番外編：キャラクターディスプレイでグラフィックを遊ぶ
2025.12.31
●LCD1602A
液晶キャラクターディスプレイLCD1602(16文字x2行)です。
この5V駆動版をESP32系マイコンで使用するのでレベル変換を介して接続します。
●Carbon D4
PSRAMを実装していて、malloc()が使えるESP32 Pico D4マイコンです。
●配線
LCD1602Aのピン配置は下記の通りです。
| Carbon D4 | ------ | LCD1602A |
|---|
| GND | ------------------ | [1]VSS:0V,Ground |
| 5V | ------------------ | [2]VDD:+5V,Power supply |
| GND | ------------------ | [3]V0:Adjust contrast |
| 4 | --レベル変換-- | [4]RS: signal for selecting registers |
| GND | -------------- | [5]RW:H=Read mode,L=Write mode |
| 14 | --レベル変換-- | [6]E:enable signal |
| | | [7-10]D0～D3:no use |
| 15 | --レベル変換-- | [11]D4:data bus |
| 27 | --レベル変換-- | [12]D5:data bus |
| 26 | --レベル変換-- | [13]D6:data bus |
| 25 | --レベル変換-- | [14]D7:data bus |
| 5V | ------5KΩ------ | [15]A:+5V,Power supply for backlight |
| GND | ------------------ | [16]K:0V,backlight ground |
コントラストの調整
コントラストの調整には、V0(3番ピン)が使用できるようです。
ポテンショメータを使って可変にするか、抵抗を挟んで分圧して好きな値で固定してもよいかもしれません。
今回は単にGNDに落としています。
両面スルーホール・ブレッドボード仕様のプリント基板を使って配線を纏めました。
GNDピン用の黒線4本はマイナスのラインに、5Vピン用の赤線2本はプラスのラインに接続しています。
裏面をみてみましょう。
バックライトの明るさ調整に用いている抵抗は変更可能なように、丸ピンICソケット上に挿し込んでいます。
LCDを挿し込んだところです。すべての配線を裏面に配置することもできたのですが、多少見えたほうが、
電子回路の雰囲気があってよいです。
ボートとESP32を結線します。
●arduino-libraries/LiquidCrystal
arduino-libraries/LiquidCrystal
●Hello World
普通はこんな感じで使用します
着目したのは赤枠で囲ったハートの表示です
#include "LiquidCrystal.h"
LiquidCrystal lcd(4, 14, 15, 27, 26, 25);
void setup()
{
lcd.begin(16, 2);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Hello, World!");
lcd.setCursor(5, 1);
lcd.print("Arduino.");
byte heart[8] = {
B00000,
B01010,
B11111,
B11111,
B01110,
B00100,
B00000,
};
lcd.createChar(0, heart);
lcd.setCursor(15, 1);
lcd.write((uint8_t)0);
}
void loop() {}
赤の太線にあるように、ユーザ独自のビットマップキャラクタを設定することができます
最大8個のユーザ定義ビットマップキャラクタフォントを設定できます。
この仕様を利用して画像を表示させてしまいます。
●画像表示の前準備
画像を用意します
グレースケールに変換します
フロイド・シュタインバーグ処理を施し二値化します
LCD1602は16桁2行表示、1文字の大きさは5x8ビットなので横幅は80ドットになります。
画像を横幅80ドットで切り取ります。
●画像表示の仕組み
画像の中から5x8ドットの領域を8個選んでユーザ定義キャラクタに設定して表示させます。
この選択範囲を移動させながら再設定、表示させていきます。
●コード
lcd1602a_without_library.ino
picture.h
GPIO番号を変更して使用してください。
アプリで画像データ picture.h を二値化したはずなのですが、二値化されていなかったのでコード側で対応しています。
●実行
画像がスクロール表示されます
●補足
LCD1602 I2C版では遅すぎで使い物になりません。
LiquidCrystalライブラリーのcreateChar()関数で設定、再設定を繰り返すのですが、更新のタイミングが微妙で再設定されないことがあります。
そのため、処理の中でスクリーン・クリアすることで再設定を可能にしていますが、画面クリアすることで表示がブラックアウトしてちらつきが生じています。
スクリーン・クリアすることなしに再設定が可能であれば美しく画像スクロールできるはずです。
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