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Arduino - DIP-Schalter

DIP-Schalter (Dual-In-Line-Package) werden in der Elektronik häufig zu Konfigurationszwecken verwendet, z. B. zum Festlegen von Geräteadressen, zum Aktivieren oder Deaktivieren von Funktionen usw. In diesem Tutorial lernen wir, wie man den DIP-Schalter mit dem Arduino verwendet. Im Detail werden wir lernen:

Was ist ein DIP-Schalter und wie funktioniert er
Wie man den DIP-Schalter an einen Arduino anschließt
Wie man den Arduino programmiert, den Ein/Aus-Zustand des DIP-Schalters auszulesen
Wie man den Arduino programmiert, die vom DIP-Schalter festgelegte Ganzzahl auszulesen

Erforderliche Hardware

1	×	Arduino Uno R3
1	×	USB 2.0 Kabel Typ A/B (für USB-A PC)
1	×	USB 2.0 Kabel Typ C/B (für USB-C PC)
1	×	DIP Schalter
1	×	Breadboard
1	×	Verbindungskabel
1	×	(Empfohlen) Schraubklemmenblock-Shield für Arduino Uno
1	×	(Empfohlen) Breadboard-Shield für Arduino Uno
1	×	(Empfohlen) Gehäuse für Arduino Uno
1	×	(Empfohlen) Prototyping-Grundplatte & Breadboard-Kit für Arduino Uno

Oder Sie können die folgenden Kits kaufen:

1	×	DIYables STEM V3 Starter-Kit (Arduino enthalten)
1	×	DIYables Sensor-Kit (30 Sensoren/Displays)
1	×	DIYables Sensor-Kit (18 Sensoren/Displays)

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Über DIP-Schalter

DIP-Schalter werden hauptsächlich zur Gerätekonfiguration verwendet und ermöglichen es Benutzern, Parameter wie Geräteadresse, Kommunikationseinstellungen, Sicherheitscodes, Betriebsmodus und Systemeinstellungen festzulegen, die in verschiedenen Branchen und Anwendungen eingesetzt werden.

Ein DIP-Schalter besteht aus mehreren kleinen Schiebeschaltern, die alle in einem Gehäuse zusammengefasst sind. Jeder dieser Schiebeschalter wird als eine "Position" bezeichnet. DIP-Schalter gibt es in verschiedenen Ausführungen, abhängig von der Anzahl der Positionen, die sie haben. Zum Beispiel gibt es DIP-Schalter mit 2 Positionen, 4 Positionen, 5 Positionen, 6 Positionen, 8 Positionen und 10 Positionen.

Ein DIP-Schalter kann eine konfigurierbare Zahl darstellen. Jede Stellung am Schalter entspricht einem Bit der Zahl. Durch das Umschalten der Stellungen zwischen EIN und AUS können wir die gewünschte Zahl festlegen.

Pinbelegung

image source: diyables.io

Ein DIP-Schalter besteht aus zwei Pin-Reihen, wobei die Anzahl der Pins in jeder Reihe der Anzahl der verfügbaren Schalterpositionen entspricht. Zum Beispiel umfasst ein DIP-Schalter mit 4 Positionen insgesamt 8 Pins, gleichmäßig verteilt, mit 4 Pins auf jeder Seite. Innerhalb der DIP-Schalteranordnung bildet jedes gegenüberliegende Pin-Paar einen Schiebeschalter. Es ist bemerkenswert, dass es nicht notwendig ist, zwischen Pins auf den beiden Seiten zu unterscheiden, da sie austauschbar sind.

Wie es funktioniert

Bei DIP-Schaltern bedeutet die ON-Position eines Schalters, dass der Schalter geschlossen ist. Dadurch wird der elektrische Kontakt hergestellt, wodurch der Strom durch den Schalter fließen kann.

Umgekehrt bedeutet dies, dass sich der Schalter in der Aus-Position befindet und geöffnet ist. In diesem Zustand ist die elektrische Verbindung unterbrochen, und der Strom kann nicht durch den Schalter fließen.

Also, um das zu klären:

AN-Position: Geschlossener Stromkreis, der den Stromfluss ermöglicht.
AUS-Position: Offener Stromkreis, der den Stromfluss blockiert.

Wenn wir eine Seite eines Schalters mit GND verbinden und die andere mit dem Arduino-Pin, konfigurieren wir anschließend den Arduino-Pin als digitalen Pull-Up-Eingang. Die folgende Tabelle zeigt die Beziehung zwischen der Stellung des Schalters und den vom Arduino gelesenen Werten:

DIP switch position	Binary representation	Circuit state	Arduino pin state
ON	1	CLOSED	LOW
OFF	0	OPEN	HIGH

In den nächsten Abschnitten verwenden wir zum Beispiel einen DIP-Schalter mit vier Positionen. Sie können ihn leicht an DIP-Schalter mit zwei Positionen, drei Positionen, fünf Positionen, sechs Positionen, acht Positionen oder zehn Positionen anpassen.

Verdrahtungsdiagramm

Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.

Arduino-Code - DIP-Schalter

Wir lernen anhand von zwei Codebeispielen:

Das Auslesen des Ein-/Aus-Zustands einzelner Positionen am DIP-Schalter.
Die Positionen in eine Zahl codieren.

Arduino-Code - Lesen des Ein/Aus-Zustands des DIP-Schalters

/* * Dieser Arduino Code wurde von newbiely.de entwickelt * Dieser Arduino Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt. * Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte: * https://newbiely.de/tutorials/arduino/arduino-dip-switch */ #define POSITION_NUM 4 #define ON LOW #define OFF HIGH // define the pins connected to the dip switch const int SWITCH_PINS[] = { 2, 3, 4, 5 }; void setup() { // initialize serial communication Serial.begin(9600); // set the dip switch pins as inputs with pull-up resistors enabled for (int i = 0; i < POSITION_NUM; i++) pinMode(SWITCH_PINS[i], INPUT_PULLUP); } void loop() { // Read the state of each switch position for (int i = 0; i < POSITION_NUM; i++) { Serial.print("position "); Serial.print(i + 1); Serial.print(": "); int state = digitalRead(SWITCH_PINS[i]); if (state == ON) Serial.println("ON "); else Serial.println("OFF "); } Serial.println(); // add a delay to prevent rapid readings delay(500); }

Schnelle Schritte

Verdrahten Sie gemäß dem oben gezeigten Schaltplan.
Verbinden Sie den Arduino über ein USB-Kabel mit dem PC.
Öffnen Sie die Arduino IDE.
Wählen Sie das richtige Board und den richtigen Port aus.
Klicken Sie im Arduino IDE auf Upload-Schaltfläche, um den Code auf den Arduino hochzuladen.
Schalten Sie nacheinander jede Position des DIP-Schalters auf EIN.
Sehen Sie das Ergebnis im Serial Monitor.

COM6

Send

position 1: OFF position 2: OFF position 3: OFF position 4: OFF position 1: ON position 2: OFF position 3: OFF position 4: OFF position 1: ON position 2: ON position 3: OFF position 4: OFF position 1: ON position 2: ON position 3: ON position 4: OFF position 1: ON position 2: ON position 3: ON position 4: ON

Autoscroll Show timestamp

Clear output

9600 baud

Newline

Arduino-Code - Codierung der Zustände des DIP-Schalters in eine Zahl

/* * Dieser Arduino Code wurde von newbiely.de entwickelt * Dieser Arduino Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt. * Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte: * https://newbiely.de/tutorials/arduino/arduino-dip-switch */ #define POSITION_NUM 4 #define ON LOW #define OFF HIGH // define the pins connected to the dip switch const int SWITCH_PINS[] = { 2, 3, 4, 5 }; void setup() { // Initialize serial communication Serial.begin(9600); // Set the DIP switch pins as inputs with pull-up resistors enabled for (int i = 0; i < POSITION_NUM; i++) pinMode(SWITCH_PINS[i], INPUT_PULLUP); } void loop() { int encoded_state = 0; for (int i = 0; i < POSITION_NUM; i++) { int state = digitalRead(SWITCH_PINS[i]); if (state == ON) encoded_state |= 1 << (POSITION_NUM - i - 1); } Serial.print("encoded state: "); Serial.println(encoded_state); // add a delay to prevent rapid readings delay(500); }

Schnelle Schritte

Lade den obigen Code auf den Arduino hoch.
Schalte nacheinander jede Stellung des DIP-Schalters auf EIN.
Sieh das Ergebnis im Serial Monitor; es sieht unten wie folgt aus.

COM6

Send

encoded state: 0 encoded state: 1 encoded state: 2 encoded state: 3 encoded state: 4 encoded state: 5 encoded state: 6 encoded state: 7 encoded state: 8 encoded state: 9 encoded state: 10 encoded state: 11 encoded state: 12 encoded state: 13 encoded state: 14 encoded state: 15

Autoscroll Show timestamp

Clear output

9600 baud

Newline

Bitte beachten Sie, dass der Wert von den Positionen der einzelnen Schiebeschalter abhängt. In der untenstehenden Tabelle wird die Zuordnung zwischen der AN/AUS-Position und dem ganzzahligen Wert für einen 4-Positionen-DIP-Schalter dargestellt:

Position-1	Position-2	Position-3	Position-4	Binary Value	Decimal Value
OFF	OFF	OFF	OFF	0000	0
OFF	OFF	OFF	ON	0001	1
OFF	OFF	ON	OFF	0010	2
OFF	OFF	ON	ON	0011	3
OFF	ON	OFF	OFF	0100	4
OFF	ON	OFF	ON	0101	5
OFF	ON	ON	OFF	0110	6
OFF	ON	ON	ON	0111	7
ON	OFF	OFF	OFF	1000	8
ON	OFF	OFF	ON	1001	9
ON	OFF	ON	OFF	1010	10
ON	OFF	ON	ON	1011	11
ON	ON	OFF	OFF	1100	12
ON	ON	OFF	ON	1101	13
ON	ON	ON	OFF	1110	14
ON	ON	ON	ON	1111	15

Video Tutorial

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