液晶显示“%”
  
  delay(2000);                    //DHT11间隔2s采集一次数据
}
  • （5）实现现象：
    在这里插入图片描述

参考资料1: CSDN如何编辑数学公式
参考资料2: Arduino全套零基础入门视频进阶教程（适合0基础，含arduino项目保姆级教程）
参考资料3: 【雕爷学编程】Arduino动手做（55）–DHT11温湿度传感器模块3

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