Raspberry Pi Pico: Abstandsmessung mit Ultraschallsensor HC-SR04 auf einem 1602-Display anzeigen
Ein Ultraschallsensor ist ein Abstands- und Entfernungsmesser auf Basis von Ultraschall. Ultraschallsensoren sind oft in den Stoßstangen von Autos eingebaut, um die nahende Gefahr eines Zusammenstoßes mit anderen Fahrzeugen oder Objekten per Piepton anzuzeigen.
In diesem Aufbau verwenden wir einen Ultraschallsensor vom Typ HC-SR04, um den Abstand vor dem Sensor zu messen und auf einem LCD-1602-Display anzuzeigen.
Die Grundlagen der Abstandsmessung mit diesem Ultraschallsensor solltest Du grob verstanden haben.
Dreh- und Angelpunkt der Software-seitigen Ansteuerung des LCD-1602-Displays mit der I2C-Schnittstelle sind zwei Python-Bibliotheken. Eine für den I2C und das andere für das Display selber.
Wenn das Deine ersten Versuche mit einem HD44780-kompatiblen LCD mit I2C-Modul sind, dann solltest Du Dich zuerst über die Besonderheiten des Displays informieren.
- Mehr Informationen zum HD44780-kompatiblen LCD mit I2C-Modul
- HD44780-kompatibles LCD mit I2C-Modul programmieren
Aufbau und Bauteile
- HC-SR04 - Ultraschallsensor
- HD44780-kompatibles LCD mit I2C-Modul
- GPIO-Belegung (Pinout)
- I2C verbinden und testen
Raspberry Pi Pico | HC-SR04 | |
---|---|---|
Pin 36 | 3V3 OUT | VCC |
Pin 38 | GND | GND |
Pin 22 | GPIO 17 | Echo |
Pin 21 | GPIO 16 | Trigger |
Raspberry Pi Pico | LCD (I2C) | |
Pin 40 | VBUS, +5,0V | VCC |
Pin 38 | GND | GND |
Pin 27 | GPIO 21 I2C0 SCL | SCL |
Pin 26 | GPIO 20 I2C0 SDA | SDA |
Es gibt sehr viele unterschiedliche HC-SR04-Typen mit ähnlichen Typenbezeichnungen, aber unterschiedlichen elektrischen Parametern.
Normalerweise wird man einen Sensor vom Typ HC-SR04 verwenden. Der ist in der Regel nur TTL-kompatibel und somit nur an Arduinos ohne zusätzliche Schaltungsmaßnahmen einsetzbar.
Für den Einsatz mit Raspberry Pi und Raspberry Pi Pico, die mit +3,3-Volt-Signalen arbeiten, eignet sich der Sensor vom Typ HC-SR04P (mit P) besser. Es gibt aber auch einen HC-SR04-Typ, der wahlweise für 3,3 Volt und 5 Volt geeignet ist.
Programmcode
Im Programmcode wird ein GPIO-Ausgang für das Trigger-Signal zum Sensor und ein GPIO-Eingang für das Echo-Signal vom Sensor initialisiert. Außerdem wird die Ansteuerung des Displays mit der I2C-Schnittstelle initialisiert.
In einer Endlos-Schleife die Signallaufzeit gemessen. Innerhalb der Schleife wird aus der Startzeit und Endzeit die Differenz berechnet und mit der Schallgeschwindigkeit multipliziert. Am Ende der Schleife wird der Abstand auf dem Display ausgegeben.
# Bibliotheken laden from time import sleep, sleep_us, ticks_us from machine import I2C, Pin, Timer from machine_i2c_lcd import I2cLcd # Initialisierung GPIO-Ausgang für Trigger-Signal trigger = Pin(16, Pin.OUT) # Initialisierung GPIO-Eingang für Echo-Signal echo = Pin(17, Pin.IN) # Initialisierung I2C i2c = I2C(0, sda=Pin(20), scl=Pin(21), freq=100000) # Initialisierung LCD über I2C lcd = I2cLcd(i2c, 0x27, 2, 16) # Wiederholung (Endlos-Schleife) while True: # Abstand messen trigger.low() sleep_us(2) trigger.high() sleep_us(5) trigger.low() # Zeiten messen while echo.value() == 0: signaloff = ticks_us() while echo.value() == 1: signalon = ticks_us() # Vergangene Zeit ermitteln timepassed = signalon - signaloff # Abstand/Entfernung ermitteln # Entfernung über die Schallgeschwindigkeit (34320 cm/s bei 20 °C) berechnen # Durch 2 teilen, wegen Hin- und Rückweg abstand = timepassed * 0.03432 / 2 # Ergebnis auf Display ausgeben lcd.clear() lcd.move_to(0,0) lcd.putstr('Abstand:' + "\n" + str("%.2f" % abstand) + ' cm') # 2 Sekunde warten sleep(2)
Darf es ein bisschen mehr sein?
Displays dienen zur Anzeige von Informationen. Dazu muss das Display eingeschaltet sein. Sinnvoll ist das aber nur, wenn sich tatsächlich jemand vor dem Display befindet. In dieser Lösung verwenden wir einen Ultraschallsensor vom Typ HC-SR04 für die Anwesenheitserkennung.
Weitere verwandte Themen:
- Raspberry Pi Pico: Abstandswarner mit Summer und Ultraschallsensor HC-SR04
- Raspberry Pi Pico: Abstandsmessung mit Ultraschallsensor HC-SR04
- Raspberry Pi Pico: Abstandsmessung mit Temperaturkompensation für Ultraschallsensor HC-SR04
- Raspberry Pi Pico: Bewegungserkennung mit PIR Motion Detector HC-SR501
- Raspberry Pi Pico: Temperatur mit dem integrierten Temperatursensor messen und anzeigen
Teilen:
Hardware-nahes Programmieren mit dem Raspberry Pi Pico und MicroPython
Das Elektronik-Set Pico Edition ist ein Bauteile-Sortiment mit Anleitung zum Experimentieren und Programmieren mit MicroPython.
- LED: Einschalten, ausschalten, blinken und Helligkeit steuern
- Taster: Entprellen und Zustände anzeigen
- LED mit Taster einschalten und ausschalten
- Ampel- und Lauflicht-Steuerung
- Elektronischer Würfel
- Eigene Steuerungen programmieren
Online-Workshop
Hardware-nahes Programmieren mit dem Raspberry Pi Pico
Gemeinsam mit anderen und unter Anleitung experimentieren? Wir bieten unterschiedliche Online-Workshops zum Raspberry Pi Pico und MicroPython an. Einführung in die Programmierung, Sensoren programmieren und kalibrieren, sowie Internet of Things und Smart Home über WLAN und MQTT.
Für Ihre Fragen zu unseren Online-Workshops mit dem Raspberry Pi Pico besuchen Sie unseren PicoTalk (Online-Meeting). (Headset empfohlen)
Elektronik-Set Pico Edition
Raspberry Pi Pico: Hardware-nahes Programmieren mit MicroPython
Leichter Einstieg mit All-in-one-Set zum sofort Loslegen, um eigene Steuerungen programmieren.
Elektronik-Set Pico WLAN Edition
Raspberry Pi Pico W: IoT und Smart Home mit WLAN und MQTT
Betreibe Deinen Raspberry Pi Pico W als drahtloser Sensor in Deinem WLAN, versende E-Mails mit Daten und kommuniziere per MQTT im Internet of Things oder Smart Home.
Elektronik-Set Sensor Edition
Erweiterung zu den Elektronik-Sets Pico Edition und Pico WLAN Edition
Elektronik-Set mit den beliebtesten Sensoren zum Messen von Temperatur, Helligkeit, Bewegung, Lautstärke und Entfernung.
Elektronik-Set Eingabe Ausgabe Edition
Erweiterung zu den Elektronik-Sets Pico Edition und Pico WLAN Edition
Damit kannst Du MP3-Dateien abspielen, eine Stoppuhr bauen, einen Servo-Motor mit Drehschalter oder Joystick steuern, Lichteffekte mit einem WS2812-LED-Lichtstreifen erzeugen, Schalten mit einem Relais und Signalisieren mit einem Vibrationsmotor.