Primal Display：Raspberry Pi LCD温度モニターの構築

このガイドでは、HD44780互換16x2 LCDをRaspberry Pi 3に接続し、DHT11センサーからのライブ温度と湿度読み取り値を表示する方法を紹介します。ハードウェア選定、配線（4ビットと8ビットモード両方）、必要なライブラリ、完全なPythonスクリプトをカバーします。

ストーリー

導入

LCDディスプレイはあらゆるRaspberry Piプロジェクトの汎用的なアドオンです。HD44780互換画面をGPIOピンに直接配線することで、I2CやSPIアダプターなしでセンサーデータやカスタムメッセージを表示できます。

ハードウェア

• HD44780互換16x2 LCD（費用 < $10）
• Raspberry Pi 3（以降）
• DHT11温湿度センサー
• Raspbian OS搭載Micro-SDカード
• 1-2個の10kΩポテンショメーター（コントラスト/輝度用）
• ブレッドボード、ジャンパーワイヤー、5V電源

LCDに6つのGPIOピンを使用。この直接方式ではPiのシリアルポートをフリーに保ち、I2Cドライバーの必要性を排除します。

配線

2つの配線オプションがあります：

• 4ビットモード - 4データライン使用、コントラスト用ポテンショメーター1個。
• 8ビットモード - 8データライン使用、ポテンショメーター2個（コントラストと輝度）。

4ビットモードでは8ビットコマンドバイトが2つの4ビット半分に分割されるため、データバス幅は半分。実際にはLCDの内部処理時間が8ビットモードの速度優位を隠すため、利用可能ピンに基づいて選択してください。

LCDピン接続（4ビット）

• ピン1 (GND) - グランド
• ピン2 (+5V) - 電源
• ピン3 (Vo) - ポテンショメーター中央タップ（コントラスト）
• ピン4 (RS) - GPIO 37
• ピン5 (RW) - グランド（書き込み専用）
• ピン6 (EN) - GPIO 35
• ピン7-10 - 未使用
• ピン11 (D4) - GPIO 33
• ピン12 (D5) - GPIO 31
• ピン13 (D6) - GPIO 29
• ピン14 (D7) - GPIO 23
• ピン15 (LED+) - +5V
• ピン16 (LED−) - グランド

LCDピン接続（8ビット）

• ピン1 - グランド
• ピン2 - +5V
• ピン3 - ポテンショメーター中央タップ（コントラスト）
• ピン4 - GPIO 37 (RS)
• ピン5 - グランド (RW)
• ピン6 - GPIO 35 (EN)
• ピン7 (D0) - GPIO 40
• ピン8 (D1) - GPIO 38
• ピン9 (D2) - GPIO 36
• ピン10 (D3) - GPIO 32
• ピン11 (D4) - GPIO 33
• ピン12 (D5) - GPIO 31
• ピン13 (D6) - GPIO 29
• ピン14 (D7) - GPIO 23
• ピン15 - +5V
• ピン16 - グランド

DHT11センサー配線

DHT11は3ピン使用：VCC、Data、GND。VCCを3.3V（ピン1）に接続。読み取りが不安定な場合は5V（ピン2）に切り替え。DataピンをGPIO 18（物理ピン12）に配線。プルアップ抵抗（4.7kΩ）をVCCとData間に推奨。

必要なライブラリ

システムにビルドツールとPythonヘッダーがあることを確認：

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

RPLCDをLCD制御用にインストール：

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

GitHubからAdafruit DHT11ライブラリをインストール：

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スクリプト（8ビット）

お好みのエディタ（例：nano）でtemperature.pyを作成：

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

GPIO.cleanup()

# LCD設定 - 8ビットモード
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)

スクリプトを実行可能にして実行：

chmod +x temperature.py
./temperature.py

4ビットモードの代替

pins_dataリストを4つのGPIOピン（例：[33, 31, 29, 23]）に置き換え、LCD初期化を調整。

まとめ

これらの手順に従うことで、リアルタイム温度と湿度を表示する完全機能のLCDディスプレイが完成。気象観測ステーション、IoTダッシュボード、教育プロジェクトに最適です。

詳細を読む

LCDドライバーと高度な設定についてより深い洞察を得るには、Adafruit DHTリポジトリとRPLCDドキュメントを参照してください。