Arduino: LCD Display mit I2C Schnittstelle

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Abb. 1: I2C LCD Modul
Abb. 2: Integrierter Temperatursensor 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

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?
  6. Wurde der Quelltext durch Header und Kommentare aufgewertet?
  7. Wurden jedes Programm mittels PAP geplant?
  8. Wurde auf magic numbers verzichtet?
  9. Wurde die Programmierrichtlinie eingehalten?

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_09.pdf

Versuchsdurchführung

Aufgabe 10.1: Lernzielkontrolle

Präsentieren Sie Prof. Schneider das Ergebnis der Lernzielkontrolle.

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_10.pdf

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

Tutorial: Funduino: Ein LCD Display per Arduino ansteuern

Tutorial I²C: Ein LCD-I²C Display per Arduino ansteuern

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

Lösung: Temperaturen mit einem TMP36 am Arduino messen

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

Tipp: Innerhalb einer switch .. case Anweisung dürfen keine Variablen deklariert werden.

Aufgabe 10.5: 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

Datenblätter

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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