Arduino UNO Q - Ultraschallsensor mit LCD-Anzeige
In diesem Tutorial erfahren Sie, wie Sie ein Arduino UNO Q mit einem HC-SR04-Ultraschallsensor zum Messen von Entfernungen verwenden und das Ergebnis auf einem LCD I2C-Display anzeigen.
Erforderliche Hardware
Oder Sie können die folgenden Kits kaufen:
| 1 | × | DIYables Sensor-Kit (18 Sensoren/Displays) |
Offenlegung: Einige der in diesem Abschnitt bereitgestellten Links sind Amazon-Affiliate-Links. Wir können eine Provision für Käufe erhalten, die über diese Links getätigt werden, ohne zusätzliche Kosten für Sie. Wir schätzen Ihre Unterstützung.
Kaufhinweis: Die meisten LCD I2C-Displays auf dem Markt sind 5V-Displays. Sie funktionieren möglicherweise mit diesem Board, aber das ist nicht sicher und kann das Board beschädigen. Wir empfehlen dringend, das oben empfohlene 3.3V LCD I2C-Display zu verwenden.
Über Ultraschallsensor und LCD
Erfahren Sie mehr über den Ultraschallsensor und LCD I2C in den folgenden Tutorials:
Schaltschema
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
MCU-Code
Das Arduino UNO Q hat zwei Prozessoren: die STM32 MCU (verwaltet Echtzeitsteuerung der Hardware) und die Qualcomm MPU (läuft Debian Linux). In diesem Abschnitt wird nur die STM32 MCU programmiert — die Linux-Seite bleibt untätig. Ein späterer Abschnitt zeigt, wie beide Prozessoren zusammenarbeiten.
/*
* Dieser Arduino UNO Q Code wurde von newbiely.de entwickelt
* Dieser Arduino UNO Q Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt.
* Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte:
* https://newbiely.de/tutorials/arduino-uno-q/arduino-uno-q-ultrasonic-sensor-lcd
*/
#include <DIYables_LCD_I2C.h>
DIYables_LCD_I2C lcd(0x27, 16, 2); // I2C address 0x27, 16 columns, 2 rows
#define TRIG_PIN 4 // The Arduino UNO Q pin connected to the ultrasonic sensor's TRIG pin
#define ECHO_PIN 3 // The Arduino UNO Q pin connected to the ultrasonic sensor's ECHO pin
float duration_us, distance_cm;
void setup() {
lcd.init();
lcd.backlight();
pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);
pinMode(ECHO_PIN, INPUT);
}
void loop() {
// generate 10-microsecond pulse to TRIG pin
digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
// measure duration of pulse from ECHO pin
duration_us = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH);
// calculate the distance
distance_cm = 0.017 * duration_us;
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Distance: ");
lcd.print(distance_cm);
lcd.print(" cm");
delay(500);
}
※ Notiz:
Die I2C-Adresse für das LCD kann je nach Hersteller unterschiedlich sein. In diesem Beispiel verwenden wir 0x27 (Standard für DIYables LCD-Module).
Schnelle Schritte
- Erstes Mal mit Arduino UNO Q? Folgen Sie dem Tutorial Erste Schritte mit Arduino UNO Q, um Ihre Entwicklungsumgebung vorzubereiten, bevor Sie fortfahren.
- Verdrahten Sie die Komponenten: Verbinden Sie TRIG → Pin 4, ECHO → Pin 3. Verbinden Sie das LCD I2C mit dem I2C-Bus (SDA/SCL).
- Verbinden Sie: Stecken Sie das Arduino UNO Q mit einem USB-C-Kabel in Ihren Computer ein.
- Öffnen Sie Arduino App Lab: Starten Sie Arduino App Lab und warten Sie, bis es Ihr Arduino UNO Q erkennt.
- Erstellen Sie eine neue App: Klicken Sie auf die Schaltfläche Neue App erstellen.
- Geben Sie der App einen Namen, zum Beispiel: DIYables_UltrasonicLCD
- Klicken Sie auf Erstellen, um zu bestätigen.
- Sie sehen einen Satz von Ordnern und Dateien, die in Ihrer neuen App generiert werden.
- Finden Sie die Datei sketch/sketch.ino — hier fügen Sie die MCU-Skizze ein.
Fügen Sie die Skizze ein: Kopieren Sie den MCU-Code oben und fügen Sie ihn in die Skizze-Datei ein. Behalten Sie andere Dateien als Standard bei.
- Install the library: Click the Add sketch library button (the open book icon with a + sign) in the left sidebar.
- Search for DIYables LCD I2C created by DIYables.io and click the Install button.
Bricks
No bricks added...
Sketch Libraries
No sketch libra...
Files
python
sketch
.gitignore
README.md
app.yaml
sketch.ino
- Search for Arduino_RouterBridge created by Arduino and click the Install button.
Bricks
No bricks added...
Sketch Libraries
No sketch libra...
Files
python
sketch
.gitignore
README.md
app.yaml
sketch.ino
- Hochladen: Klicken Sie auf die Run-Schaltfläche im Arduino App Lab, um zu kompilieren und auf die STM32 hochzuladen.
- Test: Halten Sie Ihre Hand vor den Sensor — die Entfernung sollte sich alle 500 ms auf dem LCD aktualisieren.
※ Notiz:
- Wenn nichts auf dem LCD angezeigt wird, überprüfen Sie: Troubleshooting LCD I2C
- Dieser Code ist zum Lernen. Für die Produktion wenden Sie den Rauschfilter aus dem Ultraschallsensor-Tutorial an.
Linux + MCU Bridge-Programmierung
Das Arduino UNO Q hat zwei Prozessoren, die zusammenarbeiten: die MPU (Qualcomm, läuft Debian Linux) und die MCU (STM32, läuft Zephyr OS mit Ihrer Arduino-Skizze). Sie kommunizieren über RPC über die Arduino_RouterBridge-Bibliothek — niemals über rohe serielle Anschlüsse.
- Der Ultraschallsensor und das LCD sind beide an die MCU (STM32) angeschlossen — Sensor an den Pins 2/3, LCD über I2C.
- Die MPU kann diese nicht direkt steuern — sie ruft Bridge.call("read_distance") auf der MCU auf, die die Entfernung misst, auf dem LCD anzeigt und an den Monitor ausgibt.
- Die MPU hat Wi-Fi — weil die MPU vollständiges Debian Linux mit Wi-Fi läuft, kann sie Telegram-Befehle empfangen und Messungen remote auslösen.
- Kommunikation: Bridge.call() auf der Linux-Seite ruft Bridge.provide_safe() auf der MCU-Seite auf (da digitalWrite() und LCD-Schreibvorgänge Hardware-APIs sind)
- ⚠️ Reserviert: /dev/ttyHS1 (Linux) und Serial1 (MCU) werden vom Arduino Router verwendet — öffnen Sie sie nie direkt
Kurz gesagt: MPU fordert Messung an → MCU misst Entfernung → MCU zeigt auf LCD an und gibt an Monitor aus.
MCU-Skizze — Ultraschallsensor LCD-Anzeige mit Bridge:
/*
* Dieser Arduino UNO Q Code wurde von newbiely.de entwickelt
* Dieser Arduino UNO Q Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt.
* Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte:
* https://newbiely.de/tutorials/arduino-uno-q/arduino-uno-q-ultrasonic-sensor-lcd
*/
#include "Arduino_RouterBridge.h"
#include <DIYables_LCD_I2C.h>
DIYables_LCD_I2C lcd(0x27, 16, 2);
#define TRIG_PIN 2
#define ECHO_PIN 3
void read_distance() {
digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
float duration_us = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH);
float distance_cm = 0.017 * duration_us;
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Distance: ");
lcd.print(distance_cm);
lcd.print(" cm");
Monitor.print("Distance: ");
Monitor.print(distance_cm);
Monitor.println(" cm");
}
void setup() {
Bridge.begin();
Monitor.begin();
lcd.init();
lcd.backlight();
pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);
pinMode(ECHO_PIN, INPUT);
Bridge.provide_safe("read_distance", read_distance);
Monitor.println("Ultrasonic Sensor LCD Bridge ready");
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Ready...");
}
void loop() {}
Python-Skript (Arduino App Lab) — Distanzablesung von Linux alle Sekunde anfordern:
/*
* Dieser Arduino UNO Q Code wurde von newbiely.de entwickelt
* Dieser Arduino UNO Q Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt.
* Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte:
* https://newbiely.de/tutorials/arduino-uno-q/arduino-uno-q-ultrasonic-sensor-lcd
*/
from arduino.app_utils import *
import time
def loop():
Bridge.call("read_distance")
time.sleep(1)
App.run(user_loop=loop)
- Hinweis: Stellen Sie sicher, dass Bridge.begin() in der MCU-Skizze aufgerufen wird und die Skizze hochgeladen ist, bevor Sie das Python-Skript auf der Linux-Seite ausführen.
- ⚠️ Warnung: Öffnen Sie nie direkt /dev/ttyHS1 (auf Linux) oder verwenden Sie Serial1 (auf MCU) in Ihrem Code — diese sind vom Arduino Router reserviert und der Zugriff auf sie unterbricht die Bridge.
Schnelle Schritte
- Laden Sie die MCU-Skizze hoch: Öffnen Sie Arduino App Lab, erstellen Sie eine neue App, fügen Sie die Bridge-MCU-Skizze in sketch/sketch.ino ein, installieren Sie die Bibliotheken DIYables_LCD_I2C und Arduino_RouterBridge, und klicken Sie auf Run.
- Fügen Sie das Python-Skript hinzu: Fügen Sie den Python-Code oben in die Python-Registerkarte derselben App ein.
- Führen Sie die App aus: Klicken Sie auf Run — Python fordert alle Sekunde eine Messung an; MCU aktualisiert das LCD und den Monitor.
- Überprüfen Sie die Konsole: Öffnen Sie die Registerkarte Konsole → MCU Monitor Unterregisterkarte, um die Entfernungswerte zu sehen.
App Lab Konsolenausgabe
sketch.ino
1#include "Arduino_RouterBridge.h"
Serial Monitor
Python
Ultrasonic Sensor LCD Bridge ready
Distance: 29.4 cm
Distance: 27.6 cm
Distance: 14.3 cm
Distance: 13.1 cm
Telegram-Integration
Lesen Sie die Entfernung und zeigen Sie sie über Telegram remote auf dem LCD an.
Wenn Sie noch keinen Telegram-Bot haben, lesen Sie Wie man einen Telegram-Bot erstellt, um Ihr Bot-Token zu erhalten, bevor Sie fortfahren.
MCU-Skizze: Behalten Sie die gleiche MCU-Skizze aus dem vorherigen Bridge-Abschnitt — keine Änderungen erforderlich. Stellen Sie sicher, dass sie bereits auf die STM32 hochgeladen und läuft, bevor Sie fortfahren.
Python-Skript (Arduino App Lab) — Telegram-Bot für Ultraschall-LCD-Anzeige:
/*
* Dieser Arduino UNO Q Code wurde von newbiely.de entwickelt
* Dieser Arduino UNO Q Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt.
* Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte:
* https://newbiely.de/tutorials/arduino-uno-q/arduino-uno-q-ultrasonic-sensor-lcd
*/
from arduino.app_utils import *
import requests
import time
BOT_TOKEN = "YOUR_BOT_TOKEN"
API_URL = f"https://api.telegram.org/bot{BOT_TOKEN}"
last_update_id = 0
def send_message(chat_id, text):
requests.post(f"{API_URL}/sendMessage", json={"chat_id": chat_id, "text": text})
def get_updates():
global last_update_id
resp = requests.get(f"{API_URL}/getUpdates", params={"offset": last_update_id + 1, "timeout": 5})
return resp.json().get("result", [])
def loop():
global last_update_id
updates = get_updates()
for update in updates:
last_update_id = update["update_id"]
msg = update.get("message", {})
chat_id = msg.get("chat", {}).get("id")
text = msg.get("text", "").strip()
if text == "/read":
distance = Bridge.call("read_distance")
send_message(chat_id, distance)
else:
send_message(chat_id, "Commands:\n/read — measure distance and display on LCD")
time.sleep(0.5)
App.run(user_loop=loop)
- Hinweis: Ersetzen Sie YOUR_BOT_TOKEN mit dem Token, den Sie von @BotFather auf Telegram erhalten haben.
- Senden Sie /read, um eine Distanzmessung auszulösen — das Ergebnis erscheint auf dem LCD und im Monitor.
Schnelle Schritte
- Laden Sie die MCU-Skizze hoch: Verwenden Sie die Bridge-MCU-Skizze aus dem vorherigen Abschnitt (laden Sie sie zuerst hoch, falls noch nicht geschehen).
- Fügen Sie das Telegram-Skript ein: Kopieren Sie den Python-Code oben in die Python-Registerkarte Ihrer App im Arduino App Lab.
- Legen Sie Ihr Token fest: Ersetzen Sie YOUR_BOT_TOKEN im Skript durch Ihren tatsächlichen Bot-Token.
- Führen Sie die App aus: Klicken Sie auf Run — der Bot beginnt, auf Telegram-Nachrichten zu warten.
- Testen Sie es: Senden Sie /read — der Bot antwortet mit der gemessenen Entfernung, die auch auf dem LCD angezeigt wird.
App Lab Konsolenausgabe
sketch.ino
1#include "Arduino_RouterBridge.h"
Serial Monitor
Python
[2026-04-29 12:00:01] Telegram: /read
[2026-04-29 12:00:01] Distance: 29.4 cm
[2026-04-29 12:02:05] Telegram: /read
[2026-04-29 12:02:05] Distance: 13.1 cm
Telegram
12:45
Welcome to Telegram!
ArduinoBot
10:19
Chatting with Arduino...
BotFather
Yesterday
Your bot has been created.
ArduinoBot
bot
OpenClaw-Integration
Sie können die OpenClaw an dieses Tutorial anpassen, indem Sie die Anleitung im Arduino Uno Q - OpenClaw-Tutorial befolgen
Anwendungs-/Projektideen
- Parkplatzassistent-Anzeige: Zeigen Sie "Sicher", "Langsam", "Stopp" auf LCD an, wenn sich ein Fahrzeug einer Wand nähert
- Wasserstands-Anzeige: Montieren Sie den Sensor über einem Tank — zeigen Sie den aktuellen Pegel auf dem LCD an
- Besucher-Entfernungsprotokoll: Zeigen Sie den nächsten Annäherungsabstand auf einem LCD in einem Museumsausstellung an
- Intelligentes Messwerkzeug: Verwenden Sie Sensor + LCD als tragbares Messwerkzeug für Entfernungen
- Objekt-Näherungsanzeige: Zeigen Sie die Annäherungsentfernung in Echtzeit für ein Roboterprojekt an
Herausfordern Sie Sich Selbst
- Einfach: Fügen Sie eine zweite Zeile auf dem LCD hinzu — zeigen Sie "Nah!" wenn Entfernung < 20 cm, "Weit" andernfalls
- Mittel: Zeigen Sie die Entfernung sowohl in Zentimetern als auch in Zoll auf den beiden LCD-Zeilen an
- Fortgeschritten: Senden Sie den tatsächlichen Entfernungswert (in cm) direkt als Nachricht an den Telegram-Benutzer zurück