Raspberry Pi Pico – Ultraschall-Abstandssensor & MAX7219

In diesem Beitrag möchte ich dir ein kleines Projekt mit dem Raspberry Pi Pico, Ultraschall-Abstandssensor & 8×8 LED Matrix MAX7219 vorstellen.

Die Idee zu diesem Beitrag habe ich von Instagram, wo ich dieses mit einem Arduino UNO R3 gesehen habe. Hier soll es nun darum gehen, wie du dieses auf dem Raspberry Pi Pico mit Micropython umsetzt.

Ich werde in diesem Beitrag den Mikrocontroller Sumolink Erhw RP2040 verwenden, dieser ist dem Raspberry Pi Pico gleich (beide ohne WiFi Support).

Die beiden verwendeten Bauteile habe ich dir bereits in nachfolgenden separaten Beiträgen beschrieben, hier bediene ich mich also am alten Code.

• Raspberry Pi Pico #10: 8×8 LED Punktmatrix
• Aufbau eines Ultraschall-Abstandswarners mit Raspberry Pi Pico

Ziel des kleinen Projektes

Es soll der Wert des Ultraschall-Abstandssensors auf der 8×8 LED Matrix visualisiert werden. Dabei wird ein Rechteck auf der Matrix gezeichnet, umso näher ein Objekt dem Sensor kommt, desto größer wird dieses.

Benötigte Ressourcen für das Projekt – Raspberry Pi Pico mit Ultraschall-Abstandssensor & MAX7219

Für den Aufbau des Projektes benötigst du:

• einen Raspberry Pi Pico* (oder vergleichbaren Mikrocontroller),
• ein passendes USB-Datenkabel*,
• eine 8×8 LED Matrix MAX7219*,
• ein Ultraschall-Abstandssensor Typ HC-SR04*,
• acht Breadboardkabel*,
• ein 400 Pin Breadboard*

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Pinout des Raspberry Pi Pico

Für den Aufbau der Schaltung benötigst du das Pinout des Pi Pico welches ich dir hier einmal gerne an die Hand gebe. Wenn du den Pi Pico W verwendest ist, das Pinout ebenso zu verwenden, da diese beiden Mikrocontroller vom Pinout gleich sind.

Aufbau der Schaltung

Der Aufbau der Schaltung ist recht simple und sollte in wenigen Minuten erfolgt sein.

Hier nun der kleine Anschlussplan in tabellarischer Form:

Bauteil	Raspberry Pi Pico
Ultraschall-Abstandssensor HC-SR04
VCC	5V
GND	GND
Trigger	GP8
Echo	GP9
8×8 LED Matrix
VCC	3.3 V
GND	GND
DIN	GP3
CS	GP5
CLK	GP2

Programmieren in Micropython

Wie man eine 8×8 LED Matrix in Micropython programmiert, habe ich dir bereits im Beitrag Raspberry Pi Pico #10: 8×8 LED Punktmatrix erläutert, hier möchte ich jetzt gerne an diesen Beitrag anknüpfen und noch den Ultraschall-Abstandssensor HC-SR04 mit ins Spiel bringen.

Den kompletten Code kannst du dir nachfolgend als ZIP-Datei herunterladen. In dem ZIP findest du die Python Datei code.py welche du einfach auf deinem Pi Pico speichern kannst.

Hier der Code:

from machine import Pin, SPI
import max7219
from time import sleep
import utime

#Ultraschall-Abstandssensor
sensorTrigger = Pin(8, Pin.OUT)
sensorEcho = Pin(9, Pin.IN)

sensorValue = 0

#8x8 LED Matrix
spi = SPI(0,sck=Pin(2),mosi=Pin(3))
cs = Pin(5, Pin.OUT)
display = max7219.Matrix8x8(spi, cs, 1)
display.brightness(10)

#Formatiert einen Gleitkommawert
#auf maximal 4 Zeichen vor und 2 Zeichen
#nach dem Komma.
def formatValue(value):
    return str("{:4.2f}".format(value)+" cm")

#Ermittelt einen Abstandswert
def readUltrasonicSensor(trigger, echo):
    trigger.low()
    utime.sleep_us(2)
    trigger.high()
    utime.sleep_us(5)
    trigger.low()
    
    signaloff = 0
    while echo.value() == 0:
        signaloff = utime.ticks_us()
    
    signalon = 0
    while echo.value() == 1:
        signalon = utime.ticks_us()
        
    timepassed = signalon - signaloff
    
    return (timepassed * 0.0343) / 2

#Zeichnet ein Rechteck
#auf die 8x8 LED Matrix
def displayRect(size):
    display.fill(0)
    
    if size == 1 :
        display.rect(0,0,8,8,1)
    elif size == 2:            
        display.rect(1,1,6,6,1)
    elif size == 3:
        display.rect(2,2,4,4,1)
    elif size == 4:
        display.rect(3,3,2,2,1)
    elif size == 5:
        display.rect(2,2,4,4,1)        
    elif size == 6:
        display.rect(1,1,6,6,1)        
    elif size == 7:
        display.rect(0,0,8,8,1)        
    
    display.show()

#Ermittelt aus zwei Gültigkeitsbereichen
#einen Wert. Wird für die ermittlung des
#zu zeichnenden Rechtecks benötigt.
def map(value, fromLow, fromHigh, toLow, toHigh):
  return round((value - fromLow) * (toHigh - toLow) / (fromHigh - fromLow) + toLow)

#Funktion welche fortlaufend ausgeführt wird
def main():
    global sensorValue
    while True:
        sensorValue = readUltrasonicSensor(sensorTrigger, sensorEcho)
        rectSize = map(sensorValue,5,30,1,7)
        
        #Fallback für den Fall das die Funktion map einen
        #Wert kleiner 1 oder größer 7 liefert.
        if rectSize < 1:
            rechtSize = 1
        elif rectSize > 7:
            rectSize = 7
        
        displayRect(rectSize)
        print("Ultraschall-Sensor: " + formatValue(sensorValue))
        sleep(0.125)

#ausführen der Funktion main
main()  

Wenn du den Code auf der Schaltung ausführst, dann kannst du mit einer geraden Fläche vor dem Ultraschallabstandssensor den Abstand verringern und dieses wird auf der 8×8 LED Matrix angezeigt.