Entfernungen auf dem LCD anzeigen – Projekte für Arduino und ESP32-Mikrocontroller

Kategorien: Anzeigemodule, Entfernung messen

Schlagwörter: LCD I2C, Ultraschallsensor

Ziel des Projekts

Ein Ultraschallsensor misst die Entfernung zu einem Objekt und zeigt die Entfernung auf einem LCD an.

Das Programm

Im Programm sendet der Befehl pulseIn() ein HIGH-Signal, startet einen Timer und wartet anschließend auf das zurückkommende Signal (den Wert LOW hat). Daraufhin wird der Timer gestoppt und die Zeitspanne zwischen dem Senden des Signal (Trigger) und seiner Rückkehr (Echo) wird in Mikrosekunden ermittelt.


Umrechnung in cm	343,2 m • 100 = 34.320 cm
Strecke pro ms (Millisekunde)	34.320 : 1.000 = 34,32 cm/ms
Strecke pro µs (Mikrosekunde)	34,32 : 1.000 = 0,03432 cm/µs

Sender und Empfänger müssen nach vorn zeigen, damit das Signal ungehindert gesendet und empfangen werden kann. Die Leitungsdrähte werden auf der Rückseite eingesteckt.

Benötigte Bauteile

⇒Ultraschallsensor HC-SR04
⇒4-zeiliges LCD-Display mit I²C-Schnittstelle
Leitungsdrähte

Der Schaltplan

(Fahre mit der Maus über das Bild, um die Bezeichnungen der Bauteile zu sehen)

Benötigte Bibliothek

Das Programm

Anzeige der Entfernung im Seriellen Plotter

Den Seriellen Plotter findest du unter Werkzeuge ⇒ Serieller Plotter …

… oder als Symbol in der Statusleiste.

// Pins für Senden/Empfangen definieren
#define SENDEN 9
#define ECHO 8

// Variable für Zeit und Entfernung initialisieren
long Zeit;
long Entfernung;

void setup() 
{
  Serial.begin(9600);
  pinMode(SENDEN, OUTPUT);
  pinMode(ECHO, INPUT);
}

void loop() 
{
  // Sender kurz ausschalten um Störungen des Signals zu vermeiden
  digitalWrite(SENDEN, LOW);
  delay(10);

  // Signal für 10 Mikrosekunden senden
  digitalWrite(SENDEN, HIGH);
  delayMicroseconds(10);

  // Sender ausschalten
  digitalWrite(SENDEN, LOW);

  // pulseIn -> Zeit messen, bis das Signal zurückkommt
  Zeit = pulseIn(ECHO, HIGH);
  /*
    Entfernung in cm berechnen
    Zeit/2 -> nur eine Strecke soll berechnet werden
    Umrechnung in cm
  */
  Entfernung = (Zeit / 2) * 0.03432;

  // 400 cm ist die maximal messbare Entfernung
  if (Entfernung < 400) 
  {
    // Titel im Plotter, darf keine Leerzeichen enthalten
    Serial.print("Entfernung:");
    Serial.print(Entfernung);
    Serial.println(",");
    delay(500);
  }
}

// Pins für Senden/Empfangen definieren

#define SENDEN 9

#define ECHO 8

// Variable für Zeit und Entfernung initialisieren

long Zeit;

long Entfernung;

void setup()

{

Serial.begin(9600);

pinMode(SENDEN, OUTPUT);

pinMode(ECHO, INPUT);

}

void loop()

{

// Sender kurz ausschalten um Störungen des Signals zu vermeiden

digitalWrite(SENDEN, LOW);

delay(10);

// Signal für 10 Mikrosekunden senden

digitalWrite(SENDEN, HIGH);

delayMicroseconds(10);

// Sender ausschalten

digitalWrite(SENDEN, LOW);

// pulseIn -> Zeit messen, bis das Signal zurückkommt

Zeit = pulseIn(ECHO, HIGH);

Entfernung in cm berechnen

Zeit/2 -> nur eine Strecke soll berechnet werden

Umrechnung in cm

Entfernung = (Zeit / 2) * 0.03432;

// 400 cm ist die maximal messbare Entfernung

if (Entfernung < 400)

{

// Titel im Plotter, darf keine Leerzeichen enthalten

Serial.print("Entfernung:");

Serial.print(Entfernung);

Serial.println(",");

delay(500);

}

Ergänze das Programm für die Ausgabe auf dem LCD:

Im Kopf des Programms wird das LCD definiert:

#include "LCDIC2.h"

// 4-zeiliges Display
LCDIC2 lcd(0x27, 20, 4);

// 2-zeiliges Display
// LCDIC2 lcd(0x3f, 16, 2);

// Pins für Senden/Empfangen definieren
#define SENDEN 9
#define ECHO 8

// Variable für Zeit und Entfernung initialisieren 
long Zeit;
long Entfernung;

#include "LCDIC2.h"

// 4-zeiliges Display

LCDIC2 lcd(0x27, 20, 4);

// 2-zeiliges Display

// LCDIC2 lcd(0x3f, 16, 2);

// Pins für Senden/Empfangen definieren

#define SENDEN 9

#define ECHO 8

// Variable für Zeit und Entfernung initialisieren

long Zeit;

long Entfernung;

Im setup-Teil wird das LCD gestartet …

void setup() 
{ 
  pinMode(SENDEN, OUTPUT); 
  pinMode(ECHO, INPUT); 

  // LCD starten
  lcd.begin();

  // Cursor "verstecken"
  lcd.setCursor(false);
}

void setup()

{

pinMode(SENDEN, OUTPUT);

pinMode(ECHO, INPUT);

// LCD starten

lcd.begin();

// Cursor "verstecken"

lcd.setCursor(false);

}

… und der loop-Teil wird durch die Ausgabe auf dem LCD ergänzt.

void loop() 
{  
  // Sender kurz ausschalten um Störungen des Signals zu vermeiden   
  digitalWrite(SENDEN, LOW);
  delay(10); 

  // Signal für 10 Mikrosekunden senden 
  digitalWrite(SENDEN, HIGH); 
  delayMicroseconds(10);

  // Sender ausschalten
  digitalWrite(SENDEN, LOW); 

  // pulseIn ⇒ Zeit messen, bis das Signal zurückkommt 
  Zeit = pulseIn(ECHO, HIGH);

  /*
    Entfernung in cm berechnen   
    Zeit/2 ⇒ nur eine Strecke soll berechnet werden      
    Umrechnung in cm  
  */ 
  Entfernung = (Zeit / 2) * 0.03432;   

  // 200 cm ist die maximal messbare Entfernung 
  if (Entfernung < 200) 
  {  
    /*
      2-zeiliges LCD
      lcd.setCursor(0, 0);
      lcd.print("Entfernung: ");
      lcd.print(String(Entfernung));
      lcd.print(" cm    ");
    */

    // 4-zeiliges LCD
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Entfernung messen");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("--------------------");
    lcd.setCursor(0, 2);
    lcd.print("Entfernung: ");
    lcd.print(String(Entfernung));
    lcd.print(" cm    ");
    delay(1000);
  }
}

void loop()

{

// Sender kurz ausschalten um Störungen des Signals zu vermeiden

digitalWrite(SENDEN, LOW);

delay(10);

// Signal für 10 Mikrosekunden senden

digitalWrite(SENDEN, HIGH);

delayMicroseconds(10);

// Sender ausschalten

digitalWrite(SENDEN, LOW);

// pulseIn ⇒ Zeit messen, bis das Signal zurückkommt

Zeit = pulseIn(ECHO, HIGH);

Entfernung in cm berechnen

Zeit/2 ⇒ nur eine Strecke soll berechnet werden

Umrechnung in cm

Entfernung = (Zeit / 2) * 0.03432;

// 200 cm ist die maximal messbare Entfernung

if (Entfernung < 200)

{

2-zeiliges LCD

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("Entfernung: ");

lcd.print(String(Entfernung));

lcd.print(" cm ");

// 4-zeiliges LCD

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("Entfernung messen");

lcd.setCursor(0, 1);

lcd.print("--------------------");

lcd.setCursor(0, 2);

lcd.print("Entfernung: ");

lcd.print(String(Entfernung));

lcd.print(" cm ");

delay(1000);

}

Für den Entfernungsmesser ist auch eine Bibliothek verfügbar:

#include "NewPing.h"
#define SENDEN 9
#define ECHO 8
#define MAX_ENTFERNUNG 200
NewPing sonar(SENDEN, ECHO, MAX_ENTFERNUNG);

void setup()
{
  Serial.begin(9600);

  // auf serielle Verbindung warten
  while (!Serial);
}

void loop()
{
  delay(50);
  Serial.print("Entfernung: ");
  Serial.print(sonar.ping_cm());
  Serial.println(" cm");
  delay(1000);
}

#include "NewPing.h"

#define SENDEN 9

#define ECHO 8

#define MAX_ENTFERNUNG 200

NewPing sonar(SENDEN, ECHO, MAX_ENTFERNUNG);

void setup()

{

Serial.begin(9600);

// auf serielle Verbindung warten

while (!Serial);

}

void loop()

{

delay(50);

Serial.print("Entfernung: ");

Serial.print(sonar.ping_cm());

Serial.println(" cm");

delay(1000);

}

Abgewandeltes Beispiel aus: ?https://playground.arduino.cc/Code/NewPing

Ziel des Projekts

Das Programm

Benötigte Bauteile

Der Schaltplan

Benötigte Bibliothek

Das Programm

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