Arduino接LCD1602：I2C转接板接线与自定义字符

一块16×2的LCD1602，接Arduino最省事的方案不是拖一把杜邦线硬啃并口，而是在屏背后加一块指甲盖大小的I2C转接板。并口4-bit模式至少要占RS、E加D4到D7这6个数字脚，换成I2C之后只剩VCC、GND、SDA、SCL四根线，而且SDA和SCL挂在A4、A5上，还能和其他I2C传感器共享同一条总线。这篇把接线、地址确认、LiquidCrystal_I2C库的用法和自定义字符一次说清，代码全部逐段给出，照着敲就能亮屏。

先认清两块东西：屏是屏，转接板是转接板

LCD1602本体是HD44780控制器的并口字符屏：16列×2行，最多显示32个ASCII字符，每个字符由5×8像素的点阵拼出来，点亮不同像素组合就得到不同字形。转接板上的核心是PCF8574——按NXP官方数据手册的口径，它是一颗8位准双向I/O扩展芯片，把I2C两线信号展开成P0到P7八个口，正好喂给LCD的并口。I2C总线是开漏输出，需要上拉，转接板上那两颗4.7kΩ电阻R4、R5就是干这个的，所以模块买回来不用自己加上拉。

转接板上还有三样东西必须认识：10kΩ电位器RV1，调字符对比度，屏上看不见字先拧它而不是先怀疑代码；背光跳线JP1，拔掉可以改外接控制背光亮度；A0、A1、A2三个地址跳线焊盘，决定模块在I2C总线上的地址，后面单独说。背光则由P3脚经一颗S9013三极管开关，lcd.backlight()控制的就是它，不需要额外接线。

四根线接完：接线表与两个注意点

两个注意点。第一，用了I2C之后A4、A5就别再当模拟输入脚读传感器，它们已被总线占用。第二，代码里用0x27这个地址的前提是A0、A1、A2跳线全部断开；三个焊盘全短接时地址会落到0x20，接错地址屏自然不动。

先扫地址，再写代码

不少教程上来就写0x27，但这是PCF8574变体出厂全跳线断开的默认值，不是承诺。PCF8574的7位地址由固定基址0x20加A2、A1、A0三位拼成，短接某个焊盘就把对应位拉低，地址在0x20到0x27之间变；如果模块用的是PCF8574A变体，基址不同，常见默认地址是0x3F。与其猜，不如先上传一段地址扫描程序，把结果打在串口监视器和LCD屏上，一次定案。

按站点排版要求，代码里include的尖括号统一改成了引号形式，两种写法在Arduino工具链下编译等价，其余字符原样搬运。

/* 
Code to display LCD's own address on I2C LCD
by www.playwithcircuit.com
*/
#include "Wire.h"
#include "LiquidCrystal_I2C.h"

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); // 0x27 is the Default address, will reinitialize later with correct address

void setup() {
  Wire.begin();
  Serial.begin(9600);

  byte lcdAddress = 0;
  Serial.println("Scanning for I2C devices...");

  // Scan for I2C devices
  for (byte address = 1; address < 127; address++) {
    Wire.beginTransmission(address);
    if (Wire.endTransmission() == 0) {
      lcdAddress = address;
      Serial.print("I2C device found at 0x");
      Serial.println(address, HEX);
      break; // Take the first device found (LCD expected)
    }
  }

  if (lcdAddress == 0) {
    Serial.println("No I2C device found.");
    while (1); // Halt if nothing found
  }

  // Initialize LCD with found address
  LiquidCrystal_I2C lcd(lcdAddress, 16, 2);
  lcd.init();
  lcd.backlight();

  // Display the address on the LCD
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("My Address is:");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("0x");
  if (lcdAddress < 16) lcd.print("0"); // Add leading zero if needed
  lcd.print(lcdAddress, HEX);
}

void loop() {
  // Nothing here
}

扫描逻辑不复杂：从0x01到0x7E逐个发起传输，Wire.endTransmission()返回0说明该地址有设备应答，记下它就是LCD的地址；一个都没应答就打印提示并停机。把扫到的地址记下来，后面初始化都要用它。

装库与点屏：Hello World

库管理器里搜LiquidCrystal I2C，装Frank de Brabander维护的那一版，这是社区用得最广的LiquidCrystal_I2C实现。装完先来一段最小示例，第一行打印Hello，第二行打印PlayWithCircuit。

/* 
Code to display Strings on I2C LCD
by www.playwithcircuit.com
*/

#include "LiquidCrystal_I2C.h"

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); // Format -> (Address,Width,Height )

void setup()
{
  // initialize the lcd
  lcd.init();
  // Turn on the Backlight
  lcd.backlight();
}

void loop()
{
  // Clear the display buffer
  lcd.clear(); 
  // Set cursor (Column, Row)
  lcd.setCursor(0, 0);
  // print "Hello" at (0, 0)   
  lcd.print("Hello"); 
  // Set cursor (Column, Row) 
  lcd.setCursor(0,1);
  // print "PlayWithCircuit" at (0, 1)
  lcd.print("PlayWithCircuit");
  while(1);
}

几个常用函数列一张表，用的时候对号入座：

顺手纠一个网上教程里常见的笔误：有的文章把backlight()写成初始化、把init()写成开背光，正好写反了。init()负责初始化，backlight()负责开背光，setup里两个都要调，缺一个屏要么不亮要么不理你。另外示例loop里那句while(1)不是偷懒，没有它每轮clear再重写，屏会闪。

自定义字符：CGRAM里只有64字节

HD44780控制器有两块字模存储。CGROM是出厂固化的只读存储，装着A到Z、0到9这些标准字模，断电不丢；CGRAM是易失的字符生成RAM，按Hitachi HD44780U数据手册的规格总容量64字节，断电即清空，自定义字符就存在这里。5×8字模每个占8字节，每字节对应一行、低5位有效，64除以8正好是8个槽位，编号0到7，这是上限，塞不下第9个。

做法分三步：先用8字节数组画出字模，1代表像素点亮；再用lcd.createChar(槽号, 数组)把数组写进CGRAM；最后用lcd.write(byte(槽号))显示。下面的示例定义了笑脸、举手、无表情三个字符，先逐字打出一行提示文字，再在第二行依次亮出三个图标。

/* 
Code to display custom characters on I2C LCD
by www.playwithcircuit.com
*/
#include "LiquidCrystal_I2C.h"

// Initialize LCD at default I2C address 0x27, 16x2 display
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

// Custom Characters
byte smiley[8] = {
  0b00000,
  0b00000,
  0b01010,
  0b00000,
  0b00000,
  0b10001,
  0b01110,
  0b00000
};

byte armsUp[8] = {
  0b00100,
  0b01010,
  0b00100,
  0b10101,
  0b01110,
  0b00100,
  0b00100,
  0b01010
};

byte face[8] = {
  0b11111,
  0b10001,
  0b00000,
  0b01010,
  0b00000,
  0b00100,
  0b00000,
  0b01110
};

char u8Buffer[17]="Smile ArmUp Face";

void setup() {
  lcd.init();       // Initialize the LCD
  lcd.backlight();   // Turn on the backlight

  // Create custom characters
  lcd.createChar(0, smiley);
  lcd.createChar(1, armsUp);
  lcd.createChar(2, face);

  // Display custom characters on LCD
  lcd.setCursor(0, 0);
  for(int i=0; i < 17; i++){
    lcd.print(u8Buffer[i]);
    delay(100);
  } 
  
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.write(byte(0)); // smiley
  lcd.print("       ");
  delay(300);
  lcd.write(byte(1)); // armsUp
  lcd.print("      ");
  delay(300);
  lcd.write(byte(2)); // face
}

void loop() {
  // Nothing in loop
}

画字模不用手算二进制，网上有现成的5×8点阵生成器，点格子自动出数组，选hex格式直接抄进代码就行。

排错清单：五种常见翻车

• 屏完全黑、背光也不亮：先查供电是不是5V，再查SDA、SCL有没有接反，最后确认共地。
• 背光亮但看不到字：九成是对比度，拧转接板上的蓝色电位器，慢慢转到字符清晰。
• 满屏乱码：多半是杜邦线松动或面包板接触不良，也可能地址写错，重跑一遍地址扫描。
• 自定义字符不显示或显示错位：数组必须恰好8字节，createChar()要在显示之前、init()之后调用。
• 字符很淡：还是对比度和供电的问题，电位器加稳定5V双管齐下。

小结

从数据角度看这笔账很划算：花4根线省下6个数字IO，64字节CGRAM换8个自定义图标，背光和对比度都在I2C这侧解决。对做传感器面板、小型仪表的人来说，LCD1602加PCF8574转接板仍是性价比最高的文本显示方案——想要图形和动画再上OLED，纯文本场景它就是最优解。