Arduino Ampel selber bauen: LED-Verkehrsampel mit Fußgängerampel & Taster

Warum die Ampel das perfekte erste Projekt ist

Eine Ampel ist ein Zustandsautomat in seiner reinsten Form: Sie kennt eine feste Abfolge von Phasen (Rot → Rot-Gelb → Grün → Gelb → Rot), jede mit eigener Dauer. Genau dieses Denken in Zuständen brauchst du später in fast jedem größeren Projekt – vom Automaten über Menue-Steuerungen bis zur Maschinensteuerung. Die Ampel bringt es dir spielerisch bei, weil du das Ergebnis sofort blinken siehst. Und weil nur LEDs, Widerstände und ein Taster nötig sind, ist sie in einer halben Stunde aufgebaut.

Das brauchst du

Für den Anforderungstaster reicht ein einfacher Taster – wir nutzen den internen Pull-up-Widerstand des Arduino, sodass kein zusätzliches Bauteil nötig ist.

1Verkabelung der Auto-Ampel

Jede LED bekommt einen eigenen Digitalpin und einen Vorwiderstand in der Plus-Leitung. Das lange Beinchen (Anode) zeigt zum Widerstand/Pin, das kurze (Kathode) an GND.

2Die einfache Auto-Ampel

Fangen wir mit dem Kern an: die reine Autoampel mit korrekter Phasenfolge. Dieser erste Sketch nutzt bewusst noch delay(), weil er so am leichtesten zu verstehen ist:

const int AUTO_ROT = 2, AUTO_GELB = 3, AUTO_GRUEN = 4;

void setup() {
  pinMode(AUTO_ROT, OUTPUT);
  pinMode(AUTO_GELB, OUTPUT);
  pinMode(AUTO_GRUEN, OUTPUT);
}

void loop() {
  // Rot
  digitalWrite(AUTO_ROT, HIGH);
  delay(4000);

  // Rot-Gelb (gleich geht es los)
  digitalWrite(AUTO_GELB, HIGH);
  delay(1500);

  // Gruen
  digitalWrite(AUTO_ROT, LOW);
  digitalWrite(AUTO_GELB, LOW);
  digitalWrite(AUTO_GRUEN, HIGH);
  delay(4000);

  // Gelb
  digitalWrite(AUTO_GRUEN, LOW);
  digitalWrite(AUTO_GELB, HIGH);
  delay(1500);
  digitalWrite(AUTO_GELB, LOW);
}

Lädst du das hoch, läuft die Ampel schon komplett durch. Schön – aber solange delay() läuft, ist der Arduino „taub“ für Tastendrücke. Genau das lösen wir gleich.

3Fußgängerampel mit Anforderungstaster

Jetzt kommt der spannende Teil: eine Fußgängerampel, die erst auf Knopfdruck reagiert. Damit der Taster jederzeit erkannt wird, ersetzen wir die delay()-Blöcke durch einen Zustandsautomaten mit millis(). Jede Phase merkt sich, wann sie begonnen hat, und wechselt erst, wenn ihre Dauer um ist:

const int AUTO_ROT = 2, AUTO_GELB = 3, AUTO_GRUEN = 4;
const int FUSS_ROT = 5, FUSS_GRUEN = 6;
const int TASTER = 7;

enum Phase { AUTO_FREI, AUTO_GELBPHASE, FUSS_FREI, FUSS_RAEUMEN };
Phase phase = AUTO_FREI;
unsigned long phasenStart = 0;
bool anforderung = false;

void setzePhase(Phase p) {
  phase = p;
  phasenStart = millis();
}

void setup() {
  for (int p = 2; p <= 6; p++) pinMode(p, OUTPUT);
  pinMode(TASTER, INPUT_PULLUP);
  setzePhase(AUTO_FREI);
}

void loop() {
  unsigned long jetzt = millis();

  // Taster jederzeit abfragen (LOW = gedrueckt)
  if (digitalRead(TASTER) == LOW) anforderung = true;

  switch (phase) {
    case AUTO_FREI:
      digitalWrite(AUTO_GRUEN, HIGH); digitalWrite(AUTO_GELB, LOW);
      digitalWrite(AUTO_ROT, LOW);
      digitalWrite(FUSS_ROT, HIGH);   digitalWrite(FUSS_GRUEN, LOW);
      // Nach Anforderung mindestens 3 s Auto-Gruen lassen
      if (anforderung && jetzt - phasenStart > 3000) setzePhase(AUTO_GELBPHASE);
      break;

    case AUTO_GELBPHASE:
      digitalWrite(AUTO_GRUEN, LOW); digitalWrite(AUTO_GELB, HIGH);
      if (jetzt - phasenStart > 1500) setzePhase(FUSS_FREI);
      break;

    case FUSS_FREI:
      digitalWrite(AUTO_GELB, LOW); digitalWrite(AUTO_ROT, HIGH);
      digitalWrite(FUSS_ROT, LOW);  digitalWrite(FUSS_GRUEN, HIGH);
      if (jetzt - phasenStart > 5000) setzePhase(FUSS_RAEUMEN);
      break;

    case FUSS_RAEUMEN:  // Fuss-Gruen blinkt, dann zurueck
      digitalWrite(FUSS_GRUEN, (jetzt / 300) % 2);  // blinken
      if (jetzt - phasenStart > 3000) {
        digitalWrite(FUSS_GRUEN, LOW); digitalWrite(FUSS_ROT, HIGH);
        digitalWrite(AUTO_ROT, LOW);
        anforderung = false;
        setzePhase(AUTO_FREI);
      }
      break;
  }
}

4Taster sauber entprellen

Mechanische Taster „prellen“: Beim Drücken schließt der Kontakt nicht sauber, sondern flackert millisekundenlang. In unserem Ampel-Code ist das egal, weil wir nur ein Flag setzen. Willst du aber zählen, wie oft gedrückt wurde, brauchst du Entprellung. So sieht sie kompakt aus:

const int TASTER = 7;
bool letzterStand = HIGH;
unsigned long letzteAenderung = 0;
int zaehler = 0;

void setup() {
  pinMode(TASTER, INPUT_PULLUP);
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  bool stand = digitalRead(TASTER);
  if (stand != letzterStand && millis() - letzteAenderung > 50) {
    letzteAenderung = millis();
    letzterStand = stand;
    if (stand == LOW) {          // sauberer Druck erkannt
      zaehler++;
      Serial.print("Anforderung Nr. ");
      Serial.println(zaehler);
    }
  }
}

Die 50 Millisekunden sind das übliche Entprell-Fenster. Warum das so funktioniert und wie du Taster per Interrupt abfragst, vertieft der Guide Arduino Interrupts & Entprellen.

5Kreuzung aus zwei Ampeln

Eine echte Kreuzung hat zwei Autoampeln, die gegenläufig schalten: Ist die eine grün, ist die andere rot. Mit einem zweiten LED-Satz und einer kleinen Erweiterung wird daraus eine komplette Kreuzung. Der Trick: eine gemeinsame Sicherheitsphase, in der beide Richtungen rot sind, bevor die andere Seite grün wird:

// Richtung A: D2/D3/D4  |  Richtung B: D8/D9/D10
void alleRot() {
  digitalWrite(2, HIGH); digitalWrite(3, LOW); digitalWrite(4, LOW);
  digitalWrite(8, HIGH); digitalWrite(9, LOW); digitalWrite(10, LOW);
}

void richtungFrei(int rot, int gelb, int gruen) {
  digitalWrite(rot, LOW); digitalWrite(gelb, LOW); digitalWrite(gruen, HIGH);
}

void loop() {
  alleRot();            delay(2000);   // Sicherheitsphase
  richtungFrei(2,3,4);  delay(5000);   // A faehrt
  digitalWrite(4, LOW); digitalWrite(3, HIGH); delay(1500);
  alleRot();            delay(2000);   // Sicherheitsphase
  richtungFrei(8,9,10); delay(5000);   // B faehrt
  digitalWrite(10, LOW); digitalWrite(9, HIGH); delay(1500);
}

Praxistipps & Erweiterungen

• Nachtmodus: Lässt du nur die gelbe LED im Sekundentakt blinken, hast du den typischen „Ampel-aus“-Zustand nachgebaut.
• Countdown: Kombiniere die Fußgängerampel mit einem LCD1602, das die Restsekunden bis Grün anzeigt.
• Summer für Barrierefreiheit: Ein Piepton bei Fuß-Grün macht die Ampel wie im Original für Sehbehinderte nutzbar.
• Wenig Pins? Multiplexen: Mit einem Schieberegister steuerst du viele LEDs über nur drei Pins.
• Dauerhaft aufbauen: Läuft alles, löte die Ampel auf eine Lochrasterplatine.

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