跳到主要内容

显示设备

显示设备让 Arduino 能够直观地输出信息。本章将介绍 LCD、OLED 和数码管等常用显示设备的使用方法。

LCD1602 液晶显示屏​

LCD1602 是最常用的字符型液晶显示屏，可以显示 2 行，每行 16 个字符。

硬件连接（I2C 方式）​

使用 I2C 转接板可以大大简化接线：

LCD I2C VCC ── 5V
LCD I2C GND ── GND
LCD I2C SCL ── A5（Uno）
LCD I2C SDA ── A4（Uno）

安装库​

项目 → 加载库 → 管理库 → 搜索 "LiquidCrystal I2C"

代码示例​

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

// 创建 LCD 对象，参数：I2C 地址（通常是 0x27 或 0x3F），列数，行数
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

void setup() {
  lcd.init();       // 初始化
  lcd.backlight();  // 开启背光
  
  // 显示文字
  lcd.setCursor(0, 0);  // 第 0 行，第 0 列
  lcd.print("Hello, World!");
  
  lcd.setCursor(0, 1);  // 第 1 行，第 0 列
  lcd.print("Arduino LCD");
}

void loop() {
  // 闪烁效果
  lcd.noBacklight();
  delay(500);
  lcd.backlight();
  delay(500);
}

显示传感器数据​

#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <DHT.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
DHT dht(2, DHT22);

void setup() {
  lcd.init();
  lcd.backlight();
  dht.begin();
  
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Temp: --.- C");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Humi: --.- %");
}

void loop() {
  float temp = dht.readTemperature();
  float humidity = dht.readHumidity();
  
  if (!isnan(temp) && !isnan(humidity)) {
    lcd.setCursor(6, 0);
    lcd.print(temp, 1);
    lcd.print(" C  ");
    
    lcd.setCursor(6, 1);
    lcd.print(humidity, 1);
    lcd.print(" %  ");
  }
  
  delay(2000);
}

自定义字符​

LCD1602 支持 8 个自定义字符：

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

// 定义温度符号（5x8 像素）
byte tempChar[] = {
  0b00100,
  0b01010,
  0b01010,
  0b01110,
  0b01110,
  0b11111,
  0b11111,
  0b01110
};

// 定义湿度符号
byte humiChar[] = {
  0b00100,
  0b00100,
  0b01110,
  0b01110,
  0b11111,
  0b11111,
  0b11111,
  0b01110
};

void setup() {
  lcd.init();
  lcd.backlight();
  
  // 创建自定义字符（0-7）
  lcd.createChar(0, tempChar);
  lcd.createChar(1, humiChar);
  
  // 显示自定义字符
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.write(byte(0));  // 显示温度符号
  lcd.print(" 25.5 C");
  
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.write(byte(1));  // 显示湿度符号
  lcd.print(" 60.0 %");
}

void loop() {}

OLED 显示屏​

OLED 显示屏具有自发光、高对比度、宽视角等优点，常见的有 0.96 寸和 1.3 寸两种尺寸。

硬件连接（I2C）​

OLED VCC ── 3.3V 或 5V
OLED GND ── GND
OLED SCL ── A5（Uno）
OLED SDA ── A4（Uno）

安装库​

项目 → 加载库 → 管理库 → 搜索 "Adafruit SSD1306"

代码示例​

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
#define OLED_RESET -1

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

void setup() {
  if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) {
    Serial.println(F("SSD1306 初始化失败"));
    for(;;);
  }
  
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  display.setCursor(0, 0);
  display.println(F("Hello, OLED!"));
  display.println(F("Arduino 显示测试"));
  display.display();
}

void loop() {}

显示图形​

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
#define OLED_RESET -1

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

void setup() {
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
}

void loop() {
  display.clearDisplay();
  
  // 画像素
  display.drawPixel(10, 10, SSD1306_WHITE);
  
  // 画线
  display.drawLine(0, 0, 127, 63, SSD1306_WHITE);
  
  // 画矩形
  display.drawRect(20, 20, 40, 30, SSD1306_WHITE);
  display.fillRect(70, 20, 40, 30, SSD1306_WHITE);
  
  // 画圆
  display.drawCircle(100, 50, 10, SSD1306_WHITE);
  
  // 显示文字
  display.setTextSize(2);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  display.setCursor(0, 0);
  display.print("OLED");
  
  display.display();
  delay(100);
}

动画效果​

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
#define OLED_RESET -1

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

int x = 0;
int y = 32;
int dx = 2;
int dy = 1;

void setup() {
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
}

void loop() {
  display.clearDisplay();
  
  // 绘制跳动的球
  display.fillCircle(x, y, 5, SSD1306_WHITE);
  
  // 更新位置
  x += dx;
  y += dy;
  
  // 边界检测
  if (x <= 5 || x >= SCREEN_WIDTH - 5) dx = -dx;
  if (y <= 5 || y >= SCREEN_HEIGHT - 5) dy = -dy;
  
  display.display();
  delay(20);
}

数码管显示​

四位数码管（TM1637）​

TM1637 驱动的四位数码管只需要两根数据线。

硬件连接：

TM1637 CLK ── D2
TM1637 DIO ── D3
TM1637 VCC ── 5V
TM1637 GND ── GND

安装库：搜索 "TM1637Display"

代码示例：

#include <TM1637Display.h>

const int CLK = 2;
const int DIO = 3;

TM1637Display display(CLK, DIO);

void setup() {
  display.setBrightness(7);  // 亮度 0-7
  display.clear();
}

void loop() {
  // 显示数字
  display.showNumberDec(1234);
  delay(1000);
  
  // 显示带小数点
  display.showNumberDecEx(1234, 0b01000000);  // 12.34
  delay(1000);
  
  // 显示时间格式
  display.showNumberDecEx(1530, 0b01000000, true);  // 15:30
  delay(1000);
  
  // 倒计时
  for (int i = 100; i >= 0; i--) {
    display.showNumberDec(i);
    delay(100);
  }
}

74HC595 驱动数码管​

使用移位寄存器节省 IO 引脚：

const int DATA_PIN = 11;   // DS
const int LATCH_PIN = 12;  // ST_CP
const int CLOCK_PIN = 13;  // SH_CP

// 共阴极数码管段码（0-9）
const byte segmentPatterns[] = {
  0x3F, // 0
  0x06, // 1
  0x5B, // 2
  0x4F, // 3
  0x66, // 4
  0x6D, // 5
  0x7D, // 6
  0x07, // 7
  0x7F, // 8
  0x6F  // 9
};

// 位选引脚
const int digitPins[] = {2, 3, 4, 5};

void setup() {
  pinMode(DATA_PIN, OUTPUT);
  pinMode(LATCH_PIN, OUTPUT);
  pinMode(CLOCK_PIN, OUTPUT);
  
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    pinMode(digitPins[i], OUTPUT);
    digitalWrite(digitPins[i], HIGH);  // 共阴极，高电平关闭
  }
}

void loop() {
  // 显示 1234
  int number = 1234;
  displayNumber(number);
}

void displayNumber(int num) {
  int digits[4];
  digits[0] = num / 1000;
  digits[1] = (num / 100) % 10;
  digits[2] = (num / 10) % 10;
  digits[3] = num % 10;
  
  // 动态扫描显示
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    // 关闭所有位
    for (int j = 0; j < 4; j++) {
      digitalWrite(digitPins[j], HIGH);
    }
    
    // 发送段码
    digitalWrite(LATCH_PIN, LOW);
    shiftOut(DATA_PIN, CLOCK_PIN, MSBFIRST, segmentPatterns[digits[i]]);
    digitalWrite(LATCH_PIN, HIGH);
    
    // 打开当前位
    digitalWrite(digitPins[i], LOW);
    
    delay(5);  // 延时让眼睛能看到
  }
}

综合示例：多功能仪表​

整合多种显示设备的多功能仪表：

#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <TM1637Display.h>
#include <DHT.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
TM1637Display tm1637(2, 3);
DHT dht(4, DHT22);

const int LDR_PIN = A0;

void setup() {
  lcd.init();
  lcd.backlight();
  
  tm1637.setBrightness(7);
  
  dht.begin();
  
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Multi-Display");
  delay(1000);
  lcd.clear();
}

void loop() {
  float temp = dht.readTemperature();
  float humidity = dht.readHumidity();
  int light = analogRead(LDR_PIN);
  
  // LCD 显示温湿度
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("T:");
  lcd.print(temp, 1);
  lcd.print((char)223);  // 度符号
  lcd.print("C");
  
  lcd.setCursor(9, 0);
  lcd.print("H:");
  lcd.print(humidity, 1);
  lcd.print("%");
  
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Light:");
  lcd.print(light);
  lcd.print("    ");
  
  // 数码管显示温度整数部分
  int tempInt = (int)temp;
  tm1637.showNumberDec(tempInt);
  
  delay(2000);
}

显示设备对比​

特性LCD1602OLED数码管
显示内容字符图形+文字数字
背光需要自发光自发光
可视角度有限宽宽
功耗中等低中等
价格便宜稍贵便宜
适用场景简单文字复杂显示数字显示

下一步​

掌握了显示设备后，我们将学习如何存储数据，包括 EEPROM 和 SD 卡的使用。