Ampel mit einem Ethernet-Shield schalten - Programmieren mit Arduino

Lesezeit: 8 Minuten

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Das Programm "baut" eine HTML-Seite mit der zunächst eine LED und anschließend eine Ampel geschaltet werden kann.

Für diese Anleitung benötigst du ein sogenanntes „Shield“, eine Platine, die einfach auf den Arduino aufgesteckt wird. Auf ihr befindet sich ein LAN-Anschluss (RJ45). Alle digitalen und analogen Anschlüsse stehen auch weiterhin zur Verfügung.

Benötigte Bauteile:

3 LEDs (rot, gelb, grün)
3 Widerstände 220 Ω
Ethernet-Shield
Leitungsdrähte

Beachte die ➨Vorwiderstände verschiedener LEDs

Baue die Schaltung auf.
(Fahre mit der Maus über das Bild, um die Bezeichnungen der Bauteile zu sehen)

Für das Programm brauchst du eine freie IP-Adresse und eine freie MAC-Adresse in deinem lokalen Netzwerk.
Im Regelfall befindet sich in einem lokalen Netzwerk ein DHCP-Server, der jedem Gerät im Netzwerk automatisch eine IP-Adresse zuteilt. Im Programm wird eine über DHCP vergebene Adresse verwendet.

Beispiel:

Das Programm schaltet die rote LED ein und aus.
So sieht das Programm im Browser aus:

Benötigte Bibliothek:

Binde die benötigte Bibliothek ein und definiere die Variablen.

# include <Ethernet.h>
 
int ROT = 5;

// MAC-Adresse und IP definieren
byte mac[] = {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED};

// festeIP = false -> IP-Adresse über DHCP vergeben
bool festeIP = false;

// feste IP
IPAddress ip(192, 168, 1, 200);

// Name des Servers vergeben
EthernetServer server(80);

// SchaltungLesen beinhaltet den Befehl zum Schalten der LED
String SchaltungLesen;

Der setup-Teil. Beachte die Kommentare.

void setup()
{
  Serial.begin(9600);

  // auf serielle Verbindung warten
  while (!Serial) {;}

  pinMode(ROT, OUTPUT);

  // Ethernet starten feste IP
  if (festeIP) Ethernet.begin(mac, ip);

  // Ethernet starten DHCP
  else Ethernet.begin(mac);

  // Server starten
  server.begin();

  // zur Kontrolle IP-Adresse anzeigen
  // localIP -> Adresse, die im Browser eingegeben wird
  Serial.print(F("IP des Ethernet-Shields: "));
  Serial.println(Ethernet.localIP());
}

Im Seriellen Monitor wird die IP des Ethernet-Shields angezeigt. Diese Adresse wird in einem Browser eingegeben.

Der loop-Teil. Beachte die Kommentare.

void loop()
{
  // auf Clienten warten ...
  EthernetClient Client = server.available();

  // neue Anfrage
  if (Client)
  {
    // solange der Client verbunden ist ...
    while (Client.connected())
    {
      if (Client.available())
      {
        // Anforderung vom Clienten lesen ...
        char Zeichen = Client.read();

        // ... und dem String hinzufügen
        // SchaltungLesen beinhaltet den Befehl zum Schalten der LED
        SchaltungLesen += Zeichen;

        // return gesendet
        if (Zeichen == '\n')
        {
          /*
            HTML-Seite aufbauen
            die folgenden Anweisungen müssen
            mit print oder println gesendet werden
            println "verschönert" den Quelltext
            (erzeugt einen Zeilenumbruch im Quelltext)
            " müssen mit \ maskiert werden " -> \"
          */
          Client.println(F("HTTP/1.1 200 OK"));
          Client.println(F("Content-Type: text/html"));

          // Leerzeile zwingend erforderlich
          Client.println();

          Client.println(F("<!doctype html>"));
          Client.println(F("<html>"));

          Client.println(F("<body>"));
          Client.println(F("<h2>LED mit Ethernet-Shield schalten</h2>"));
          Client.println(F("<hr />"));

          Client.println(F("<table><tr>"));

          // Button rot ein
          Client.print(F("<td><input style='font-size:14pt;"));
          Client.print(F("font-weight:bold;"));
          Client.print(F(" background-color:#FF6565;"));
          Client.print(F(" width:200px; cursor:pointer;"));
          Client.print(F(" border-radius:5px;border: 2px solid black;'"));
          Client.print(F(" type='button'"));
          Client.println(F(" onClick=\"location.href='RotEin'\""));
          Client.println(F(" value='rot einschalten'>"));
          Client.println(F("</td>"));

          // Button rot aus
          Client.print(F("<td><input style='font-size:14pt;"));
          Client.print(F("font-weight:bold;"));
          Client.print(F(" background-color:white;"));
          Client.print(F(" width:200px; cursor:pointer;"));
          Client.print(F(" border-radius:5px;border: 2px solid black;'"));
          Client.print(F(" type='button'"));
          Client.println(F(" onClick=\"location.href='RotAus'\""));
          Client.println(F(" value='rot ausschalten'>"));
          Client.println(F("</td></tr>"));

          Client.println(F("</table>"));

          Client.println(F("<hr />"));

          // IPs anzeigen
          Client.print(F("<b>Eigene IP: "));
          Client.print(Client.remoteIP());
          Client.print(F("</b>"));
          Client.print(F("<br><b>IP des Ethernet-Shields: "));
          Client.print(Ethernet.localIP());
          Client.print(F("</b>"));
          Client.println(F("</body>"));
          Client.println(F("</html>"));

          delay(1);

          Client.stop();

          /*
            ein Klick auf einen der Buttons 
            erzeugt eine GET-Anweisung in der Form
            GET /RotEin HTTP/1.1 -> Button rot ein auswerten
            GET /RotAus HTTP/1.1 -> Button rot aus auswerten
            indexOf durchsucht den String nach diesen Zeichen 
            (> 0 = Zeichen gefunden)
          */
          if (SchaltungLesen.indexOf("RotEin") > 0) digitalWrite(ROT, HIGH);
          if (SchaltungLesen.indexOf("RotAus") > 0) digitalWrite(ROT, LOW);

          // String SchaltungLesen leeren
          SchaltungLesen = "";
        }
      }
    }
  }
}

Das Programm wird mit den übrigen Buttons ergänzt. So soll es im Browser aussehen:

Die Definition der Variablen und der setup-Teil:

# include <Ethernet.h>

int ROT = 5;
int GELB = 6;
int GRUEN  = 7;

// MAC-Adresse und IP definieren
byte mac[] = {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED};

// festeIP = false -> IP-Adresse über DHCP vergeben
bool festeIP = false;

// feste IP
IPAddress ip(192, 168, 1, 200);

// Name des Servers vergeben
EthernetServer server(80);

// SchaltungLesen beinhaltet den Befehl zum Schalten der LED
String SchaltungLesen;

void setup()
{
  Serial.begin(9600);

  pinMode(ROT, OUTPUT);
  pinMode(GELB, OUTPUT);
  pinMode(GRUEN, OUTPUT);

  // Ethernet starten feste IP
  if (festeIP) Ethernet.begin(mac, ip);

  // Ethernet starten DHCP
  else Ethernet.begin(mac);

  // Server starten
  server.begin();

  // zur Kontrolle IP-Adresse anzeigen
  // localIP -> Adresse, die im Browser eingegeben wird
  Serial.print(F("IP des Ethernet-Shields: "));
  Serial.println(Ethernet.localIP());
}

Der loop-Teil.

void loop()
{
  // auf Clienten warten ...
  EthernetClient Client = server.available();

  // neue Anfrage
  if (Client)
  {
    // solange der Client verbunden ist ...
    while (Client.connected())
    {
      if (Client.available())
      {
        // Anforderung vom Clienten lesen ...
        char Zeichen = Client.read();

        // ... und dem String hinzufügen
        // SchaltungLesen beinhaltet den Befehl zum Schalten der LED
        SchaltungLesen += Zeichen;

        // return gesendet
        if (Zeichen == '\n')
        {
          /*
            HTML-Seite aufbauen
            die folgenden Anweisungen müssen
            mit print oder println gesendet werden
            println "verschönert" den Quelltext
            (erzeugt einen Zeilenumbruch im Quelltext)
            " müssen mit \ maskiert werden " -> \"
          */
          Client.println(F("HTTP/1.1 200 OK"));
          Client.println(F("Content-Type: text/html"));
          Client.println("Connection: close");

          // Leerzeile zwingend erforderlich
          Client.println();

          Client.println(F("<!doctype html>"));
          Client.println(F("<html>"));

          Client.println(F("<body>"));
          Client.println(F("<h2>Ampel mit Ethernet-Shield schalten</h2>"));
          Client.println(F("<hr />"));

          Client.println(F("<table><tr>"));

          // Button rot ein
          Client.print(F("<td><input style='font-size:14pt; font-weight:bold;"));
          Client.print(F(" background-color:#FF6565;"));
          Client.print(F(" width:200px; cursor:pointer;"));
          Client.print(F(" border-radius:5px;border: 2px solid black;' type='button'"));
          Client.println(F(" onClick=\"location.href='RotEin'\""));
          Client.println(F(" value='rot einschalten'>"));
          Client.println(F("</td>"));

          // Button rot aus
          Client.print(F("<td><input style='font-size:14pt; font-weight:bold;"));
          Client.print(F(" background-color:white;"));
          Client.print(F(" width:200px; cursor:pointer;"));
          Client.print(F(" border-radius:5px;border: 2px solid black;' type='button'"));
          Client.println(F(" onClick=\"location.href='RotAus'\""));
          Client.println(F(" value='rot ausschalten'>"));
          Client.println(F("</td></tr>"));

          // Button gelb ein
          Client.print(F("<tr><td><input style='font-size:14pt; font-weight:bold;"));
          Client.print(F(" background-color:#FFFB65;"));
          Client.print(F(" width:200px; cursor:pointer;"));
          Client.print(F(" border-radius:5px;border: 2px solid black;' type='button'"));
          Client.println(F(" onClick=\"location.href='GelbEin'\""));
          Client.println(F(" value='gelb einschalten'>"));
          Client.println(F("</td>"));

          // Button gelb aus
          Client.print(F("<td><input style='font-size:14pt; font-weight:bold;"));
          Client.print(F(" background-color:white;"));
          Client.print(F(" width:200px; cursor:pointer;"));
          Client.print(F(" border-radius:5px;border: 2px solid black;' type='button'"));
          Client.println(F(" onClick=\"location.href='GelbAus'\""));
          Client.println(F(" value='gelb ausschalten'>"));
          Client.println(F("</td></tr>"));

          // Button grün ein
          Client.print(F("<tr><td><input style='font-size:14pt; font-weight:bold;"));
          Client.print(F(" background-color:#76FA5F;"));
          Client.print(F(" width:200px; cursor:pointer;"));
          Client.print(F(" border-radius:5px;border: 2px solid black;' type='button'"));
          Client.println(F(" onClick=\"location.href='GruenEin'\""));
          Client.println(F(" value='gr&uuml;n einschalten'>"));
          Client.println(F("</td>"));

          // Button grün aus
          Client.print(F("<td><input style='font-size:14pt; font-weight:bold;"));
          Client.print(F(" background-color:white;"));
          Client.print(F(" width:200px; cursor:pointer;"));
          Client.print(F(" border-radius:5px;border: 2px solid black;' type='button'"));
          Client.println(F(" onClick=\"location.href='GruenAus'\""));
          Client.println(F(" value='gr&uuml;n ausschalten'>"));
          Client.println(F("</td></tr>"));
          Client.println(F("</table>"));

          Client.println(F("<hr />"));

          // IPs anzeigen
          Client.print(F("<b>Eigene IP: "));
          Client.print(Client.remoteIP());
          Client.print(F("</b>"));
          Client.print(F("<br><b>IP des Ethernet-Shields: "));
          Client.print(Ethernet.localIP());
          Client.print(F("</b>"));
          Client.println(F("</body>"));
          Client.println(F("</html>"));

          delay(1);

          Client.stop();

          /*
            ein Klick auf einen der Buttons erzeugt eine GET-Anweisung in der Form
            GET /RotEin HTTP/1.1 -> Button rot ein auswerten
            GET /RotAus HTTP/1.1 -> Button rot aus auswerten
            indexOf durchsucht den String nach diesen Zeichen (> 0 = Zeichen gefunden)
          */
          if (SchaltungLesen.indexOf("RotEin") > 0) digitalWrite(ROT, HIGH);
          if (SchaltungLesen.indexOf("RotAus") > 0) digitalWrite(ROT, LOW);
          if (SchaltungLesen.indexOf("GelbEin") > 0) digitalWrite(GELB, HIGH);
          if (SchaltungLesen.indexOf("GelbAus") > 0) digitalWrite(GELB, LOW);
          if (SchaltungLesen.indexOf("GruenEin") > 0) digitalWrite(GRUEN, HIGH);
          if (SchaltungLesen.indexOf("GruenAus") > 0) digitalWrite(GRUEN, LOW);

          // String SchaltungLesen leeren
          SchaltungLesen = "";
        }
      }
    }
  }
}

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