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使用Python控制1602液晶屏实时显示时间（附PyCharm远程调试）

發布時間：2025/3/21 python 40 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了使用Python控制1602液晶屏实时显示时间（附PyCharm远程调试）小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

前言

原創文章，轉載引用務必注明鏈接。水平有限，如有疏漏，歡迎指正。

本文介紹一下UP板的GPIO資源使用，以及一個使用Python演示一個簡單的demo。

本文使用Markdown寫成，為獲得更好的閱讀體驗和正常的圖片、鏈接，請訪問我的博客：

http://www.cnblogs.com/sjqlwy/p/up_1602.html

本文環境：ublinux 3.0；Win7_x64

通過閱讀本文你可以學到：

UP Board GPIO 接口的介紹以及使用
PyCharm 遠程調試 UP上的Python代碼
Lemaker LN IO 拓展板的使用
使用RPi.GPIO這個Python庫控制1602液晶屏

UP板載GPIO接口介紹

UP板的GPIO接口兼容樹莓派40 Pin。實現起來比較復雜，部分從Intel Atom Z8350引出（需要電平轉換），部分由板載CPLD實現。

板載GPIO簡介及存在的問題
GPIO引腳定義和功能簡單示例
樹莓派交互式引腳說明

操作GPIO

官方提供了三種方式：用戶空間sysfs (shell)、RPi.GPIO庫（Python）和libMRAA（多種編程語言）。

Lemaker LN IO拓展板介紹

之前在云漢社區試用Lemaker Guitar開發板時一并入手的。兼容樹莓派引腳。個人非常喜歡樂美客公司的產品，包括BananaPi、BananaPi Pro、Lemaker Guitar、96boards Hikey (Lemaker Version)，以及包括LN IO在內的三款拓展板，做工優良，可以在官方微店買到。LN IO 介紹頁面，電路原理圖。

【下面是Lemaker Guitar開發板，上面就是LN IO 拓展板】我們下面將會利用板載的4個按鍵、LED燈以及1602接口。

Python控制LN IO 擴展板按鍵和LED

最近在學習Python，恰巧ubilinux移植了RPi.GPIO庫，讓我們可以非常方便地操作GPIO資源。吐槽一下，由于被動散熱片的存在，使用轉接線等會卡到無法完全貼合。

Blink！——控制發光二極管閃爍

我們以點亮LN IO上的led2為例：

【LED電路原理圖】LCD和LED是切換顯示的。可以看到LED2連接到GPIO0，那么GPIO0是對應樹莓派是哪個引腳呢？

【底板對應引腳】GPIO0對應物理引腳11。

【UP Board 引腳定義圖】為了方便起見，我們統一使用BOARD物理引腳編號而非BCM引腳編號。

關于樹莓派GPIO的操作可以參考芒果愛吃胡蘿卜這個博客，寫的非常不錯，由淺入深。本文部分以他的博文為基礎進行演示。
ubilinux移植的RPi.GPIO庫僅兼容Python 2.x版本
為方便轉換，我們以BOARD編碼GPIO引腳順序（物理順序）
LN IO Board的LED和LCD可以切換顯示，連接帽導通不同引腳即可。

下面創建一個文件lcd.py，內容如下，然后運行看看：sudo python lcd.py

#!/usr/bin/env python # encoding: utf-8import RPi.GPIO as GPIO import time# 為保持兼容性，選擇GPIO引腳主板編號模式，也就是物理引腳編號 GPIO.setmode(GPIO.BOARD) LedPin = 11 # 指定11引腳（就是LED長針連接的GPIO針腳）的模式為輸出模式 # LN IO 的GPIO0，主板編號是11，對應BCM模式引腳為17 GPIO.setup(LedPin, GPIO.OUT)# 循環10次 for i in range(0, 10):# 讓11引腳輸出高電平（LED燈亮）GPIO.output(LedPin, True)# 持續一段時間time.sleep(0.5)# 讓11引腳輸出低電平（LED燈滅）GPIO.output(LedPin, False)# 持續一段時間time.sleep(0.5)# 最后清理GPIO口（不做也可以，建議每次程序結束時清理一下，好習慣） GPIO.cleanup()

效果如圖所示：

按鍵控制LED開關

有了上面的我們再來試試用按鍵控制LED，很多用過Arduino的應該輕車熟路啦。

#!/usr/bin/env python # encoding: utf-8import RPi.GPIO as GPIO import time# 為保持兼容性，選擇GPIO引腳主板編號模式，也就是物理引腳編號 GPIO.setmode(GPIO.BOARD) GPIO.setwarnings(False) LedPin = 11 BtnPin = 13# 11引腳（LED2）為輸出模式,13引腳（Key1）為輸入模式 GPIO.setup(LedPin, GPIO.OUT) GPIO.setup(BtnPin, GPIO.IN)try:GPIO.output(LedPin, True)while True:time.sleep(0.01)if (GPIO.input(BtnPin)) == False:GPIO.output(LedPin, False)else:GPIO.output(LedPin, True) except KeyboardInterrupt:pass# 最后清理GPIO口（不做也可以，建議每次程序結束時清理一下，好習慣） GPIO.cleanup()

有興趣的可以做一個防按鍵抖動（Debounce）版本。

Python控制1602液晶屏顯示當前時間

感謝Hugo Zhu的這篇《如何使用Raspberry Pi在1602液晶屏上顯示當前時間--電子鐘》博文，他的博客非常棒，受益匪淺。以下仍然以BOARD編碼為例。

硬件包括LN IO 拓展板；1602液晶屏；USB無線網卡；UPBoard。注意LN IO拓展板將連接帽切換到LCD引腳。

1602液晶屏的引腳定義：

VSS，接地

VDD，接3.3V電源

VO，液晶對比度調節，接電位器中間的引腳（板載R2）

RS，寄存器選擇，接PB 03，Pin 29

RW，讀寫選擇，接地，表示寫模式

EN，使能信號，接PB 13，Pin 33

D0，數據位0，4位工作模式下不用，不接

D1，數據位1，4位工作模式下不用，不接

D2，數據位2，4位工作模式下不用，不接

D3，數據位3，4位工作模式下不用，不接

D4，數據位4，接GPIO 4，Pin 16

D5，數據位5，接GPIO 5，PIN 18

D6，數據位6，接GPIO 6，PIN 22

D7，數據位7，接GPIO 7，PIN 7

A，液晶屏背光+，接3.3v

K，液晶屏背光-，接地

源代碼可以從github頁面下載，修改相關引腳序號，如下：

#!/usr/bin/python# # based on code from lrvick and LiquidCrystal # lrvic - https://github.com/lrvick/raspi-hd44780/blob/master/hd44780.py # LiquidCrystal - https://github.com/arduino/Arduino/blob/master/libraries/LiquidCrystal/LiquidCrystal.cpp #from time import sleep from datetime import datetime from time import sleepclass Adafruit_CharLCD:# commandsLCD_CLEARDISPLAY = 0x01LCD_RETURNHOME = 0x02LCD_ENTRYMODESET = 0x04LCD_DISPLAYCONTROL = 0x08LCD_CURSORSHIFT = 0x10LCD_FUNCTIONSET = 0x20LCD_SETCGRAMADDR = 0x40LCD_SETDDRAMADDR = 0x80# flags for display entry modeLCD_ENTRYRIGHT = 0x00LCD_ENTRYLEFT = 0x02LCD_ENTRYSHIFTINCREMENT = 0x01LCD_ENTRYSHIFTDECREMENT = 0x00# flags for display on/off controlLCD_DISPLAYON = 0x04LCD_DISPLAYOFF = 0x00LCD_CURSORON = 0x02LCD_CURSOROFF = 0x00LCD_BLINKON = 0x01LCD_BLINKOFF = 0x00# flags for display/cursor shiftLCD_DISPLAYMOVE = 0x08LCD_CURSORMOVE = 0x00# flags for display/cursor shiftLCD_DISPLAYMOVE = 0x08LCD_CURSORMOVE = 0x00LCD_MOVERIGHT = 0x04LCD_MOVELEFT = 0x00# flags for function setLCD_8BITMODE = 0x10LCD_4BITMODE = 0x00LCD_2LINE = 0x08LCD_1LINE = 0x00LCD_5x10DOTS = 0x04LCD_5x8DOTS = 0x00# LN IO Board: RS=PB03=29, EN=PB13=33; DB4-7=GPIO4-7=16,18,22,7def __init__(self, pin_rs=29, pin_e=33, pins_db=[16,18,22,7], GPIO = None):# Emulate the old behavior of using RPi.GPIO if we haven't been given# an explicit GPIO interface to useif not GPIO:import RPi.GPIO as GPIOGPIO.setwarnings(False)self.GPIO = GPIOself.pin_rs = pin_rsself.pin_e = pin_eself.pins_db = pins_dbself.GPIO.setmode(GPIO.BOARD)self.GPIO.setup(self.pin_e, GPIO.OUT)self.GPIO.setup(self.pin_rs, GPIO.OUT)for pin in self.pins_db:self.GPIO.setup(pin, GPIO.OUT)self.write4bits(0x33) # initializationself.write4bits(0x32) # initializationself.write4bits(0x28) # 2 line 5x7 matrixself.write4bits(0x0C) # turn cursor off 0x0E to enable cursorself.write4bits(0x06) # shift cursor rightself.displaycontrol = self.LCD_DISPLAYON | self.LCD_CURSOROFF | self.LCD_BLINKOFFself.displayfunction = self.LCD_4BITMODE | self.LCD_1LINE | self.LCD_5x8DOTSself.displayfunction |= self.LCD_2LINE""" Initialize to default text direction (for romance languages) """self.displaymode = self.LCD_ENTRYLEFT | self.LCD_ENTRYSHIFTDECREMENTself.write4bits(self.LCD_ENTRYMODESET | self.displaymode) # set the entry modeself.clear()def begin(self, cols, lines):if (lines > 1):self.numlines = linesself.displayfunction |= self.LCD_2LINEself.currline = 0def home(self):self.write4bits(self.LCD_RETURNHOME) # set cursor position to zeroself.delayMicroseconds(3000) # this command takes a long time!def clear(self):self.write4bits(self.LCD_CLEARDISPLAY) # command to clear displayself.delayMicroseconds(3000) # 3000 microsecond sleep, clearing the display takes a long timedef setCursor(self, col, row):self.row_offsets = [ 0x00, 0x40, 0x14, 0x54 ]if ( row > self.numlines ): row = self.numlines - 1 # we count rows starting w/0self.write4bits(self.LCD_SETDDRAMADDR | (col + self.row_offsets[row]))def noDisplay(self): """ Turn the display off (quickly) """self.displaycontrol &= ~self.LCD_DISPLAYONself.write4bits(self.LCD_DISPLAYCONTROL | self.displaycontrol)def display(self):""" Turn the display on (quickly) """self.displaycontrol |= self.LCD_DISPLAYONself.write4bits(self.LCD_DISPLAYCONTROL | self.displaycontrol)def noCursor(self):""" Turns the underline cursor on/off """self.displaycontrol &= ~self.LCD_CURSORONself.write4bits(self.LCD_DISPLAYCONTROL | self.displaycontrol)def cursor(self):""" Cursor On """self.displaycontrol |= self.LCD_CURSORONself.write4bits(self.LCD_DISPLAYCONTROL | self.displaycontrol)def noBlink(self):""" Turn on and off the blinking cursor """self.displaycontrol &= ~self.LCD_BLINKONself.write4bits(self.LCD_DISPLAYCONTROL | self.displaycontrol)def noBlink(self):""" Turn on and off the blinking cursor """self.displaycontrol &= ~self.LCD_BLINKONself.write4bits(self.LCD_DISPLAYCONTROL | self.displaycontrol)def DisplayLeft(self):""" These commands scroll the display without changing the RAM """self.write4bits(self.LCD_CURSORSHIFT | self.LCD_DISPLAYMOVE | self.LCD_MOVELEFT)def scrollDisplayRight(self):""" These commands scroll the display without changing the RAM """self.write4bits(self.LCD_CURSORSHIFT | self.LCD_DISPLAYMOVE | self.LCD_MOVERIGHT);def leftToRight(self):""" This is for text that flows Left to Right """self.displaymode |= self.LCD_ENTRYLEFTself.write4bits(self.LCD_ENTRYMODESET | self.displaymode);def rightToLeft(self):""" This is for text that flows Right to Left """self.displaymode &= ~self.LCD_ENTRYLEFTself.write4bits(self.LCD_ENTRYMODESET | self.displaymode)def autoscroll(self):""" This will 'right justify' text from the cursor """self.displaymode |= self.LCD_ENTRYSHIFTINCREMENTself.write4bits(self.LCD_ENTRYMODESET | self.displaymode)def noAutoscroll(self): """ This will 'left justify' text from the cursor """self.displaymode &= ~self.LCD_ENTRYSHIFTINCREMENTself.write4bits(self.LCD_ENTRYMODESET | self.displaymode)def write4bits(self, bits, char_mode=False):""" Send command to LCD """self.delayMicroseconds(1000) # 1000 microsecond sleepbits=bin(bits)[2:].zfill(8)self.GPIO.output(self.pin_rs, char_mode)for pin in self.pins_db:self.GPIO.output(pin, False)for i in range(4):if bits[i] == "1":self.GPIO.output(self.pins_db[::-1][i], True)self.pulseEnable()for pin in self.pins_db:self.GPIO.output(pin, False)for i in range(4,8):if bits[i] == "1":self.GPIO.output(self.pins_db[::-1][i-4], True)self.pulseEnable()def delayMicroseconds(self, microseconds):seconds = microseconds / float(1000000) # divide microseconds by 1 million for secondssleep(seconds)def pulseEnable(self):self.GPIO.output(self.pin_e, False)self.delayMicroseconds(1) # 1 microsecond pause - enable pulse must be > 450ns self.GPIO.output(self.pin_e, True)self.delayMicroseconds(1) # 1 microsecond pause - enable pulse must be > 450ns self.GPIO.output(self.pin_e, False)self.delayMicroseconds(1) # commands need > 37us to settledef message(self, text):""" Send string to LCD. Newline wraps to second line"""for char in text:if char == '\n':self.write4bits(0xC0) # next lineelse:self.write4bits(ord(char),True)if __name__ == '__main__':lcd = Adafruit_CharLCD()lcd.noBlink()# lcd.clear()# lcd.message("Hello, Jessica!\nHow are you? .....abcdefghijg ")# lcd.scrollDisplayRight()while True:sleep(1)lcd.clear()lcd.message(datetime.now().strftime(' %I : %M : %S \n%a %b %d %Y'))

每秒更新，顯示當前時間，效果如圖所示：

進階

分析代碼可知，該代碼段可作為1602驅動庫，支持1602的基本顯示控制。后面可以自定義顯示自己的信息，例如做一個小鬧鐘。

PyCharm遠程調試UP Board上的Python程序

由于在UP Board上使用終端界面調試Python確實不很方便（其實是PyCharm用起來太爽了），所以使用Windows 上的PyCharm調試UP Board上的程序，可以直接使用UP的GPIO硬件資源，并且可以非常方便地安裝各種庫，簡直停不下來，當然前文提到的cloud9也不錯。遠程調試功能只有專業版（Professional）可用，免費的社區版（Community）無此功能。通過edu郵箱驗證可以免費使用專業版。

參考這篇文章pycharm 遠程調試進行設置即可，注意點如下：

因為我們使用ubilinux移植的RPi.GPIO庫，所以解釋器只能選擇python2
需要啟用root賬戶并更改ssh設置允許root登錄
可以通過PyCharm更新UP板上的Python庫

sudo passwd root #啟用root賬戶 sudo nano /etc/ssh/sshd_config # 添加 PermitRootLogin yes，Ctrl+O保存，Ctrl+X退出 sudo systemctl restart sshd # 重啟SSH服務，使更改生效