2.1 Hallo, LED!

Genau wie das Ausgeben von „Hallo, Welt!“ der erste Schritt beim Erlernen der Programmierung ist, stellt die Ansteuerung einer LED mit einem Programm die traditionelle Einführung in die physische Programmierung dar.

• LED

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir folgende Komponenten:

Es ist definitiv praktisch, ein komplettes Set zu kaufen. Hier ist der Link:

Name	ARTIKEL IN DIESEM SET	LINK
Kepler-Set	450+	Kepler Kit

Die Einzelteile können auch über die unten stehenden Links separat erworben werden.

SN	KOMPONENTE	ANZAHL	LINK
1	Raspberry Pi Pico W	1	BUY
2	Micro-USB-Kabel	1
3	Steckbrett	1	BUY
4	Jumperkabel	Mehrere	BUY
5	Widerstand	1 (220Ω)	BUY
6	LED	1	BUY

Schaltplan

Dieser Schaltkreis funktioniert nach einem einfachen Prinzip, die Stromrichtung ist in der Abbildung dargestellt. Die LED leuchtet auf, wenn GP15 eine hohe Ausgangsspannung (3,3 V) liefert, und erlischt, wenn GP15 eine niedrige Ausgangsspannung (0 V) liefert.

Verdrahtung

Um den Schaltkreis aufzubauen, folgen wir der Stromrichtung!

1. Die LED wird über den GP15-Pin der Pico-W-Platine mit Strom versorgt; hier beginnt der Schaltkreis.

2. Um die LED zu schützen, muss der Strom durch einen 220-Ohm-Widerstand fließen. Ein Ende des Widerstands sollte in die gleiche Reihe wie der Pico-W GP15-Pin (Reihe 20 in meinem Schaltkreis) eingefügt werden, das andere Ende in eine freie Reihe des Steckbretts (Reihe 24).

   Bemerkung

   Der Farbring des 220-Ohm-Widerstands ist rot, rot, schwarz, schwarz und braun.

3. Wenn Sie die LED aufnehmen, stellen Sie fest, dass einer der Anschlüsse länger ist als der andere. Verbinden Sie den längeren Anschluss mit der gleichen Reihe wie der Widerstand und den kürzeren Anschluss mit der Reihe gegenüber der Mittellücke auf dem Steckbrett.

   Bemerkung

   Der längere Anschluss ist die Anode und repräsentiert die positive Seite des Schaltkreises; der kürzere ist die Kathode und steht für die negative Seite.

   Die Anode muss über einen Widerstand mit dem GPIO-Pin verbunden sein; die Kathode muss mit dem GND-Pin verbunden sein.

4. Verwenden Sie ein Stecker-zu-Stecker (M2M) Verbindungskabel, um den kurzen Anschluss der LED mit der negativen Stromschiene des Steckbretts zu verbinden.

5. Verbinden Sie den GND-Pin des Pico W mit der negativen Stromschiene des Steckbretts mithilfe eines Verbindungskabels.

Code

Bemerkung

• Öffnen Sie die Datei 2.1_hello_led.py im Verzeichnis kepler-kit-main/micropython oder kopieren Sie diesen Code in Thonny. Klicken Sie dann auf „Aktuelles Skript ausführen“ oder drücken Sie einfach F5, um es auszuführen.

• Vergessen Sie nicht, den „MicroPython (Raspberry Pi Pico)“-Interpreter in der rechten unteren Ecke auszuwählen.

• Für detaillierte Anleitungen beziehen Sie sich bitte auf Code direkt öffnen und ausführen.

import machine
import utime

led = machine.Pin(15, machine.Pin.OUT)
while True:
    led.value(1)
    utime.sleep(2)
    led.value(0)
    utime.sleep(2)

Nachdem der Code ausgeführt wurde, sehen Sie die LED blinken.

Wie funktioniert es?

Die Bibliothek „machine“ wird benötigt, um GPIO zu nutzen.

import machine

Diese Bibliothek enthält alle Anweisungen, die zur Kommunikation zwischen MicroPython und Pico W erforderlich sind. Fehlt diese Zeile im Code, können wir keine GPIOs steuern.

Das Nächste, was auffällt, ist diese Zeile:

led = machine.Pin(15, machine.Pin.OUT)

Hier wird das Objekt led definiert. Technisch gesehen könnte es jeden beliebigen Namen haben, wie x, y, Banane oder Michael_Jackson. Um die Lesbarkeit des Programms zu gewährleisten, sollte ein beschreibender Name gewählt werden.

Im zweiten Teil dieser Zeile (dem Teil nach dem Gleichheitszeichen) rufen wir die Funktion „Pin“ aus der „machine“-Bibliothek auf. Diese dient dazu, den GPIO-Pins des Pico W zu sagen, was sie tun sollen. Die Funktion „Pin“ hat zwei Parameter: Der erste (15) gibt an, welcher Pin eingestellt werden soll; der zweite Parameter (machine.Pin.OUT) gibt an, dass der Pin als Ausgang und nicht als Eingang fungieren soll.

Der oben stehende Code hat den Pin „eingestellt“, aber er wird die LED noch nicht zum Leuchten bringen. Dazu müssen wir den Pin auch „nutzen“.

led.value(1)

Der GP15-Pin wurde zuvor eingerichtet und heißt led. Die Funktion dieser Anweisung besteht darin, den Wert von led auf 1 zu setzen.

Um GPIO zu verwenden, sind folgende Schritte notwendig:

• `machine`-Bibliothek importieren: Dies ist ein notwendiger Schritt und wird nur einmal durchgeführt.

• GPIO einstellen: Vor der Nutzung muss jeder Pin konfiguriert werden.

• Verwenden: Durch Zuweisung eines Wertes wird der Arbeitszustand des Pins verändert.

Folgt man diesen Anweisungen, erhält man beispielsweise folgenden Code:

import machine
led = machine.Pin(15, machine.Pin.OUT)
led.value(1)

Führt man diesen aus, wird die LED leuchten.

Als nächstes fügen wir die „Ausschalt“-Anweisung hinzu:

import machine
led = machine.Pin(15, machine.Pin.OUT)
led.value(1)
led.value(0)

Gemäß dem Code sollte das Programm die LED zunächst einschalten und dann wieder ausschalten. In der Praxis stellt sich jedoch heraus, dass dies nicht der Fall ist. Die LED leuchtet nicht, da die beiden Zeilen sehr schnell nacheinander ausgeführt werden, schneller als das menschliche Auge reagieren kann. Das lässt sich beheben, indem das Programm verlangsamt wird.

Für diesen Zweck sollte die zweite Zeile des Programms wie folgt aussehen:

import utime

Ähnlich wie bei machine importieren wir hier die Bibliothek utime, die Zeitfunktionen verwaltet. Nun fügen wir zwischen led.value(1) und led.value(0) eine Verzögerung von 2 Sekunden ein.

utime.sleep(2)

So sollte der Code jetzt aussehen. Beim Ausführen wird nun zuerst die LED eingeschaltet und dann ausgeschaltet:

import machine
import utime
led = machine.Pin(15, machine.Pin.OUT)
led.value(1)
utime.sleep(2)
led.value(0)

Zuletzt soll die LED blinken. Dafür erstellen wir eine Schleife und ändern das Programm entsprechend.

import machine
import utime

led = machine.Pin(15, machine.Pin.OUT)
while True:
    led.value(1)
    utime.sleep(2)
    led.value(0)
    utime.sleep(2)

• While-Schleifen

Weitere Informationen

Normalerweise gibt es eine API-Dokumentation, die mit der Bibliothek verknüpft ist. Diese enthält alle notwendigen Informationen für die Verwendung der Bibliothek, einschließlich detaillierter Beschreibungen von Funktionen, Klassen, Rückgabetypen, Parameterarten usw.

In diesem Artikel haben wir MicroPythons machine und utime Bibliotheken verwendet; weitere Verwendungsmöglichkeiten finden Sie hier:

• machine.Pin

• utime

Um dieses Beispiel des LED-Blinkens zu verstehen, lesen Sie bitte die API-Dokumentation!

Bemerkung

• Öffnen Sie die Datei 2.1_hello_led_2.py im Ordner kepler-kit-main/micropython oder kopieren Sie den Code in Thonny. Dann klicken Sie auf „Aktuelles Skript ausführen“ oder drücken einfach F5.

• Vergessen Sie nicht, den „MicroPython (Raspberry Pi Pico)“-Interpreter in der rechten unteren Ecke auszuwählen.

• Für detaillierte Anleitungen beachten Sie bitte Code direkt öffnen und ausführen.

import machine
import utime

led = machine.Pin(15, machine.Pin.OUT)
while True:
    led.toggle()
    utime.sleep(1)