Primal Display：树莓派 LCD 温度监测仪

本指南展示如何将 16x2 HD44780 兼容 LCD 连接到树莓派 3，显示来自 DHT11 传感器的实时温湿度读数。涵盖硬件选型、接线（4 位与 8 位模式）、所需库及完整 Python 脚本。

故事

引言

LCD 显示屏是任何树莓派项目的多功能扩展。通过将 HD44780 兼容屏幕直接接线到 GPIO 引脚，无需 I2C 或 SPI 适配器即可展示传感器数据或自定义消息。

硬件

HD44780 兼容 16x2 LCD (成本 <$10)
树莓派 3 (或更新型号)
DHT11 温湿度传感器
装有 Raspbian OS 的 Micro-SD 卡
1–2 个 10 kΩ 电位器 (对比度/亮度)
面包板、跳线、5V 电源

我们将使用 6 个 GPIO 引脚驱动 LCD，这种直接方式释放串口且无需 I2C 驱动。

接线

提供两种接线模式：

4 位模式 — 使用 4 根数据线，一个电位器调对比度。
8 位模式 — 使用 8 根数据线，两个电位器分别调对比度和亮度。

4 位模式下 8 位命令字节拆分为两个 4 位半字节发送，数据总线宽度减半。实际中 LCD 内部处理时间掩盖了 8 位模式的速度优势，按可用引脚数选择即可。

LCD 引脚连接 (4 位模式)

Pin 1 (GND) — 地
Pin 2 (+5V) — 电源
Pin 3 (Vo) — 电位器中间脚 (对比度)
Pin 4 (RS) — GPIO 37
Pin 5 (RW) — 地 (仅写入)
Pin 6 (EN) — GPIO 35
Pin 7–10 — 悬空
Pin 11 (D4) — GPIO 33
Pin 12 (D5) — GPIO 31
Pin 13 (D6) — GPIO 29
Pin 14 (D7) — GPIO 23
Pin 15 (LED+) — +5V
Pin 16 (LED−) — 地

LCD 引脚连接 (8 位模式)

Pin 1 — 地
Pin 2 — +5V
Pin 3 — 电位器中间脚 (对比度)
Pin 4 — GPIO 37 (RS)
Pin 5 — 地 (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 — +5V
Pin 16 — 地

DHT11 传感器接线

DHT11 使用三脚：VCC、Data、GND。VCC 接 3.3V (Pin 1)；读数不稳定时可改接 5V (Pin 2)。Data 脚接 GPIO 18 (物理 Pin 12)。建议在 VCC 与 Data 间接 4.7 kΩ 上拉电阻。

所需库

确保系统有构建工具和 Python 头文件：

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

安装 RPLCD 控制 LCD：

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

从 GitHub 安装 Adafruit DHT11 库：

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 脚本 (8 位模式)

用编辑器 (如 nano) 创建 temperature.py：

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

GPIO.cleanup()
# LCD 配置 — 8 位模式
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)

赋予执行权限并运行：

chmod +x temperature.py
./temperature.py

4 位模式替代方案

将 pins_data 列表改为四个 GPIO 引脚 (如 [33, 31, 29, 23]) 并相应调整 LCD 初始化。

总结

按这些步骤操作，你将获得一个功能完整的 LCD 显示实时温湿度的装置，适合气象站、物联网仪表盘或教学项目。