Arduino: Programmier-Challenge I WS 24/25 - Nachholprüfung

Autor:	Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul:	Praxismodul I
Lektion 7:	Mechatronik, Informatikpraktikum, 1. Semester
Gruppe:	Inf1P_A
Datum:	20.11.2024, 12:00 Uhr
Bearbeitungsdauer:	60 Minuten

Inhalt

Diese Programmier-Challenge dient als Lernzielkontrolle und semesterbegleitende Abschlussprüfung. Im Termin erhalten Sie eine Herausforderung, die Sie in einem festen Zeitrahmen als Team oder Einzelperson lösen. Das Ergebnis dieser Challenge wird in SVN gesichert und anschließend bewertet. Inhaltlich ist die Aufgabe eine Mischung der vorangegangenen Lektionen 1-6. Sie haben Zugriff auf Ihre Quellen in SVN sowie die Demos.

Vorbereitung

Die Programmier-Challenge verbindet die Lektionen 1-6.
Als Vorbereitung könnten Sie sich die Lektionen 1 bis 6 noch einmal ansehen.
Üben Sie das Planen der Software mit dem PAP-Designer. Bereiten Sie sich ein Template für die Arduino Programmierung vor.
Nutzen Sie die Funktionen aus den vorherigen Lektionen. Schreiben Sie nicht alles neu. Wenden Sie das Gelernte an.
Machen Sie sich mit der Anstauerung des Ampelmoduls vertraut.

Einleitung

Sie haben den Auftrag die Laufstrecke eines Olympiastadions mit einem Zeitmesssystem auszustatten. Entwickeln Sie einen Prototyp mit Ihrem Arduino-Baukasten. Die Anforderungen an Ihr System sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Anforderungen

Tabelle 1: Anforderungen an die Software
Req.	Beschreibung	Priorität
1	Eine Ampel signalisiert den Start des Rennens. Die Ampel wird mit einem Taster geschaltet.	1
2	Der Taster wird via Interrupt entprellt.	1
3	Der Taster schaltet die Ampel schrittweise von Rot auf Gelb auf Grün. Es leuchten keine zwei Farben gleichzeitig und keine Farbe wird übersprungen	1
4	Das grüne Licht signalisiert den Laufstart und startet automatisch die Zeitmessung in Sekunden auf 2 Nachkommastellen genau.	1
5	Ein Entfernungssensor misst nach dem Prinzip der Reflektorlichtschranke die Zeit der drei Laufenden. Als Technologie wir ein Sharp IR Entfernungssensor eingesetzt. Die Auswertung erfolgt auf Basis der Digitalwerte ohne Lookup-Tabelle.	1
6	Die Sensorwerte (Digitalwerte) werden gefiltert, so dass keine Fehlmessung ausgelöst wird.	1
7	Das Ergebnis wird im seriellen Monitor einmalig im Format: `Zeit: Bahn #` sortiert nach den Laufzeiten aufsteigend angezeigt.	1

Beispiel für Req. 7

10,56s: Bahn 3
11,03s: Bahn 1
12,21s: Bahn 2

Durchführung

Aufgabe 7.1

Planen Sie Ihre Software mittels Programmablaufplan (PAP).

Das PAP soll über folgeden Eigenschaften verfügen:

Bezug zum Programm
Header (Autoren, Gruppe, Datum, Funktion,...)
erläuternde Kommentare und
eine verständliche Funktionsbeschreibung

Sichern Sie das Zustandsdiagramm in dern ersten 15 Minuten der Challenge in SVN.

Arbeitsergebnis: Zeitmesssystem.pap

Aufgabe 7.2

Setzen Sie die geplante Software 1:1 mit der Arduino IDE um. Das Programm muss die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllen.

Arbeitsergebnis: Zeitmesssystem.ino

Aufgabe 7.3

Testen Sie, ob Ihre Software die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllt.

Tabelle 2: Testprotokoll
Req.	Testergebnis: bestanden/nicht bestanden	Geprüft von Prof. Schneider
1
2
3
4
5
6
7

Arbeitsergebnis: Testprotokoll

Aufgabe 7.4

Dokumentieren Sie Ihre Ergebnisse nachhaltig in SVN.

Halten Sie die Regeln für den Umgang mit SVN ein.
Sichern Sie alle Ergebnisse mit einem aussagekräftigen Text (log-message) in SVN.
Halten Sie die Programmierrichtlinie für C ein.
Versehen Sie jedes Programm mit einem Header (Header Beispiel für C).
Kommentiere Sie den Quelltext umfangreich.
Sichern Sie Ihre Ergebnisse in Ordnern (z. B. Inf1P_A1\Termin_07\Aufgabe_07_1).

Arbeitsergebnis in SVN: SVN Log

Hinweise

Erbringen Sie eine Eigenleistung. Plagiate werden mit 0 Punkten bewertet.
Gehen Sie systematisch vor Planung → Umsetzung → Test → Dokumentation.

Bewertung

Tabelle 3: Bewertungskriterien für die Prüfung
#	Aufgabe	Punkte
7.1	Qualität der Planungsdaten
	Bezug zum Programm	0,5
	Header (Autoren, Datum, Funktion,...)	0,5
	Erläuternde Kommentare	0,5
	Verständliche Funktionsbeschreibung	1
7.2	Umsetzung des PAP
	Header (Autoren, Datum, Funktion,...)	0,5
	Erläuternde Kommentare	0,5
	Einhalten der Programmierrichtlinien	0,5
	1:1 Umsetzung der Planung	1
7.3	Test der Anforderungen
	1-7 (je 0,5, s. Tabelle 2)	3,5
7.4	Umgang mit SVN	0,5
	Ordner angelegt	0,5
	Aussagekräftige Log-Messages	0,5
	Summe:	10
	Bonus für Einzelprojekte	+1,5

Zeitvorschlag

Tabelle 3: Vorschlag für die Zeiteinteilung
Uhrzeit	Aufgabe
12:00	Einführung
12:15	Prüfungsstart mit PAP (7.1)
12:30	PAP Abgabe (7.1) & Umsetzung (7.2)
13:15	Anforderungen prüfen (7.3) & Commit in SVN (7.4)
13:30	Prüfungsende

FAQ

Ist Anwesenheitspflicht? Ja.
Muss ich den Baukasten mitbringen? Nein. Die Bauteile stehen Ihnen im Labor zur Verfügung.
Ist es ein Plagiat, wenn ich Quelltext anderer kopiere und als meine Leistung in einer Prüfung abgebe? Ja.
Darf ich für die Lösung eine KI verwenden? Nein. Die Prüfungsleistung ist eine Eigenleistung und die Verwendung einer KI wie z. B. chatGPT gilt als Plagiat.

→ Termine 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
→ zurück zum Hauptartikel: Arduino Praxiseinstieg