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

Version vom 19. November 2022, 15:49 Uhr

Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul: Praxismodul I
Lehrveranstaltung: Mechatronik, Informatikpraktikum 1, 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

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

Was ist ein I²C-Bus?
Wie funktioniert die Kommunikation eines I²C-Busses?
Wurde der Quelltext durch Header und Kommentare aufgewertet?
Wurden jedes Programm mittels PAP geplant?
Wurde auf magic numbers verzichtet?
Wurde die Programmierrichtlinie eingehalten?

Vorbereitung

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

Rechrchieren Sie die Funktion des I²C-Busses: [1], [1, S.112ff., 240ff.]
Planen Sie die Software via PAP.
Beantworten Sie die Lernzielkontrollfragen.
Sichern Sie Ihre Unterlagen in SVN.

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_08.pdf

Versuchsdurchführung

Aufgabe 9.1: Lernzielkontrolle

Präsentieren Sie Prof. Schneider das Ergebnis der Lernzielkontrolle.

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_08.pdf

Aufgabe 9.2: Servo ansteuern

Ein Servo soll von einem Arduino-Mikrocontroller angesteuert werden. Der Servo soll dazu in diesem Beispiel drei verschiedene Positionen ansteuern und zwischen den Positionen eine kurze Zeit warten. Zeichnen Sie die PWM beim Ansteuern mit einem Oszilloskop auf.

Nützliche Befehle: #include, Servo, attach, write

Arbeitsergebnisse in SVN: steureServo.ino

Tutorial: Funduino: Servo TowerPro SG90 ansteuern

Aufgabe 9.3: Schrittmotor 28BYJ-48 ansteuern

Lassen Sie einen Schrittmotor eine ganze Umdrehung vor- und zurückdrehen.

Nützliche Befehle: #include<Stepper.h>, Stepper, step(), setSpeed()

Arbeitsergebnisse in SVN: steureSchrittmotor.ino

Lösung: Funduino: Schrittmotor ansteuern

Aufgabe 9.4: Motorbewegung unterbrechen

Befestigen Sie einen Zeiger an Ihrem Schrittmotor. Dieser Zeiger bildet den Sekundenzeiger einer Uhr und soll sich in 60 s um 360 ° drehen.
Lesen Sie einen Taster ein. Dieser soll beim Drücken einen Interrupt als "Notaus" auslösen.
Stoppen Sie in einer Interrupt-Service-Routine sofort den Motor.

Nützliche Befehle: attachInterrupt()

Arbeitsergebnisse in SVN: StepperUhrNotaus.ino

Aufgabe 9.5: Nachhaltige Doku

Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (message) in SVN.

Wurden die Regeln für den Umgang mit SVN eingehalten?
Wurde die 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: SVN Log

Bewertung

Aufgabe	Punkte
9.1	2
9.2	2
9.3	2
9.4	2
9.5	2

Tutorials

LCD Display

Demos

Literatur

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

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 === Fragestellungen ===
-In dieser Lektion Steuern wir Aktoren (Servomotor und Schrittmotor) an.
+In dieser Lektion wird ein LCD-Display angesteuert Die Schnittstelle ist der I<sup>2</sup>C-Bus.
 === Eingeführte Begriffe und Konzepte ===
-Diese Lektion befasst sich mit der Vorstellung und Ansteuerung gängiger Aktoren am Arduino:
+Diese Lektion befasst sich mit der Vorstellung des I<sup>2</sup>C-Busses und Ansteuerung eines LCD-Displays via I<sup>2</sup>C.
-* Servonotor und
-* Schrittmotor.
 === Vorausgesetzte Kenntnisse aus vorangegangenen Lektionen ===
-* Nutzung der gititalen IO-Pins
+* Nutzung der dititalen IO-Pins
 == Lernziele==
 Nach Durchführung dieser Lektion
-* können die Funktion eines Servomotors, Schrittmotors und Relais erläutern.
+* können die Funktion eines I<sup>2</sup>C-Busses erläutern.
-* können Sie die Unterschiede und Anwendungsfelder der Motoren beschreiben
+* können Sie das LCD-Display ansteuern.
-* können Sie beide Motoren gezielt ansteuern.
+* können Sie Daten auf dem LCD-Display anzeigen.
-* können Sie das Hauptprogramm mit einem Interrupt unterbrechen.
+* können Sie die Anzeige via Taster umschalten.
 == Lernzielkontrolle ==
-# Wie funktioniert ein Servomotor? Welchen Arbeitsbereich hat der Servo?
+# Was ist ein I<sup>2</sup>C-Bus?
-# Was ist eine [https://de.wikipedia.org/wiki/Pulsdauermodulation Pulsweitenmodulation] und wie lässt sich ein Servo damit ansteuern?
+# Wie funktioniert die Kommunikation eines I<sup>2</sup>C-Busses?
-# Was muss beim Umgang mit einem Servo beachtet werden?
-# Wie steuert man einen Servomotor an?
-# Wie funktioniert ein Schrittmotor? Welchen Arbeitsbereich hat der Schrittmotor?
-# Was muss beim Umgang mit einem Schrittmotor beachtet werden?
-# Wie steuert man einen Schrittmotor an?
-# Vergleichen Sie beide Motoren anhand fachlicher Kriterien.
 # Wurde der Quelltext durch Header und Kommentare aufgewertet?
 # Wurden jedes Programm mittels PAP geplant?
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 == Vorbereitung ==
 Bereiten Sie sich anhand der nachfolgenden Aufgaben auf den Praktikumstermin vor.
-# Nutzen Sie die Beiträge als Vorbereitung auf den Servomotor:
+# Rechrchieren Sie die Funktion des I<sup>2</sup>C-Busses: [https://de.wikipedia.org/wiki/I%C2%B2C], [1, S.112ff., 240ff.]
-##[[Servomotor_SG90|HSHL Wiki: Servomotor TowerPro SG90]]
-##[https://funduino.de/nr-12-servo-ansteuern Funduino: Servomotor TowerPro SG90]
-# Nutzen Sie die Beiträge als Vorbereitung auf den Schrittmotor:
-##[[Schrittmotor_28BYJ-48_mit_ULN2003_Treiberplatine| HSHL Wiki: Schrittmotor 28BYJ-48]]
-## [https://funduino.de/nr-15-schrittmotor Funduino: Schrittmotor 28BYJ-48 mit ULN2003 Treiberplatine]
-# Studieren Sie diesesn Artikel: [https://www.mikrocontroller.net/articles/Verwendung_von_Interrupts_mit_Arduino Verwendung von Interrupts mit Arduino]
 # Planen Sie die Software via PAP.
 # Beantworten Sie die Lernzielkontrollfragen.
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 == Versuchsdurchführung ==
-=== Aufgabe 8.1: Lernzielkontrolle ===
+=== Aufgabe 9.1: Lernzielkontrolle ===
 Präsentieren Sie Prof. Schneider das Ergebnis der Lernzielkontrolle.
 '''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Lernzielkontrolle_Termin_08.pdf</code>
-=== Aufgabe 8.2: Servo ansteuern ===
+=== Aufgabe 9.2: Servo ansteuern ===
 Ein Servo soll von einem Arduino-Mikrocontroller angesteuert werden. Der Servo soll dazu in diesem Beispiel drei verschiedene Positionen ansteuern und zwischen den Positionen eine kurze Zeit warten.
 Zeichnen Sie die PWM beim Ansteuern mit einem Oszilloskop auf.
@@ Zeile 74: / Zeile 59: @@
 </div>
-=== Aufgabe 8.3: Schrittmotor 28BYJ-48 ansteuern ===
+=== Aufgabe 9.3: Schrittmotor 28BYJ-48 ansteuern ===
 Lassen Sie einen Schrittmotor eine ganze Umdrehung vor- und zurückdrehen.
 <!--
@@ Zeile 89: / Zeile 74: @@
 </div>
-=== Aufgabe 8.4: Motorbewegung unterbrechen ===
+=== Aufgabe 9.4: Motorbewegung unterbrechen ===
 # Befestigen Sie einen Zeiger an Ihrem Schrittmotor. Dieser Zeiger bildet den Sekundenzeiger einer Uhr und soll sich in 60&thinsp;s um 360&thinsp;° drehen.
 # Lesen Sie einen Taster ein. Dieser soll beim Drücken einen Interrupt als "Notaus" auslösen.
@@ Zeile 102: / Zeile 87: @@
 </div>
-=== Aufgabe 8.5: Nachhaltige Doku ===
+=== Aufgabe 9.5: Nachhaltige Doku ===
 Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (<code>message</code>) in SVN.
 * Wurden die Regeln für den Umgang mit SVN eingehalten?
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 | '''Aufgabe'''|| '''Punkte'''
 |-
-| 8.1|| 2
+| 9.1|| 2
 |-
-| 8.2|| 2
+| 9.2|| 2
 |-
-| 8.3|| 2
+| 9.3|| 2
 |-
-| 8.4|| 2
+| 9.4|| 2
 |-
-| 8.5|| 2
+| 9.5|| 2
 |-
 |}
 == Tutorials ==
-*[[Arduino:_Interrupts|HSHL Wiki: Interrupts]]
+* [https://funduino.de/nr-13-lcd-display LCD Display]
-*[[Servomotor_SG90|HSHL Wiki: Servomotor TowerPro SG90]]
-*[[Schrittmotor_28BYJ-48_mit_ULN2003_Treiberplatine| HSHL Wiki: Schrittmotor 28BYJ-48]]
-*[https://funduino.de/nr-12-servo-ansteuern Funduino: Servomotor TowerPro SG90]
-* [https://funduino.de/nr-15-schrittmotor Funduino: Schrittmotor 28BYJ-48 mit ULN2003 Treiberplatine]
-* [https://www.mikrocontroller.net/articles/Verwendung_von_Interrupts_mit_Arduino Verwendung von Interrupts mit Arduino]
 == Demos ==