LCD Display mit I2C-Anschluss ansteuern

Beschreibung

Mit einem LCD kann man Buchstaben und Nummern darstellen. Man kann zum Beispiel Messwerte oder auch den Zustand in dem sich der Arduino befindet anzeigen lassen (“fahre vorwärts” / “fahre rückwärts”). Der I2C Bus (Anschlussschnittstelle) ermöglicht eine simple Verkabelung im Gegensatz zu einem größeren herkömmlichen Display. Außerdem lässt sich auf der Rückseite mittels eines Drehreglers der Kontrast einstellen.

Verkabelung

I2C Display	Arduino
GND	GND
VCC	5V
SDA	A4
SCL	A5

Code

#include <LiquidCrystal_I2C.h>  // LiquidCrystal_I2C Bibliothek einbinden.
#include <Wire.h>               // Wire Bibliothek einbinden.

// Bestimmung des Displays:
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f, 16, 2);   // HEX-Adresse 0x3f, 16 Zeichen in 2 Zeilen.

// LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f, 20, 4); // Für ein LCD mit 20 Zeichen in 4 Zeilen.
                                      // Bei Problemen schaue ins FAQ.

void setup() {
  lcd.init();       // Im Setup wird der LCD gestartet.
  lcd.backlight();  // Hintergrundbeleuchtung einschalten.
                    // ( lcd.noBacklight(); schaltet die Beleuchtung aus).
}

void loop() {
  lcd.setCursor(0, 0);  // Legt die Position des ersten Zeichens fest.
                        // (0,0) bedeutet das erste Zeichen in der ersten Zeile.
  lcd.print("Ich bin ein");
  lcd.setCursor(0, 1);  // (0,1) bedeutet das erste Zeichen in der zweiten Zeile.
  lcd.print("Arduino!");
}

Aufgaben

Häufige Fragen und Probleme

Mein Display leuchtet aber zeigt nichts an, wieso?

• Es gibt je nach Display unterschiedliche I2C Module, die auf der Unterseite angelötet sind.

• Überprüfe anhand der folgenden Bilder ob du in der 5. Zeile des Codes die richtigen Angaben gemacht hast.

  

  

• Wurde die Library korrekt eingebunden? Siehe PROGRAMM

Mein Display leuchtet nicht!

• Ist die Verkabelung korrekt ? VCC darf nicht an 3,3V angeschlossen werden (zu wenig Energie)
• Kabel überprüft? Vielleicht hat eines der 4 MW Kabel einen Defekt. Tauscht alle Kabel einmal aus.
  • Funktioniert es, prüft anschließend jedes einzelne Kabel, um das Defekte zu finden.

Mein Display zeigt Zeichen an, die da nicht hin sollen!

• Soll das Display verschiedene Dinge hintereinander anzeigen? Wird mit dem Befehl lcd.print(“12345”); die Zeichen “12345” angezeigt und anschließend lcd.print(“abc”); verwendet, zeigt das Display nun “abc45” an, da für die 4. und 5. Stelle kein neuer Wert angegeben wurde. Um dies zu umgehen, kann man zwischendurch mit dem Befehl lcd.clear(); das Display leeren.

Mein Programm zeigt immer einen Fehler wenn ich den Code übertragen möchte?

Port und Board im Programm überprüft?

Motoren - Vorwärts fahren

Beschreibung

Der Arduino ist ein Mikrocontroller, mit dem man verschiedene technische Geräte bauen kann. Wir wollen zunächst gemeinsam einen fahrenden Roboter bauen.

Befestige dazu zwei Motoren mithilfe der Motorhalterungen und Schrauben an ein Holzbrett (siehe Foto). Bringe dann die Reifen an den Achsen an.
Es gibt hierzu auch eine genaue Fotoanleitung (Arbeitsschritte_Roboterfahrzeug_Fotoanleitung.pdf). # Verkabelung

Arduino	Motoren
GND	Kabel 1 des linken Motors
GND	Kabel 1 des rechten Motors
12	Kabel 2 des linken Motors
13	Kabel 2 des rechten Motors

Code

// Wir geben den Pins mit Motoren Namen.
int motor_links  = 13;
int motor_rechts = 12;

// Dieser Code wird einmal beim Start des Arduinos ausgeführt.
void setup() {
  // Wir teilen dem Arduino mit, dass aus den Motorpins Strom kommen soll.
  pinMode(motor_links, OUTPUT);
  pinMode(motor_rechts, OUTPUT);
}

// Dieser Code wird immer wieder hintereinander ausgeführt.
void loop() {
  // Gib beiden Motoren Strom.
  digitalWrite(motor_links, HIGH);
  digitalWrite(motor_rechts, HIGH);

  // Warte 3 Sekunden bis zur Ausführung der nächsten Befehle.
  // ACHTUNG: Die Motoren haben weiterhin Strom,
  //          bis dem Arduino ein gegenteiliger Befehl gegeben wird.
  delay(3000);

  // Gib beiden Motoren KEINEN Strom.
  digitalWrite(motor_links, LOW);
  digitalWrite(motor_rechts, LOW);

  // Warte.
  delay(1000);
}

Aufgaben

OLED Display

Beschreibung

Mit einem OLED Display kann man Buchstaben und Nummern darstellen, aber auch kleine Grafiken. Man kann zum Beispiel Messwerte oder auch den Zustand in dem sich der Arduino befindet anzeigen lassen (“fahre vorwärts” / “fahre rückwärts”). Im Vergleich zum LCD lassen sich häufig mehr Informationen auf dem Display darstellen.

Verkabelung

OLED Display	Arduino
GND	GND
VCC	5V
SDA	A4
SCL	A5

Code

#include <Wire.h>

#include "SSD1306Ascii.h"
#include "SSD1306AsciiWire.h"
#define I2C_ADDRESS 0x3C

SSD1306AsciiWire oled;

void setup() {
  Wire.begin();
  Wire.setClock(400000L);
  oled.begin(&Adafruit128x64, I2C_ADDRESS);
}

void loop() {
  oled.setFont(fixed_bold10x15);  // Auswahl der Schriftart
  oled.clear();                   // Löschen der aktuellen Displayanzeige
  oled.println("Viel");  // Text in der ersten Zeile. "println" sorgt dabei für
                         // einen Zeilensprung.
  oled.print("Erfolg!!!");  // Text in der zweiten Zeile. Da es keine dritte
                            // Zeile gibt, wird hier kein Zeilenumsprung
                            // benötigt.

  delay(2000);
}

Potentiometer

Beschreibung

Potentiometer sind einstellbare Widerstände. Ein Potentiometer hat einen Eingangspin und zwei Ausgangspins. Strom geht in den den Eingangspin hinein und strömt aus den Ausgangspins hinaus. Der Widerstand des Potentiometers teilt sich dabei auf die beiden Ausgangspins auf, je nachdem wie die Drehregler eingestellt ist.

Verkabelung

Baue den Arduino wie folgt auf (die Widerstände kann man bei roten LEDs auch weglassen):

Code

Da wir einfach nur konstanten Strom aus dem Pin 13 haben möchten, können wir folgenden Code verwenden:

int leds = 13;

void setup() {
  pinMode(leds, OUTPUT);
  digitalWrite(leds, HIGH);
}

void loop() {
}

Aufgaben

SD-Karte - Messdaten einfach speichern

Beschreibung

Häufig ist es interessant, sich Messdaten von Sensoren über längere Zeit anzugucken. Sich die Werte über die serielle Schnittstelle auszugeben, ist nicht immer optimal, da der Arduino mit dem Rechner verbunden bleiben muss. Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, die Werte auf einer microSD-Karte abzuspeichern.

Verkabelung

SD-Karten Modul	Arduino
GND	GND
VCC	5V
MOSI	11
MISO	12
SCK	13
SS/CS	10

Falls das Modul nur 3.3V Pin hat, dies mit 3.3V statt 5V am Arduino verbinden.

Die Reihenfolge der Pins kann verschieden sein. Auf die Beschriftung achten!

Code

#include <SD.h>
#include <SPI.h>
String logPrefix = "DATEN_";  // Prefix für die Logdateien
String logFileName;           // Name der Datei zum Abspeichern der Daten

void setup() {
  // Starte die Serielle Schnittstelle
  Serial.begin(9600);

  // Warte solange bis eine SD-Karte eingesteckt wurde
  while (!SD.begin(SS_PIN)) {
    Serial.println("Konnte keine Verbindung zur SD-Karte aufbauen.");
    Serial.println("Versuche es in 2 Sekunden nochmal");
    delay(2000);
  }
  // Finde Dateinamen der frei ist.
  int number = 0;
  while (SD.exists(logPrefix + number + ".CSV")) {
    number++;
  }
  logFileName = logPrefix + number + ".CSV";  // Setze den Namen zusammen
  Serial.println("Setup erfolgreich. Speichere Daten in: " + logFileName);
}

void loop() {
  // sensorValue wird hier beispielsweise mit 42 belegt.
  // Dies ersetzen um richtige Werte abzuspeichern.
  int sensorValue = 42;

  File logFile = SD.open(logFileName, FILE_WRITE);  // Oeffne Datei

  if (!logFile) {
    Serial.println("Konnte die Datei nicht öffnen");
  }

  // Gebe die Daten aus auf der seriellen Schnittselle
  Serial.println(sensorValue);

  // Schreibe die Daten wie folgt auf die SD-Karte "sensorValue"
  logFile.println(sensorValue);

  logFile.close();  // Schliesse die Datei

  // Warte 1000 Millisekunden
  delay(1000);
}

Damit der Code funktioniert, muss die SD-Karte mit FAT32 formatiert werden.

Sobald der Arduino mit Strom versorgt wird und die SD-Karte erkannt wird, wird eine Datei mit dem Namen WERTE_X.CSV angelegt. X wird dabei einfach hochgezählt. In dieser wird dann pro Zeile der Wert des Sensors gespeichert.

Damit nun nicht immer 42 auf die SD-Karte als Wert geschrieben wird, muss in der Zeile 28 der Wert von sensorValue auf den Wert des Sensors gesetzt werden.

Der Code ist so aufgebaut, dass das nach jeder Ausführung am Ende 1000 Millisekunden gewartet wird. Dieses Intervall lässt sich durch das delay(..) in Zeile 45 anpassen.

Aufgaben

Häufige Fragen und Probleme

Die SD-Karte wird nicht erkannt.

• Sind die Kabel alle richtig verbunden?
• Wird der Arduino mit ausreichend Strom versorgt? Dies kann auftreten falls zu viele Sensoren, LEDs etc. angeschlossen sind. Der Arduino kann über seine Pins nur Sachen mit ca. 150mA versorgen.
• Ist die SD-Karte mit FAT32 formatiert?

Servomotor

Beschreibung

Der Servomotor kann ähnlich wie ein normaler Motor eine programmierbare Drehbewegung machen. Anders als ein normaler Motor, der sich dauerhaft im Kreis drehen kann, kann ein Servomotor sich lediglich in einem Winkel von 180° drehen. Dies bietet natürlich einige Einschränkungen, aber auch den großen Vorteil, dass wir mit Hilfe des Programms den Servomotor zwischen 0° und 180° genau positionieren können. Möglich macht dies ein eingebauter zusätzlicher Sensor, der die Drehposition ermittelt. Der Motor besitzt drei Kabel mit jeweils einem Weiblich-Anschluss. Der rote Anschluss ist Vcc, der braune ist GND und der orange ist der Output Anschluss für den Arduino. Ein Servomotor ist ein Aktor, daher werden wir ihm mit Hilfe des Programms ein Signal geben, mit dem er arbeiten kann.

Verkabelung

Servomotor	Arduino
Braun	GND
Rot	5V
Orange	10

Code

Mit dem Programm lässt sich eine simple Schranke bauen. Diese ist für 2 Sekunden unten (0°) und dann für 2 Sekunden oben (90°).

#include <Servo.h>  //Wir binden die Bibliothek für den Servomotor ein
Servo servomotor;   // Servomotor bekommt den Namen "servomotor"

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  servomotor.attach(10);  // Bestimme den Digitalen Pin 10 als Anschluss
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  servomotor.write(0);   // Servomotor wird auf 0° gedreht
  delay(2000);           // Pausiere das Programm für 2 Sekunden
  servomotor.write(90);  // Servomotor wird auf 90° gedreht
  delay(2000);           // Pausiere das Programm für 2 Sekunden
}

Aufgaben

Häufige Fragen und Probleme

Mein Servomotor reagiert nicht.

• Wenn dein Servomotor nicht reagiert, dann überprüfe zuerst die Verkabelung.
• Sind alle Kabel richtig angeschlossen?
• Ist die richtige Farbe mit dem richtigen Pin verbunden?
• Wenn alles richtig angeschlossen ist überprüfe deinen Code. Ist der richtige Pin angesprochen?

Mein Servomotor steht nicht im richtigen Winkel.

Wenn dein Servomotor einen falschen Winkel anzeigt, liegt das sehr wahrscheinlich an dem verstellbaren Plastikaufsatz. Setze den Servomotor mit Hilfe des Programms auf 0°, nimm anschließend den Plastikaufsatz ab, richte ihn aus und setze ihn wieder richtig drauf. Sollte er weiterhin einen falschen Winkel anzeigen, überprüfe deine Eingabe im Programm.

Mein Servomotor soll auf einen Sensor reagieren.

Wenn du möchtest, dass dein Servomotor auf das direkte Signal eines Sensors reagiert, kannst du dir den gewünschten Sensor raussuchen und ihn wie gehabt in den Code einbinden. Anschließend bindest du das Signal des Sensors dort ein, wo du dem Servomotor normalerweise den Winkel angeben würdest. 

Ein Beispiel: servomotor.write(analogRead(helligkeitssensor));
Achtung!: Der Servomotor arbeitet nur mit Zahlen zwischen 0 und 180, daher musst du bei einigen Sensoren einen Teiler einbauen, damit die höchste Zahl, die den Servomotor erreicht, 180 ist.