تعريف وحدة واجهة LCD بـ I2C (I2C LCD Interface Module)

وحدة واجهة LCD بـ I2C هي لوحة إلكترونية صغيرة تسمح بتوصيل شاشات LCD (مثل 16x2 أو 20x4) إلى المتحكمات باستخدام منفذي I2C فقط (SDA و SCL) بدلاً من 6 إلى 8 منافذ رقمية في التوصيل التقليدي. تعتمد على شريحة PCF8574 أو PCF8574A التي تعمل كموسع منافذ (Port Expander)، وتحول الإشارات المرسلة عبر ناقل I2C إلى إشارات متوازية للتحكم في شاشة LCD.

أبرز الميزات التقنية

مكونات الوحدة وطريقة عملها

1. المكونات الرئيسية:

• شريحة PCF8574/PCF8574A: موسع منافذ I2C يحول البيانات التسلسلية إلى بيانات متوازية للتحكم في شاشة LCD.

• مقياس الجهد (Potentiometer): للتحكم في تباين الشاشة (Contrast).

• وصلة (Jumper) للإضاءة الخلفية: تسمح بتشغيل أو إطفاء الإضاءة الخلفية للشاشة.

• مسامير توصيل: صف من 16 مسامير (غالباً) لتثبيت الوحدة على شاشة LCD عن طريق اللحام أو التركيب المباشر.

2. مبدأ العمل:

• يقوم المتحكم (مثل أردوينو) بإرسال الأوامر والبيانات إلى شاشة LCD عبر منفذي I2C فقط (SDA و SCL).

• تستقبل شريحة PCF8574 هذه البيانات وتحولها إلى إشارات متوازية تتحكم في دبابيس شاشة LCD (RS، EN، D4-D7) بالإضافة إلى الإضاءة الخلفية.

• هذا يقلل عدد الأسلاك المطلوبة من 6-8 أسلاك إلى 4 أسلاك فقط (VCC، GND، SDA، SCL)، مما يبسط التوصيلات ويوفر منافذ المتحكم لمهام أخرى.

طريقة الاستخدام

1. التوصيلات الكهربائية:

توصيل الوحدة بشاشة LCD:

• يتم تثبيت الوحدة على شاشة LCD عن طريق لحام المسامير في الفتحات المخصصة لها على ظهر الشاشة (غالباً تكون الوحدة ملحومة مسبقاً في بعض الإصدارات الجاهزة).

توصيل الوحدة بالمتحكم (أردوينو):

ملاحظة:

• في بعض اللوحات الأخرى مثل ESP32، منافذ SDA و SCL مختلفة (مثل D21 و D22).

• تأكد من توصيل VCC بالجهد المناسب للشاشة (معظم شاشات LCD 16x2 تعمل على 5V).

2. تحديد عنوان I2C للوحدة:

قد يختلف عنوان الوحدة حسب الشريحة المستخدمة. للتحقق من العنوان الصحيح، يمكن استخدام كود مسح I2C لاكتشاف العنوان تلقائياً.

• العناوين الشائعة: 0x27 و 0x3F.

• يمكن تغيير العنوان عن طريق لحام وسادات (Solder Pads) على ظهر الوحدة لتغيير حالة المنافذ A0-A2.

3. ضبط تباين الشاشة:

بعد التوصيل والتشغيل، استخدم مفك براغي صغير لتدوير مقياس الجهد الموجود على الوحدة حتى تظهر الأحرف بوضوح على الشاشة.

4. تشغيل الإضاءة الخلفية:

• في معظم الوحدات، يمكن تشغيل الإضاءة الخلفية عن طريق ترك الوصلة (Jumper) موصولة.

• في بعض الطرز، يمكن التحكم في الإضاءة الخلفية برمجياً عن طريق إرسال أمر معين عبر I2C.

المشاريع التي تستخدم هذه الوحدة

تُستخدم واجهة LCD بـ I2C في عدد كبير من المشاريع بفضل بساطتها وتوفيرها للمنافذ، ومن أشهرها:

• شاشات عرض المعلومات: عرض قراءات الحساسات (درجة الحرارة، الرطوبة، الضغط) على شاشة LCD في مشاريع المراقبة البيئية ومحطات الطقس.

• الساعات الرقمية: عرض الوقت والتاريخ باستخدام وحدة RTC.

• أجهزة القياس والعدادات: عرض قيم الفولتية، التيار، أو عدد الدورات في مشاريع القياس.

• واجهات التحكم: عرض القوائم والإعدادات في مشاريع التحكم (مثل أنظمة الري، أجهزة الإنذار، أنظمة التحكم في المحركات).

• مشاريع إنترنت الأشياء (IoT): عرض حالة الاتصال، البيانات المستلمة، أو إشعارات من السحابة.

• ألعاب بسيطة: عرض حالة اللعبة والنتائج على شاشة LCD.

• مشاريع الروبوتات: عرض حالة الروبوت، سرعة المحركات، أو قراءات المستشعرات.

• أنظمة الحضور والانصراف: عرض رسائل الترحيب أو تسجيل الدخول.

• أنظمة الإنذار: عرض حالة النظام، منطقة الإنذار، أو رسائل الخطأ.

• المشاريع التعليمية: تدريس استخدام شاشات LCD في المناهج التعليمية.