Raspberry Pi Pico: Binärer Zähler mit LEDs

Binär bedeutet, dass etwas zwei Zustände annehmen kann. Zwei Zustände lassen sich gut mit Leuchtdioden darstellen. Der eine Zustand ist „leuchtend“, der andere Zustand „nicht leuchtend“. Ein binärer Zähler würde nach dem dualen Zahlensystem zählen und lässt sich deshalb mit einer Reihe von Leuchtdioden sehr leicht realisieren.

Das interessante an einem binären Zähler ist, dass seine Stellenwerte nur 0 oder 1 sein können und sich diese Werte mit Leuchtdioden darstellen lassen. Wenn ein Stellenwert 0 ist, dann leuchtet die Leuchtdiode nicht und wenn ein Stellenwert 1 ist, dann leuchtet die Leuchtdiode.

Wir bauen uns hier einen 3-Bit-Zähler mit drei Leuchtdioden. Die Zählweise und Darstellung der dualen Zahlen sieht wie folgt aus.

Zahl	LED1	LED2	LED3
0	AUS	AUS	AUS
1	AUS	AUS	EIN
2	AUS	EIN	AUS
3	AUS	EIN	EIN
4	EIN	AUS	AUS
5	EIN	AUS	EIN
6	EIN	EIN	AUS
7	EIN	EIN	EIN

Mehr Informationen über das duale Zahlensystem

Im folgenden Aufbau wird der Mikrocontroller Raspberry Pi Pico verwendet. Zum Einstieg und erste Versuche empfehlen sich Erste Schritte mit dem Raspberry Pi Pico und Programmieren mit MicroPython.

Aufbau und Bauteile

Raspberry Pi Pico: Binärer Zähler mit LEDs

R1: Widerstand, 470 Ohm (Gelb-Violett-Schwarz-Schwarz)
R2: Widerstand, 470 Ohm (Gelb-Violett-Schwarz-Schwarz)
R3: Widerstand, 470 Ohm (Gelb-Violett-Schwarz-Schwarz)
LED1: Leuchtdiode, rot
LED2: Leuchtdiode, gelb
LED3: Leuchtdiode, grün

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Programmcode

Der binäre Zähler beginnt bei 0 und zählt mit 3 Leuchtdioden bis 7. Danach beginnt er wieder von vorne zu zählen.

# Bibliotheken laden
from machine import Pin
from time import sleep

# GPIOs für den Zähler auswählen
GPIO = [13, 14, 15]
leds = len(GPIO)
led = [0] * leds

# Initialisierung der GPIOs als Ausgang
for i in range(leds):
    led[i] = Pin(GPIO[i], Pin.OUT, value=0)

# Zähler-Ausgabe
def output_counter(x):
    global leds
    b = bin(x)
    b = b.replace("0b", "")
    diff = leds - len(b)
    for i in range (0, diff):
        b = "0" + b
    for i in range (0, leds):
        if b[i] == "1":
            led[i].value(1)
        else:
            led[i].value(0)
    return

# Zählen
count = 0
max_count = 2 ** leds
while True:
    output_counter(count)
    sleep(0.75)
    count = count + 1
    if count == max_count:
        count = 0

Experimente

Das besondere an der Ansteuerung der Leuchtdioden ist, dass die 3 Leuchtdioden als Gruppe (Array) behandelt werden. Der Programmcode ist dabei so flexibel, dass sich der Zähler um weitere Stellenwerte erweitern lässt. Dazu muss man die GPIO-Nummern im Array vorne (nicht hinten) erweitern.

Zählen von 0 bis 1 (2 Werte) mit 1 Leuchtdiode
Zählen von 0 bis 3 (4 Werte) mit 2 Leuchtdioden
Zählen von 0 bis 7 (8 Werte) mit 3 Leuchtdioden
Zählen von 0 bis 15 (16 Werte) mit 4 Leuchtdioden
Zählen von 0 bis 31 (32 Werte) mit 5 Leuchtdioden
...

Darf es ein bisschen mehr sein?

So ein Zähler ist natürlich langweilig. Es passiert immer das selbe. Der Vorgang lässt sich, wie bei einem Lauflicht, vorhersagen. Ein bisschen Zufall gefällig? Da dann los.

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