Arduino: LCD Display mit I2C Schnittstelle: Unterschied zwischen den Versionen

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[[Kategorie:Arduino]]
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[[Datei:Lernset - Einsteiger Kit für Arduino.jpg|thumb|rigth|450px|Abb. 1: Lernset - Einsteiger Kit für Arduino]]
[[Datei:LCD HD44780.jpg|400px|thumb||right|Abb. 1: I<sup>2</sup>C LCD Modul]]
'''Autor:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]<br>
[[Datei:TMP36.png|thumb|rigth|200px|Abb. 2: Integrierter Temperatursensor TMP36 von Analog Devices]]
'''Modul:''' Praxismodul I<br>
[[Datei:TMP36-comes-in-both-a-three-pin-package.jpg|thumb|rigth|200px|Abb. 3: Pinbelegung des TMP36 von Analog Devices]]
'''Lehrveranstaltung:''' Mechatronik, Informatikpraktikum 1, 1. Semester, Wintersemester
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| '''Autor:''' || [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]
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| '''Modul:''' || Praxismodul I
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== Fragestellungen, Begriffe und Voraussetzungen ==
== Fragestellungen, Begriffe und Voraussetzungen ==
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=== Vorausgesetzte Kenntnisse aus vorangegangenen Lektionen ===
=== Vorausgesetzte Kenntnisse aus vorangegangenen Lektionen ===
* Nutzung der dititalen IO-Pins
* Nutzung der dititalen IO-Pins
== Achtung ==
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| [[Datei:Warnung2.png|rahmenlos|60px|links]] || Beachten Sie die Pinbelegung des Temperatursensors in Abb. 3.
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== Lernziele==
== Lernziele==
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== Lernzielkontrolle ==
== Lernzielkontrolle ==
# Was ist ein I<sup>2</sup>C-Bus?
# Was ist ein [[Inter-Integrated Circuit Bus (I2C)|I<sup>2</sup>C-Bus]]?
# Wie funktioniert die Kommunikation eines I<sup>2</sup>C-Busses?
# Wie funktioniert die Kommunikation eines I<sup>2</sup>C-Busses?
# Wie steuert man ein LCD-Display an?
# Wie steuert man ein [[LCD_Modul_16x02_I2C|LCD-Display]] an?
# Wie liest man den Temperatursensor TMP36 aus?
# Wie liest man den Temperatursensor TMP36 aus?
# Wie schaltet man Modi im Display um?
# Wie schaltet man Modi im Display um?
# Wurde der Quelltext durch Header und Kommentare aufgewertet?
 
# Wurden jedes Programm mittels PAP geplant?
== Tutorials ==
# Wurde auf <code>magic numbers</code> verzichtet?
* [[Inter-Integrated_Circuit_Bus_(I2C)| I<sup>2</sup>C-Bus]] [[Datei:WikiLink.png|16px]]
# Wurde die [[Medium:Programmierrichtlinie.pdf|Programmierrichtlinie]] eingehalten?
* [[Temperatursensor_TMP36|Temperatursensor TMP36]] [[Datei:WikiLink.png|16px]]
* [[TMP36_Temperatursensor|Funktion des TMP36]] [[Datei:WikiLink.png|16px]]
* [[LCD_Modul_16x02_I2C |I²C LCD-Modul]] [[Datei:WikiLink.png|16px]]
* [https://funduino.de/nr-9-temperatur-messen Funduino: Temperaturen mit einem TMP36 am Arduino messen]
* [https://funduino.de/nr-13-lcd-display Funduino: Ein LCD Display per Arduino ansteuern]


== Vorbereitung ==
== Vorbereitung ==
Bereiten Sie sich anhand der nachfolgenden Aufgaben auf den Praktikumstermin vor.
Bereiten Sie sich anhand der nachfolgenden Aufgaben auf den Praktikumstermin vor.
# Recherchieren Sie die Funktion des I<sup>2</sup>C-Busses: [https://de.wikipedia.org/wiki/I%C2%B2C Wiki: I2C], [1, S.112ff., 240ff.]
# Recherchieren Sie die Funktion des [[Inter-Integrated_Circuit_Bus_(I2C)|I<sup>2</sup>C-Busses]]: [https://de.wikipedia.org/wiki/I%C2%B2C Wiki: I2C], [1, S.112ff., 240ff.]
# Recherchieren Sie die Funktion des [[LCD_Modul_16x02_I2C|LCD-Displays]].
# Recherchieren Sie die [[TMP36_Temperatursensor|Funktion des TMP36]].
# Setzen Sie das Beispiel [https://funduino.de/nr-9-temperatur-messen Temperaturen mit einem TMP36 am Arduino messen] um.
# Setzen Sie das Beispiel [https://funduino.de/nr-9-temperatur-messen Temperaturen mit einem TMP36 am Arduino messen] um.
# Setzen Sie das Beispiel [https://funduino.de/nr-13-lcd-display Ein LCD Display per Arduino ansteuern] um.
# Setzen Sie das Beispiel [https://funduino.de/nr-13-lcd-display Ein LCD Display per Arduino ansteuern] um.
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# Sichern Sie Ihre Unterlagen in SVN.
# Sichern Sie Ihre Unterlagen in SVN.


'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Lernzielkontrolle_Termin_09.pdf</code>
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Lernzielkontrolle_Termin_10.pdf</code>


== Versuchsdurchführung ==
== Versuchsdurchführung ==
=== Aufgabe 9.1: Lernzielkontrolle ===
=== Aufgabe 10.1: Besprechung der Versuchsvorbereitung ===
Präsentieren Sie Prof. Schneider das Ergebnis der Lernzielkontrolle.
Diskutieren Sie mit Prof. Schneider die Ergebnis Ihrer Vorbereitung.
 
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'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Lernzielkontrolle_Termin_09.pdf</code>


=== Aufgabe 9.2: Ein LCD Display per Arduino ansteuern ===
=== Aufgabe 10.2: Ein LCD Display per Arduino ansteuern ===
Ein LCD Display soll mit einem Arduino Mikrocontroller angesteuert werden. Danach soll auf dem Display ein vorher festgelegter Text wie auf folgendem Beispielfoto erscheinen.
Ein LCD Display soll mit einem Arduino Mikrocontroller angesteuert werden. Danach soll auf dem Display ein vorher festgelegter Text wie auf folgendem Beispielfoto erscheinen.


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'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>AusgabeTextAufLCD.ino</code>
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>AusgabeTextAufLCD.ino</code>


<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Tutorial LCD&thinsp;</strong>
|-
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[https://funduino.de/nr-13-lcd-display Funduino: Ein LCD Display per Arduino ansteuern]
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{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Tutorial I²C&thinsp;</strong>
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[https://funduino.de/nr-19-i%c2%b2c-display: Ein LCD-I²C Display per Arduino ansteuern]
|-
|}
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'''Tutorial:''' [https://funduino.de/nr-13-lcd-display Funduino: Ein LCD Display per Arduino ansteuern]
=== Aufgabe 10.3: Sensordaten auf LCD ausgeben ===
</div>
 
=== Aufgabe 9.3: Sensordaten auf LCD ausgeben ===
Mit den Temperatursensor TMP36 soll die Temperatur ausgelesen und auf dem LCD angezeigt werden.
Mit den Temperatursensor TMP36 soll die Temperatur ausgelesen und auf dem LCD angezeigt werden.
<!--
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'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>messeTemperatur.ino</code>
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>messeTemperatur.ino</code>
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
 
| <strong>Tutorial&thinsp;</strong>
'''Lösung:''' [https://funduino.de/nr-9-temperatur-messen Temperaturen mit einem TMP36 am Arduino messen]
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</div>
|
 
[https://funduino.de/nr-9-temperatur-messen Temperaturen mit einem TMP36 am Arduino messen]
=== Aufgabe 9.4: Anzeige via Taster umschalten ===
|-
|}
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=== Aufgabe 10.4: Anzeige via Taster umschalten ===
# Lesen Sie einen Taster über einen Interrupt ein.
# Lesen Sie einen Taster über einen Interrupt ein.
# Beim Drücken sollen 4 Modi durchgeschaltet werden
# Beim Drücken sollen 4 Modi durchgeschaltet werden
## 1: Text aus Aufgabe 9.2.
## 1: Text aus Aufgabe 10.2.
## 2: Sensorwert aus Aufgabe 9.3.
## 2: Sensorwert aus Aufgabe 10.3.
## 3: Text "Modus 3".
## 3: Text "Modus 3".
## 4: Text "Modus 4".
## 4: Text "Modus 4".
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'''Nützliche Befehle''': <code>switch .. case</code>
'''Nützliche Befehle''': <code>switch .. case</code>
<!--
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>StepperUhrNotaus.ino</code>
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">


</div>
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>schalteAnzeige.ino</code>
-->


=== Aufgabe 9.5: Nachhaltige Doku ===
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (<code>message</code>) in SVN.
| <strong>Tipp&thinsp;</strong>
* Wurden die Regeln für den Umgang mit SVN eingehalten?
* Wurde die [[Medium:Programmierrichtlinie.pdf|Programmierrichtlinie]]  eingehalten?
* Wurde nachhaltig dokumentiert?
* Haben die Programme einen Header?
* Wurden der Quelltext umfangreich kommentiert?
* Wurden die PAPs erstellt und abgelegt? Passen die PAPs 100% zum Programm?
 
'''Arbeitsergebnis''' in SVN: <code>SVN Log</code>
 
== Bewertung ==
{| class="wikitable"
|-
| '''Aufgabe'''|| '''Punkte'''
|-
| 9.1|| 2
|-
|-
| 9.2|| 2
|  
|-
Innerhalb einer switch .. case Anweisung dürfen keine Variablen deklariert werden.
| 9.3|| 2
|-
| 9.4|| 2
|-
| 9.5|| 2
|-
|-
|}
|}
----
=== Aufgabe 10.5: Nachhaltige Doku ===
* Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (<code>message</code>) in SVN.
* Beachten Sie dabei die [[Software_Anforderungen|Software Anforderungen]].


== Tutorials ==
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>SVN Log</code>, <code>Lernzielkontrolle_Termin_10.pdf</code>
* [https://funduino.de/nr-9-temperatur-messen Temperaturen mit einem TMP36 am Arduino messen]
* [https://funduino.de/nr-13-lcd-display Ein LCD Display per Arduino ansteuern]


== Datenblätter ==
== Datenblätter ==
* [[Medium:TMP35 36 37.pdf|Analog Devices: Low Voltage Temperature Sensor TMP35]]
* [[Medium:TMP35 36 37.pdf|Analog Devices: Low Voltage Temperature Sensor TMP35]]
* [[Medium:I2C-LCD-interface.pdf|16x02 I<sup>2</sup>C LCD Modul]]
* [[Medium:I2C-LCD-interface.pdf|1602 I<sup>2</sup>C LCD Modul]]
 
== [[Datei:Lektionen.jpg|60px]] Ausblick zur nächsten Lektion ==
In der nächsten Lektion wird der Ultraschallsensor HC-SR04 angesteuert und seine Messwerte analysiert.


== Literatur ==
== Literatur ==
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# Schneider, U.: ''Programmierrichtlinie für für die Erstellung von Software in C.'' Lippstadt: 1. Auflage 2022. [[Medium:Programmierrichtlinie.pdf|PDF-Dokument (212&thinsp;kb)]]
# Schneider, U.: ''Programmierrichtlinie für für die Erstellung von Software in C.'' Lippstadt: 1. Auflage 2022. [[Medium:Programmierrichtlinie.pdf|PDF-Dokument (212&thinsp;kb)]]
# Waller, H.: ''Arduino Blog.'' URL: [https://hartmut-waller.info/arduinoblog/ https://hartmut-waller.info/arduinoblog/]
# Waller, H.: ''Arduino Blog.'' URL: [https://hartmut-waller.info/arduinoblog/ https://hartmut-waller.info/arduinoblog/]
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→ zurück zum Hauptartikel: [[Arduino_Praxiseinstieg|Arduino Praxiseinstieg]]
→ Termine [[Einführungsveranstaltung Informatikpraktikum 1|0]] [[Einarbeitung_in_die_Versionsverwaltung_SVN|1]] [[Einstieg_in_die_Welt_des_Arduino|2]]  [[Arduino: Taster auswerten und LEDs ansteuern|3]] [[Arduino:_Sensoren_einlesen|4]]  [[Arduino:_Infrarotsensor_einlesen|5]] [[Arduino:_Infrarotsensor_entstören|6]] [[Arduino:_Programmier-Challenge_I_WS_WS_25/26|7]] [[Arduino:_IR-Theremin|8]] [[Arduino:_Aktoren|9]] [[Arduino:_LCD_Display_mit_I2C_Schnittstelle|10]] [[Arduino:_Ultraschall_Entfernungsmessung|11]] [[Arduino:_Ultraschallsensor_entstören|12]] [[Arduino:_Temperaturmessung_mit_NTC_und_PTC|13]] [[Arduino:_Programmier-Challenge_II_WS_25/26|14]]<br>
→ zurück zum Hauptartikel: [[Arduino_Praxiseinstieg_WS_25/26|Arduino Praxiseinstieg]]<br>
→ Haben Sie Fragen? [[Informatik Praktikum FAQ]]<br>

Aktuelle Version vom 19. März 2026, 11:16 Uhr

Abb. 1: I2C LCD Modul
Abb. 2: Integrierter Temperatursensor TMP36 von Analog Devices
Abb. 3: Pinbelegung des TMP36 von Analog Devices
Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul: Praxismodul I
Lektion 10: Mechatronik, Informatikpraktikum, 1. Semester, Wintersemester

Fragestellungen, Begriffe und Voraussetzungen

Fragestellungen

In dieser Lektion wird ein LCD-Display angesteuert Die Schnittstelle ist der I2C-Bus.

Eingeführte Begriffe und Konzepte

Diese Lektion befasst sich mit der Vorstellung des I2C-Busses und Ansteuerung eines LCD-Displays via I2C.

Vorausgesetzte Kenntnisse aus vorangegangenen Lektionen

  • Nutzung der dititalen IO-Pins

Achtung

 Beachten Sie die Pinbelegung des Temperatursensors in Abb. 3.

Lernziele

Nach Durchführung dieser Lektion

  • können die Funktion eines I2C-Busses erläutern.
  • können Sie das LCD-Display ansteuern.
  • können Sie Daten auf dem LCD-Display anzeigen.
  • können Sie die Anzeige via Taster umschalten.

Lernzielkontrolle

  1. Was ist ein I2C-Bus?
  2. Wie funktioniert die Kommunikation eines I2C-Busses?
  3. Wie steuert man ein LCD-Display an?
  4. Wie liest man den Temperatursensor TMP36 aus?
  5. Wie schaltet man Modi im Display um?

Tutorials

Vorbereitung

Bereiten Sie sich anhand der nachfolgenden Aufgaben auf den Praktikumstermin vor.

  1. Recherchieren Sie die Funktion des I2C-Busses: Wiki: I2C, [1, S.112ff., 240ff.]
  2. Recherchieren Sie die Funktion des LCD-Displays.
  3. Recherchieren Sie die Funktion des TMP36.
  4. Setzen Sie das Beispiel Temperaturen mit einem TMP36 am Arduino messen um.
  5. Setzen Sie das Beispiel Ein LCD Display per Arduino ansteuern um.
  6. Schalten Sie verschiedene Anzeigen im Display um.
  7. Planen Sie die Software via PAP.
  8. Beantworten Sie die Lernzielkontrollfragen.
  9. Sichern Sie Ihre Unterlagen in SVN.

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_10.pdf

Versuchsdurchführung

Aufgabe 10.1: Besprechung der Versuchsvorbereitung

Diskutieren Sie mit Prof. Schneider die Ergebnis Ihrer Vorbereitung.

Aufgabe 10.2: Ein LCD Display per Arduino ansteuern

Ein LCD Display soll mit einem Arduino Mikrocontroller angesteuert werden. Danach soll auf dem Display ein vorher festgelegter Text wie auf folgendem Beispielfoto erscheinen.

Nützliche Befehle: #include, init, backlight, setCursor, print

Arbeitsergebnisse in SVN: AusgabeTextAufLCD.ino

Aufgabe 10.3: Sensordaten auf LCD ausgeben

Mit den Temperatursensor TMP36 soll die Temperatur ausgelesen und auf dem LCD angezeigt werden.

Nützliche Befehle: analogRead(), map()

Arbeitsergebnisse in SVN: messeTemperatur.ino

Aufgabe 10.4: Anzeige via Taster umschalten

  1. Lesen Sie einen Taster über einen Interrupt ein.
  2. Beim Drücken sollen 4 Modi durchgeschaltet werden
    1. 1: Text aus Aufgabe 10.2.
    2. 2: Sensorwert aus Aufgabe 10.3.
    3. 3: Text "Modus 3".
    4. 4: Text "Modus 4".
  3. Nach Modus 4 soll wieder Modus 1 angezeigt werden

Nützliche Befehle: switch .. case

Arbeitsergebnisse in SVN: schalteAnzeige.ino

Aufgabe 10.5: Nachhaltige Doku

  • Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (message) in SVN.
  • Beachten Sie dabei die Software Anforderungen.

Arbeitsergebnisse in SVN: SVN Log, Lernzielkontrolle_Termin_10.pdf

Datenblätter

Ausblick zur nächsten Lektion

In der nächsten Lektion wird der Ultraschallsensor HC-SR04 angesteuert und seine Messwerte analysiert.

Literatur

  1. Brühlmann, T.: Arduino Praxiseinstieg. Heidelberg: mitp, 4. Auflage 2019. ISBN 978-3-7475-0056-9. URL: HSHL-Bib, O'Reilly-URL
  2. Brühlmann, T.: Sensoren im Einsatz mit Arduino. Frechen: mitp Verlag, 1. Auflage 2017. ISBN: 9783958451520. URL: HSHL-Bib, O'Reilly
  3. Snieders, R.: ARDUINO lernen. Nordhorn: 8. Auflage 2022. URL: https://funduino.de/vorwort
  4. Schneider, U.: Programmierrichtlinie für für die Erstellung von Software in C. Lippstadt: 1. Auflage 2022. PDF-Dokument (212 kb)
  5. Waller, H.: Arduino Blog. URL: https://hartmut-waller.info/arduinoblog/


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