Projekt Binäruhr

Eine herkömmliche Uhr mit Zeigern ist langweilig. Zumindest für einen Programmierer. Wie wäre es also mal mit einem spannenden Projekt in dem wir eine Binäruhr mit einem LED Panel realisieren.

Dazu verwenden wir den Microcontroller der Raspberry Pi Foundation, den Raspberry Pi Pico, welcher seit Januar 2021 auf dem MArkt ist. Es ist also ein ganz frisches Thema, denn seit seiner Erscheinung findet der Pico rasant eine große Fan Gemeinde.

Großer Vorteil: Der Raspberry Pi Pico liegt in der Anschaffung bei lediglich 4€ und so ermöglicht wird, das Projekt auch mit Schulklassen ohne große Investitionskosten durchzuführen!

Wenn Sie Lehrer oder Dozent an einer Bildungseinrichtung sind und Fragen haben, dann können Sie sich gerne mit mir per eMail bzw. das Kontaktformular in Verbindung setzen!

Grundsätzliches

Zahlen lassen sich im Binärcode rechnerisch darstellen. Dazu reduziert man quasi das uns allen so geläufige Hexadezimalsystem auf die Ziffern 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 und so weiter. Computer können hervorragend mit dem Zustand Ein und Aus umgehen. Die Schaltung einer LED verdeutlicht dies und daher ist dieses Projekt in Verbindung mit einem LED Panel eine wunderbare Möglichkeit die Vorgänge in einem Computer nachzuvollziehen und zu verstehen.

Einkaufsliste

Für die Realisierung dieses Projektes benötigt man folgendes:

  • Plexiglas oder andere nicht brennbare Trägeplatte für die LED Aufnahme

  • 24 LED in einer oder verschiednenen Farben

  • Verbindungssteckkabel

  • Wiederstände

  • Trägerplatine für Schaltungen

  • Raspberry Pi Pico

  • Waveshare RTC Modul

Ferner:

  • Computer (PC, MAC, Chromebook oder Linux Computer zur Programmierung)

  • Thonny IDE (Software zur Programmierung)

  • Bohrer/Akku Bohrmachine mit einem Bohrer mit dem Durchmesser der LED

  • Lötgerät

  • Silberdraht

Kosten und Dauer

Alles was benötigt wird bekommt man im Handel oder Onlinehandel (bspw. Amazon). Den Raspebrry Pi Pico im Fach-Onlinehandel wie bspw. bei https://www.berrybase.de/. Die Kosten für das Projekt ohne Lotgerät, Computer und Werkzeug liegen bei rund 25-30 Euro. Der Zeitaufwand ist abhänige von den Programmierfähigkeiten und kann aber in der Regel innerhalb von 2-5 Tagen bewältigt werden, sofern alle nötigen Teile vorhanden sind.

Funktionsweise

Wir stellen mit der Binäruhr die Uhrzeit im Format mit jeweils einer Spalte LED a vier LED dar. Also Spalte 1 von rechts nach links: 1, 2, 4, 8 für Sekunden, 1, 2, 4, 8 für die 10'er Sekunden, dann die Minuten und die 10'er Minuten und so weiter. Die Zeitanzeige für 25 Sekunden ergibt sich beispielsweise aus der Kombination der LED's aus der ersten von Spalte Rechts (4 und 1) und der LED's aus der zweiten Spalte von Rechts (2). Jeweils von unten nach oben. Siehe vorangestelltes Bildmaterial.

Programmiersprache

Für die Programmierung verwenden wir beim Raspberry Pi Pico am einfachsten und Besten Micropython. Die Schaltung und die Zuordnung der Anschlüsse am Pico (GPIO) zu den LED zeigt das Schema welches ich im nachfolgenden Codebeispiel dokumentiert habe. Den Vollständigen Code findet Ihr auf meiner GitHub Seite. Alle Links sind am Ende dieser Seite zu finden.

Einführung

Eine umfangreiche Dokumentation für die ersten Schritte mit dem Raspberry Pi Pico findet Ihr auf der Website von https://www.raspberrypi.org/. Um den Raspberry Pi Pico mit einem Computer programmieren zu können setze ich das Vorhandensein eines passenden USB Datenkabels zum Anschließen des Pico voraus.

Die nebenstehende Abbildung zeigt nochmals farbig die am Pico zur Verfügung stehenden GPIO Anschlüsse. Der Pico kann sich entweder über die dort vorhandenen GPIO Anschlüsse für 3V3(Out) oder angeschlossenes USB Kabel mit Strom versorgen und die angeschlossenen LED mit Strom beliefern. Wir benötigen also kein zusätzliches Power Supply.

Dekorativ auch ohne Computer

Speichern wir unser Skript später auf dem Pico als main.py wird der Pico das Script automatisch starten und immerwieder wiederholen sobald der Power bekommt und solange er Power hat. Somit kann die LED Binäruhr später auch nur mit einem USB Kabel und einem für Smartphone üblichen Netzteil betrieben werden ohne ihn dazu am Computer angeschlossen zu lassen.

Codes Beispiel:

ACHTUNG!

Kinder und Jugentliche die das 18. Lebensjahr noch nicht vollendet haben sollten in jedem Fall einen Erziehungsbrechtigten zur Hilfe nehmen und informieren wenn sie dieses Projekt realisieren. Es handelt sich um den Umgang mit Strom und elektrischen Bauteilen oder Werkzeug bei dem bei nicht sacchgerechtem Umgang ggf. Verletzungsgefahr besteht. Natürlich hafte ich nicht für Schäden jeglicher Art die bei der Umsetzung oder dem Nachvollziehen dieses Projektes entstehen können. Soviel zur rechtlichen Seite!

Referenzen/Links

Meine GitHub Seite finden Sie hier:

GitHub

Projekt Codes Raspberry Pi Pico

Code des Projektes auf GitHub [hier]

Details des Projekte im Block [hier]








:-)

SKANTA.online