LCD1602液晶显示器

参考资料

MicroPython: I2C LCD Display with ESP32/ESP8266 | Random Nerd Tutorials
Keywords：ESP32 LCD1602 micropython

基本介绍

LCD1602 是一款 16 列 × 2 行 的字符型液晶显示屏，常用于单片机、Arduino、树莓派等开发板的文本显示。它可以显示英文、数字、符号，但不能直接显示图像。

接口类型

LCD1602 有两种主要的通信方式【这里用的是 I²C 接口】：

并行接口（4 位或 8 位模式，标准 HD44780 控制器）
- 需要多个 GPIO 口进行连接，数据传输速度快，但占用的引脚较多。
I²C 接口（常见的是带 PCF8574 I2C 模块）
- 仅需 SDA（数据）和 SCL（时钟）两个引脚，大大减少了 IO 口的占用，使用更方便。

如果是并口版本，一般有以下 16 个引脚：

引脚	说明	备注
VSS	电源地	接 GND
VDD	电源正	一般接 5V（部分可 3.3V）
V0	对比度调节	需接电位器调节
RS	寄存器选择	0=指令，1=数据
RW	读/写选择	0=写入，1=读取（一般接 GND 使能写入）
E	使能信号	高电平触发
D0-D7	数据线	4 位模式用 D4-D7，8 位模式用 D0-D7
A	背光电源正	接 5V
K	背光电源地	接 GND

如果是 I²C 版本（带 PCF8574 扩展板），只保留 4 个引脚：

VCC：接 5V，部分可接 3.3V
GND：接地
SDA：数据线
SCL：时钟线

这里使用的是带 I2C 驱动器的 LCD；驱动器上配置了一个电位器，可用于调整 LCD 上背景和字符之间的对比度【在没有 I2C 支持的“普通”LCD 上，需要在电路中添加电位器来调整对比度】

LCD1602 连接和使用

1、硬件连接

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LCD1602 (I2C) → Arduino / ESP32
---------------------------------
VCC           → 5V（或 3.3V）
GND           → GND
SDA           → A4（ESP32: GPIO21）
SCL           → A5（ESP32: GPIO22）

这里需要注意，需要支持 I2C，需要选择支持 I2C 的引脚， GPIO 引脚不起作用的

2、查找连接的 I2C 设备

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from machine import Pin, I2C
import time

# 设置I2C引脚
i2c = I2C(0, scl=Pin(22), sda=Pin(21))  # 根据你的硬件连接调整SCL和SDA引脚

# 扫描I2C设备
devices = i2c.scan()
if devices:
    print("I2C devices found:", devices)
else:
    print("No I2C devices found")

返回结果

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I2C devices found: [39]

所以地址就是 39，而不是 0x39

3、下载并上传 lcd_api.py

参考教程：MicroPython: I2C LCD Display with ESP32/ESP8266 | Random Nerd Tutorials 下载地址：lcd_api.py

Thonny 打开下载的 py 文件，然后另存到 ESP32 上去

4、下载并上传 machine_i2c_lcd.py

下载地址：machine_i2c_lcd.py

5、显示静态文字

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# Rui Santos & Sara Santos - Random Nerd Tutorials
# Complete project details at https://RandomNerdTutorials.com/micropython-i2c-lcd-esp32-esp8266/

from machine import Pin, SoftI2C
from machine_i2c_lcd import I2cLcd
from time import sleep

# Define the LCD I2C address and dimensions
I2C_ADDR = 39
I2C_NUM_ROWS = 2
I2C_NUM_COLS = 16

# Initialize I2C and LCD objects
i2c = SoftI2C(sda=Pin(21), scl=Pin(22), freq=400000)

# for ESP8266, uncomment the following line
#i2c = SoftI2C(sda=Pin(4), scl=Pin(5), freq=400000)

lcd = I2cLcd(i2c, I2C_ADDR, I2C_NUM_ROWS, I2C_NUM_COLS)

lcd.putstr("It's working :)")
sleep(4)

try:
    while True:
        # Clear the LCD
        lcd.clear()
        # Display two different messages on different lines
        # By default, it will start at (0,0) if the display is empty
        lcd.putstr("Hello World!")
        sleep(2)
        lcd.clear()
        # Starting at the second line (0, 1)
        lcd.move_to(0, 1)
        lcd.putstr("Hello World!")
        sleep(2)

except KeyboardInterrupt:
    # Turn off the display
    print("Keyboard interrupt")
    lcd.backlight_off()
    lcd.display_off()

拓展

驱动起到了什么作用

ESP32 通过 I2C 总线（SDA/SCL）与 PCF8574 I/O 扩展芯片进行通信，控制 LCD1602

LCD1602 本身是并行接口的字符液晶模块，它通常需要 8 个数据位 + 控制位（RS、RW、E）来进行操作。如果直接使用 ESP32 控制，会占用大量的 GPIO 口【如果直接使用并行接口控制 LCD1602，理论上是不需要额外的驱动库的，因为可以直接使用 GPIO 发送命令和数据】
如果 LCD1602 连接了 I2C 扩展模块（如 PCF8574 芯片），它就可以通过 I2C 总线（SDA/SCL）进行通信，这样就减少了引脚使用

方法	GPIO 口占用	代码复杂度	适用场景
使用 I2C 驱动（推荐）	仅 2 根线	简单，调用 Python 函数即可	适合 ESP32，节省引脚
直接用 GPIO（无驱动）	6~8 根线	复杂，手动写 LCD 指令	适用于无 I2C 模块的 LCD1602

在 ESP32 + LCD1602 I2C 方案中，驱动的作用是：

简化代码（不需要手写 LCD 指令）
节省 GPIO（只用 SDA & SCL）
封装 LCD 控制逻辑（不用自己算指令）

PCF8574 在 LCD1602 I2C 中的作用

PCF8574 是一颗 I2C 转 8 位 GPIO 的 I/O 扩展芯片，在 LCD1602 I2C 版本的模块上，它的作用主要是：

扩展 ESP32 的 I/O 端口，从而用 I2C 控制 LCD1602，节省 GPIO 资源。
将 ESP32 发送的 I2C 信号转换为 LCD1602 需要的并行信号（数据和命令）。
适配不同的电平，确保 ESP32（3.3V）能够控制 LCD1602（5V）。

如果不用 PCF8574，而是直接用 GPIO 并行控制 LCD1602，就不需要 I2C 驱动，但会占用更多的 GPIO，并且需要自己写 LCD1602 驱动代码

那使用这种方式相对于直接并行接口来说有什么缺点呢：

速度比直接并行模式慢（因为 I2C 速度受限）
需要额外的 I2C 驱动代码
如果 I2C 地址不匹配，可能导致 LCD 无法工作