Primal Display: создайте монитор температуры на Raspberry Pi с LCD

Это руководство показывает, как подключить 16x2 LCD, совместимый с HD44780, к Raspberry Pi 3 и выводить живые показания температуры и влажности с датчика DHT11. Инструкции охватывают выбор железа, проводку (4-битный и 8-битный режимы), необходимые библиотеки и полный Python-скрипт.

История

Введение

LCD-дисплей — универсальное дополнение для любого проекта на Raspberry Pi. Подключая HD44780-совместимый экран напрямую к GPIO-выводам, можно выводить данные датчиков или кастомные сообщения без I2C или SPI-адаптеров.

Железо

• HD44780-совместимый 16x2 LCD (стоимость <$10)
• Raspberry Pi 3 (или новее)
• Датчик температуры/влажности DHT11
• Micro-SD карта с Raspbian OS
• 1–2 потенциометра 10 кОм (контраст/яркость)
• Макетная плата, перемычки, блок питания 5 В

Мы используем шесть GPIO-пинов для LCD; этот прямой метод оставляет последовательный порт Pi свободным и устраняет необходимость в I2C-драйверах.

Подключение всего

Доступны два варианта проводки:

• 4-битный режим — использует 4 линии данных, один потенциометр для контраста.
• 8-битный режим — использует 8 линий данных, два потенциометра (контраст и яркость).

В 4-битном режиме 8-битный командный байт разбивается на две 4-битные половины, поэтому шина данных в два раза уже. На практике внутреннее время обработки LCD маскирует любое преимущество скорости 8-битного режима, так что выбирайте исходя из доступных пинов.

Подключение пинов LCD (4-бит)

• Pin 1 (GND) — Земля
• Pin 2 (+5 V) — Питание
• Pin 3 (Vo) — Подвижный контакт потенциометра (контраст)
• Pin 4 (RS) — GPIO 37
• Pin 5 (RW) — Земля (только запись)
• Pin 6 (EN) — GPIO 35
• Pin 7–10 — не используются
• Pin 11 (D4) — GPIO 33
• Pin 12 (D5) — GPIO 31
• Pin 13 (D6) — GPIO 29
• Pin 14 (D7) — GPIO 23
• Pin 15 (LED+) — +5 V
• Pin 16 (LED−) — Земля

Подключение пинов LCD (8-бит)

• Pin 1 — Земля
• Pin 2 — +5 V
• Pin 3 — Подвижный контакт потенциометра (контраст)
• Pin 4 — GPIO 37 (RS)
• Pin 5 — Земля (RW)
• Pin 6 — GPIO 35 (EN)
• Pin 7 (D0) — GPIO 40
• Pin 8 (D1) — GPIO 38
• Pin 9 (D2) — GPIO 36
• Pin 10 (D3) — GPIO 32
• Pin 11 (D4) — GPIO 33
• Pin 12 (D5) — GPIO 31
• Pin 13 (D6) — GPIO 29
• Pin 14 (D7) — GPIO 23
• Pin 15 — +5 V
• Pin 16 — Земля

Подключение датчика DHT11

DHT11 использует три пина: VCC, Data, GND. Соедините VCC с 3.3 В (pin 1); если показания нестабильны, переключите на 5 В (pin 2). Пин Data к GPIO 18 (физический pin 12). Рекомендуется подтягивающий резистор 4.7 кОм между VCC и Data.

Необходимые библиотеки

Убедитесь, что в системе есть инструменты сборки и заголовки Python:

sudo apt-get update
sudo apt-get install build-essential python-dev

Установите RPLCD для управления LCD:

sudo apt-get install python-pip
sudo pip install RPLCD

Установите библиотеку Adafruit DHT11 с GitHub:

sudo apt-get install git
git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_DHT.git
cd Adafruit_Python_DHT
sudo python setup.py install

Python-скрипт (8-бит)

Создайте temperature.py в предпочитаемом редакторе (например, nano):

#!/usr/bin/env python3
import RPi.GPIO as GPIO
import time
import Adafruit_DHT
from RPLCD import CharLCD

GPIO.cleanup()

# LCD конфигурация – 8-битный режим
lcd = CharLCD(
    numbering_mode=GPIO.BOARD,
    cols=16,
    rows=2,
    pin_rs=37,
    pin_e=35,
    pins_data=[40, 38, 36, 32, 33, 31, 29, 23]
)

while True:
    humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(11, 18)
    if humidity is None or temperature is None:
        print('Failed to retrieve data from sensor')
        continue
    print(f'Temp: {temperature:.1f} C Humidity: {humidity:.1f} %')
    lcd.clear()
    lcd.cursor_pos = (0, 0)
    lcd.write_string(f'Temp: {int(temperature)} C')
    lcd.cursor_pos = (1, 0)
    lcd.write_string(f'Humidity: {int(humidity)} %')
    time.sleep(5)

Сделайте скрипт исполняемым и запустите:

chmod +x temperature.py
./temperature.py

Альтернатива 4-битный режим

Замените список pins_data на четыре GPIO-пина (например, [33, 31, 29, 23]) и скорректируйте инициализацию LCD соответственно.

Резюме

Следуя этим шагам, вы получите полностью функциональный LCD-дисплей, показывающий температуру и влажность в реальном времени, идеальный для метеостанций, IoT-панелей или учебных проектов.

Читать подробнее

Для глубокого понимания драйверов LCD и продвинутой конфигурации изучите репозиторий Adafruit DHT и документацию RPLCD.