是否想在您的ESP8266项目中显示传感器读数，而无需通过串口输出？I2C LCD显示屏可能对您来说是一个更好的选择！它仅需要两个GPIO引脚，也可以与其他I2C设备共享。

硬件概述

常见的I2C LCD显示屏由基于HD44780的字符LCD显示和I2C LCD适配器组成。让我们一一认识他们。

字符LCD显示屏

如名所示，这些LCD是仅显示文本/字符的理想选择。例如，16×2字符LCD具有LED背光，可以显示32个ASCII字符，分别有16个字符的两行。

如果仔细观察，您会看到显示屏上每个字符的微小矩形和组成字符的像素。这些矩形中的每一个都是5×8像素的网格。

I2C LCD适配器

适配器的核心是8位I/O扩展器芯片 -  PCF8574。该芯片将I2C数据从ESP8266转换为LCD显示所需的并行数据。

适配器电路板上还配备了一个小的电位器，可以对显示器的对比度进行很好的调整。

此外，板上有一个跳线，可以为背光提供电源。为了控制背光的强度，您可以卸下跳线并将外部电压施加到标记为LED的插头引脚。

LCD的I2C地址

如果您在同一I2C总线上使用多个设备，则可能需要为LCD适配器设置其他I2C地址，以免与另一台I2C设备冲突。

为此，适配器有三个焊接跳线（A0、A1和A2）或焊盘。这些中的每一个都用于编码地址。如果跳线用一堆焊料短短，则设置地址。

这里的重要一点是，几家公司生产了相同的PCF8574芯片，TI德州仪器和NXP，仅举几例。 LCD的I2C地址取决于芯片制造商。

如果LCD使用的是德州仪器的PCF8574芯片：

根据德州仪器的数据手册，将三个地址选择位（A0、A1和A2）放置在7位I2C地址寄存器的末尾。

由于有3个地址输入，可以采用2个状态，即高/低，因此我们可以创建8个不同的组合（地址）。

默认情况下，所有3个地址输入均使用板载的上拉电阻至高电平，从而使PCF8574默认I2C地址为0100111或0x27。

通过短路焊接跳线，地址输入被拉低。如果短路所有三个跳线，则地址为0x20。所有可能地点的范围从0x20到0x27。请参阅下面的图片。

如果LCD使用NXP的PCF8574芯片：

根据NXP半导体的数据手册，三个地址选择位（A0、A1和A2）也位于7位I2C地址寄存器的末尾。但是地址寄存器中的其他位是不同的。

由于有3个地址输入，可以采用2个状态，即高/低，因此我们可以创建8个不同的组合（地址）。

默认情况下，所有3个地址输入均使用板载的上拉电阻至高电平，从而使PCF8574默认I2C地址为011111111或0x3f。

通过短路焊接跳线，地址输入被拉低。如果您要短路所有三个跳线，则地址为0x38。所有可能地址的范围从0x38到0x3F。请参阅下面的图片。

I2C LCD显示引脚

I2C LCD只有4个将其连接到外界的引脚。连接如下：

●    GND是地引脚。将其连接到ESP8266的地。

●    VCC向模块和LCD提供电源。将其连接到ESP8266的VIN引脚或外部5V电源。

●    SDA是I2C数据引脚。将其连接到ESP8266的I2C数据引脚。

●    SCL是I2C时钟引脚。将其连接到ESP8266的I2C时钟引脚。

将I2C LCD显示屏接线到ESP8266

将I2C LCD连接到ESP8266非常容易，因为您只需要连接4个引脚即可。首先将VCC引脚连接到ESP8266上的VIN，然后将GND连接到地。

我们将使用ESP8266的默认I2C引脚（GPIO＃4和GPIO＃5）。将SDA连接到ESP8266的D2（GPIO＃4）和SCL到ESP8266的D1（GPIO＃5）。下图显示了如何将所有内容连接起来。

调整LCD对比度

接线后，您需要调整显示屏的对比度。在I2C模块上，您会找到一个电位器，可以用小螺丝刀旋转。

插入ESP8266的USB连接器以供电LCD。您会看到背光照亮。现在，当您在电位计上旋转旋钮时，您将开始看到第一行矩形。如果发生这种情况，恭喜！您的LCD工作正常。

完成此操作后，我们可以开始编程LCD。

库安装

要驱动I2C LCD显示屏，您必须首先安装一个名为LiquidCrystal_i2c的库。

要安装库导航到Sketch > Include Libraries > Manage Libraries… 等待库管理器下载库索引并更新已安装的库列表。

输入LiquidCrystal筛选搜索结果。查找Frank de Brabander的Liquidcrystal I2C库。单击该条目，然后选择Install。

确定I2C地址

如前所述，您的LCD的I2C地址取决于制造商。如果您的LCD使用的是TI的PCF8574芯片，则其默认I2C地址为0x27。如果使用的是NXP半导体的PCF8574芯片，则其默认I2C地址为0x3F。

因此，您的LCD可能具有I2C地址0x27或0x3F。但是，建议您在使用LCD之前找出实际的I2C地址。幸运的是，有一种简单的方法可以做到这一点。以下是一个简单的I2C扫描仪草图，可扫描您的I2C总线并返回所找到的每个I2C设备的地址。

1. #include <Wire.h>
   
2. 
   
3. void setup() {
   
4.   Serial.begin (115200);
   
5. 
   
6.   // Leonardo: wait for serial port to connect
   
7.   while (!Serial)
   
8.     {
   
9.     }
   
10. 
    
11.   Serial.println ();
    
12.   Serial.println ("I2C scanner. Scanning ...");
    
13.   byte count = 0;
    
14.   
    
15.   Wire.begin();
    
16.   for (byte i = 8; i < 120; i++)
    
17.   {
    
18.     Wire.beginTransmission (i);
    
19.     if (Wire.endTransmission () == 0)
    
20.       {
    
21.       Serial.print ("Found address: ");
    
22.       Serial.print (i, DEC);
    
23.       Serial.print (" (0x");
    
24.       Serial.print (i, HEX);
    
25.       Serial.println (")");
    
26.       count++;
    
27.       delay (1);  // maybe unneeded?
    
28.       } // end of good response
    
29.   } // end of for loop
    
30.   Serial.println ("Done.");
    
31.   Serial.print ("Found ");
    
32.   Serial.print (count, DEC);
    
33.   Serial.println (" device(s).");
    
34. }  // end of setup
    
35. 
    
36. void loop() {}

复制代码

上传代码后，以115200的波特率打开串口显示器，然后按ESP8266上的EN按钮。 您将看到I2C LCD显示屏的I2C地址。

请记录此地址。 您将在以后的示例中需要它。

基本示例代码 -  Hello World！

以下测试草图将在LCD的第一行显示Hello World！以及在第二行显示LCD Tutorial。

但是，在继续上传草图之前，您需要进行少量更改以使其适合您。 您必须将LCD的I2C地址和显示屏的尺寸传递给LiquidCrystal_i2c类的构造函数。 如果您使用的是16×2字符LCD，请输入16和2； 如果您使用的是20×4 LCD，请输入20和4。

1. // enter the I2C address and the dimensions of your LCD here
   
2. LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 16, 2);

复制代码

完成后，请上传该草图。

1. #include <LiquidCrystal_I2C.h>
   
2. 
   
3. LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F,16,2);  // set the LCD address to 0x3F for a 16 chars and 2 line display
   
4. 
   
5. void setup() {
   
6.   lcd.init();
   
7.   lcd.clear();         
   
8.   lcd.backlight();      // Make sure backlight is on
   
9.   
   
10.   // Print a message on both lines of the LCD.
    
11.   lcd.setCursor(2,0);   //Set cursor to character 2 on line 0
    
12.   lcd.print("Hello world!");
    
13.   
    
14.   lcd.setCursor(2,1);   //Move cursor to character 2 on line 1
    
15.   lcd.print("LCD Tutorial");
    
16. }
    
17. 
    
18. void loop() {
    
19. }

复制代码

如果一切顺利，您应该在显示屏上看到如下结果。

代码说明

草图首先包括LiquidCrystal_i2c库。

1. #include <LiquidCrystal_I2C.h>

复制代码

创建LiquidCrystal_i2c类的对象。该对象采用三个参数LiquidCrystal_I2C(address, columns, rows)。这是您需要输入您之前发现的地址以及显示屏的尺寸。

1. LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F,16,2);

复制代码

声明LiquidCrystal_i2c对象后，您可以访问特定于LCD的对象函数。

在setup()函数中，我们调用三个函数。第一个函数是init()。它初始化了LCD对象。第二个函数是clear()。该函数擦除了LCD屏幕，并将光标移至左上角。第三，Backlight()函数打开LCD背光。

1. lcd.init();
   
2. lcd.clear();         
   
3. lcd.backlight();

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之后，我们通过调用函数lcd.setCursor(2, 0)将光标位置设置为第一行的第三列。光标位置指定您希望在LCD上显示新文本的位置。假定左上角是col = 0，行= 0。

1. lcd.setCursor(2,0);

复制代码

接下来，通过调用print()函数来打印字符串Hello World!。

1. lcd.print("Hello world!");

复制代码

同样，接下来的两行代码将光标位置设置为第二行的第三列，并在LCD上打印LCD Tutorial。

1. lcd.setCursor(2,1);
   
2. lcd.print("LCD Tutorial");

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库的其他有用函数

您可以与LiquidCrystal_i2c对象一起使用一些有用的函数。其中一些在下面列出：

●    lcd.home() 函数用于将光标放置在LCD的左上角，而无需清除显示屏。

●    lcd.blink() 函数在要编写下一个字符的位置处显示了5×8像素的闪烁块。

●    lcd.cursor() 在要编写下一个字符的位置显示下划线。

●    lcd.noblink() 函数关闭闪烁的LCD光标。

●    lcd.nocursor() 隐藏了LCD光标。

●    lcd.scrolldisplayright() 函数滚动显示右侧一个空间的显示内容。如果您希望文本连续滚动，则必须在循环中使用此函数。

●    lcd.scrolldisplayleft() 函数滚动显示左侧一个空间的显示内容。类似于上述函数，将其用于循环内部进行连续滚动。

创建和显示自定义字符

如果您觉得在显示屏上显示的字符比较乏味，则可以为LCD创建自己的自定义字符和符号。当您要显示不属于标准ASCII字符集的字符时，它们非常有用。

如本教程前面所述，一个字符由5×8像素矩阵组成，因此您需要在该矩阵中定义自定义字符。您可以使用CreateChar()函数来定义字符。

要使用CreateChar()，首先设置了8个字节的数组。数组中的每个字节代表5×8矩阵中的一行字符。而字节中的0和1表示该行中的哪个像素应打开，哪个应该关闭。所有这些用户定义的字符都存储在LCD的cgram中。

自定义字符生成器

创建自定义字符从未如此简单！我们创建了一个称为自定义字符生成器的小应用程序。您能看到下面的蓝网格吗？您可以单击任何5×8像素以设置/清除该特定像素。当您单击时，字符的代码将在网格旁边生成。该代码可以直接在您的ESP8266草图中使用。

ESP8266示例代码

以下草图显示了如何创建自定义字符并在LCD上打印它们。

1. #include <LiquidCrystal_I2C.h>
   
2. 
   
3. LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 16, 2);  // set the LCD address to 0x3F for a 16 chars and 2 line display
   
4. 
   
5. // make some custom characters:
   
6. byte Heart[8] = {
   
7. 0b00000,
   
8. 0b01010,
   
9. 0b11111,
   
10. 0b11111,
    
11. 0b01110,
    
12. 0b00100,
    
13. 0b00000,
    
14. 0b00000
    
15. };
    
16. 
    
17. byte Bell[8] = {
    
18. 0b00100,
    
19. 0b01110,
    
20. 0b01110,
    
21. 0b01110,
    
22. 0b11111,
    
23. 0b00000,
    
24. 0b00100,
    
25. 0b00000
    
26. };
    
27. 
    
28. 
    
29. byte Alien[8] = {
    
30. 0b11111,
    
31. 0b10101,
    
32. 0b11111,
    
33. 0b11111,
    
34. 0b01110,
    
35. 0b01010,
    
36. 0b11011,
    
37. 0b00000
    
38. };
    
39. 
    
40. byte Check[8] = {
    
41. 0b00000,
    
42. 0b00001,
    
43. 0b00011,
    
44. 0b10110,
    
45. 0b11100,
    
46. 0b01000,
    
47. 0b00000,
    
48. 0b00000
    
49. };
    
50. 
    
51. byte Speaker[8] = {
    
52. 0b00001,
    
53. 0b00011,
    
54. 0b01111,
    
55. 0b01111,
    
56. 0b01111,
    
57. 0b00011,
    
58. 0b00001,
    
59. 0b00000
    
60. };
    
61. 
    
62. 
    
63. byte Sound[8] = {
    
64. 0b00001,
    
65. 0b00011,
    
66. 0b00101,
    
67. 0b01001,
    
68. 0b01001,
    
69. 0b01011,
    
70. 0b11011,
    
71. 0b11000
    
72. };
    
73. 
    
74. 
    
75. byte Skull[8] = {
    
76. 0b00000,
    
77. 0b01110,
    
78. 0b10101,
    
79. 0b11011,
    
80. 0b01110,
    
81. 0b01110,
    
82. 0b00000,
    
83. 0b00000
    
84. };
    
85. 
    
86. byte Lock[8] = {
    
87. 0b01110,
    
88. 0b10001,
    
89. 0b10001,
    
90. 0b11111,
    
91. 0b11011,
    
92. 0b11011,
    
93. 0b11111,
    
94. 0b00000
    
95. };
    
96. 
    
97. void setup()
    
98. {
    
99.   lcd.init();
    
100.   // Make sure backlight is on      
     
101.   lcd.backlight();
     
102. 
     
103.   // create a new characters
     
104.   lcd.createChar(0, Heart);
     
105.   lcd.createChar(1, Bell);
     
106.   lcd.createChar(2, Alien);
     
107.   lcd.createChar(3, Check);
     
108.   lcd.createChar(4, Speaker);
     
109.   lcd.createChar(5, Sound);
     
110.   lcd.createChar(6, Skull);
     
111.   lcd.createChar(7, Lock);
     
112. 
     
113.   // Clears the LCD screen
     
114.   lcd.clear();
     
115. 
     
116.   // Print a message to the lcd.
     
117.   lcd.print("Custom Character");
     
118. }
     
119. 
     
120. // Print All the custom characters
     
121. void loop()
     
122. {
     
123.   lcd.setCursor(0, 1);
     
124.   lcd.write(0);
     
125. 
     
126.   lcd.setCursor(2, 1);
     
127.   lcd.write(1);
     
128. 
     
129.   lcd.setCursor(4, 1);
     
130.   lcd.write(2);
     
131. 
     
132.   lcd.setCursor(6, 1);
     
133.   lcd.write(3);
     
134. 
     
135.   lcd.setCursor(8, 1);
     
136.   lcd.write(4);
     
137. 
     
138.   lcd.setCursor(10, 1);
     
139.   lcd.write(5);
     
140. 
     
141.   lcd.setCursor(12, 1);
     
142.   lcd.write(6);
     
143. 
     
144.   lcd.setCursor(14, 1);
     
145.   lcd.write(7);
     
146. }

复制代码

您将在LCD上看到以下输出：

代码说明

包含库并创建LCD对象后，定义了自定义字符数组。数组由8个字节组成，每个字节代表一个5×8矩阵的行。在此草图中，已经创建了八个自定义字符。

让我们以Heart[8]数组为例。您可以看到如何使用位（0和1）形成心脏形状。 0关闭像素，1打开像素。

1. byte Heart[8] = {
   
2. 0b00000,
   
3. 0b01010,
   
4. 0b11111,
   
5. 0b11111,
   
6. 0b01110,
   
7. 0b00100,
   
8. 0b00000,
   
9. 0b00000
   
10. };

复制代码

在setup()函数中，使用CreateChar()函数创建自定义字符。此函数需要两个参数。第一个参数是0到7之间的数字，可以保留8个受支持的自定义字符之一。第二个是数组的名称。

1. lcd.createChar(0, Heart);

复制代码

接下来，在loop()函数中，要显示自定义字符，我们只需使用write()函数并传递我们之前保留的字符的序号。

1. lcd.setCursor(0, 1);
   
2. lcd.write(0);

复制代码