Quelltext der Seite Arduino: Taster auswerten und LEDs ansteuern

[[Kategorie:Arduino]]
[[Datei:PulsierendeLED_350px.gif|thumb|rigth|450px|Abb. 1: Pulsierende LED]]
'''Autor:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]<br>
'''Modul:''' Praxismodul I<br>
'''Lehrveranstaltung:''' Mechatronik, Informatikpraktikum 1, 1. Semester, Wintersemester

== Inhalt ==
* Programmierrichtlinien
* Taster mittels Arduino auslesen, entprellen, Pull-Up/Pull-Down-Widerstand
* Zähler inkrementieren
* <code>switch..case</code>-Verzweigung
* Ansteuerung einer RGB-LED

== Lernziele==
Nach Durchführung dieser Lektion
* können Sie Quelltext entsprechend der Programmierrichtlinien schreiben.
* einen Taster einlesen und entprellen.
* können Sie mittels Taster und <code>switch..case</code>-Verzweigung eine LED in verschiedenen Helligkeiten ansteuern
* eine RGB-LED in verschiedenen Farben ansteuern.

== Lernzielkontrolle ==
# Wurde der Taster erfolgreich eingelesen und entprellt?
# Wozu benötigt man einen Pull-Up/Pull-Down-Widerstand?
# Wurde der Quelltext durch Header und Kommentare aufgewertet?
# Welche Möglichkeiten gibt es einen Zähler zu in-/dekrementieren?
# Wurde in Aufgabe 3.3 ein <code>switch...case</code> verwendet?
# Welche Version der RGB-LED haben Sie verwendet (gemeinsame Anode oder Kathode)?
# Wurden jedes Programm mittels PAP geplant?
# Wurde auf <code>magic numbers</code> verzichtet?
# Wurde die [[Medium:Programmierrichtlinie.pdf|Programmierrichtlinie]] eingehalten?

'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Lernzielkontrolle_Termin_03.pdf</code>
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Musterlösung 1&thinsp;</strong>
|-
|
* Studieren Sie den Artikel [[Arduino:_Interrupts|Interrupt Service Routine]].
* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoInterrupt/DemoInterrupt.ino SVN: DemoInterrupt.ino]
|-
|}
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Musterlösung 2&thinsp;</strong>
|-
|
'''Lösung 2 - <code>millis()</code>:''' [https://www.arduino.cc/en/Tutorial/BuiltInExamples/Debounce Beispiel, wie man einen Taster entprellt.]
|-
|}
== Tutorials ==
* [https://www.arduino.cc/reference/de/ Arduino Befehlsübersicht]
* [https://funduino.de/nr-5-taster-am-arduino Funduino: Taster am Arduino]
* [https://funduino.de/nr-20-rgb-led Funduino: RGB LED ansteuern]
* [[Arduino:_Interrupts|Schalter entprellen mit Interrupt Service Routine]]
* [[Arduino:_Bibliothek_einbinden|Wiki: HSHL Bibliothek einbinden]]

== Demo ==
[https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/ArduinoUnoR3/examples/DemoInterrupt/DemoInterrupt.ino SVN: DemoInterrupt.ino]

== Versuchsvorbereitung ==
# Studieren Sie den Artikel [[Arduino:_Interrupts|Interrupt Service Routine]].
# Studieren Sie das Demo [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Demos/Arduino/DemoInterrupt/DemoInterrupt.ino SVN: DemoInterrupt.ino].
# Studieren Sie das [[Arduino:_Taster_auswerten_und_LEDs_ansteuern#Tutorials|Tutorials]].
# Studieren Sie die [[Medium:Programmierrichtlinie.pdf|Programmierrichtlinie]].
# Planen Sie die Software via [[Software_Planung|PAP]].
# Beantworten Sie die [[Arduino:_Taster_auswerten_und_LEDs_ansteuern#Lernzielkontrolle|Lernzielkontrollfragen]].
# Sichern Sie Ihre Unterlagen in SVN.

== Versuchsdurchführung ==
=== Aufgabe 3.1: Lernzielkontrolle ===
Präsentieren Sie Prof. Schneider das Ergebnis der Lernzielkontrolle.

'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Lernzielkontrolle_Termin_03.pdf</code>
----

=== Aufgabe 3.2: Eine LED per Tastendruck aktivieren ===
Eine LED soll für 5 Sekunden leuchten, wenn ein Taster betätigt wurde.

'''Nützliche Befehle''': <code>pinmode(), digitalRead(), digitalWrite(), delay, if..else</code>

'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>TasterSchaltetLED.ino</code>
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Musterlösung&thinsp;</strong>
|-
|
[https://funduino.de/nr-5-taster-am-arduino Eine LED per Tastendruck aktivieren]
|-
|}
----

=== Aufgabe 3.3: Auf Knopfdruck dimmen ===
Ein Taster dimmt eine LED:
# Tastendruck: an, 100% Lichtleistung
# Tastendruck: an, 50% Lichtleistung
# Tastendruck: aus 0%

'''Nützliche Befehle''': <code>pinmode(), analogWrite(), delay(), switch..case</code>

'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>dimmeLED.ino</code>

{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Tipp 1&thinsp;</strong>
|-
|
Nutzen Sie Ausgangsprogramm <code>PulsierendeLED.ino</code> aus Aufgabe 2.3 und nutzen Sie den Hardwareaufbau aus Aufgabe 3.2.
|-
|}
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Tipp 2&thinsp;</strong>
|-
|Eine Anleitung zur Verwendung von <code>switch..case</code> findet sich in der [https://www.arduino.cc/reference/en/language/structure/control-structure/switchcase/ Arduino-Dokumentation].

Demo-Quelltext <code>DemoSwitchCase</code>
<syntaxhighlight lang="c" style="background-color: #EFF1C1; font-size:larger">
//*****************************************************************************
// Modul           : DemoSwitchCase                                           *
//                                                                            *
// Datum           : 17.10.2022                                               *
//                                                                            *
// Funktion        : Demo für eine switch...case-verzweigung                  *
//                                                                            *
// Implementation  : Arduino IDE vers. 2.0.0                                  *
//                                                                            *
// Hardware        : Arduino UNO R3                                           *
//                                                                            *
// Author          : (c) 2022, Dr. Ulrich Schneider                           *
//                                                                            *
// Letzte Änderung : 17.10.2022                                               *
//                                                                            *
//*****************************************************************************
byte Cnt_u8 =0;              // Zählvariable wird angelegt und initialisiert

void setup() {
  Serial.begin(9600);        // Seriellen Monitor initialisieren, 9600 Baud
}
void loop() {
Cnt_u8++;                    // Zähler inkrementieren
if (Cnt_u8>2) Cnt_u8=0;      // Überlauf ab 2: 012012...
switch (Cnt_u8)
{
case 0:
  Serial.println("Fall 0");
  break;
case 1:
  Serial.println("Fall 1");
  break;
case 2:
  Serial.println("Fall 2");
  break;
default:
  // wird in diesem Beispiel nicht erreicht
  break;
}
delay(500); // ms für die Darstellung
}
end;
</syntaxhighlight>
|-
|}
----

=== Aufgabe 3.4: Ansteuerung einer farbigen LED ===
Eine RGB-LED soll in verschiedenen Farben leuchten. Auf Druck des Tasters soll die RGB-LED in folgenden Modi betrieben werden:
# Weiß
# Rot
# Blau
# Grün
# Langsamer Übergang durch das gesamte Farbspektrum (Einschlaflicht)



'''Nützliche Befehle''': <code>pinmode(), analogWrite(), delay()</code>

'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>steureFarbigeLED.ino</code>
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Musterlösung&thinsp;</strong>
|-
|
[https://funduino.de/nr-20-rgb-led RGB-LED ansteuern]
|-
|}
----

=== Aufgabe 3.5: Nachhaltige Doku ===
Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (<code>message</code>) in SVN.
* Wurden die Regeln für den Umgang mit SVN eingehalten?
* Wurde die [[Medium:Programmierrichtlinie.pdf|Programmierrichtlinie]]  eingehalten?
* Wurde nachhaltig dokumentiert?
* Haben die Programme einen Header?
* Wurden der Quelltext umfangreich kommentiert?
* Wurden die PAPs erstellt und abgelegt? Passen die PAPs 100% zum Programm?

'''Arbeitsergebnis''' in SVN: <code>SVN Log</code>



== FAQ ==
* Muss ich die Lösungen selbst programmieren? '''Ja, nur Eigenleistung wird bewertet.'''
* Darf ich die Musterlösung 1:1 kopieren und als meine Leistung ausgeben? '''Nein, das ist ein [[Software_Plagiat|Plagiat]] und wird als Täuschungsversuch gewertet.'''

== Literatur ==
# Brühlmann, T.: ''Arduino Praxiseinstieg''. Heidelberg: mitp, 4. Auflage 2019. ISBN 978-3-7475-0056-9. URL: [https://hshl.bsz-bw.de/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=125816&query_desc=kw%2Cwrdl%3A%20arduino HSHL-Bib], [https://learning.oreilly.com/library/view/arduino-praxiseinstieg/9783747500569/ O'Reilly-URL]
# Brühlmann, T.: ''Sensoren im Einsatz mit Arduino''. Frechen : mitp Verlag, 1. Auflage 2017. ISBN: 9783958451520. URL: [https://hshl.bsz-bw.de/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=130719&query_desc=kw%2Cwrdl%3A%20Br%C3%BChlmann HSHL-Bib], [https://learning.oreilly.com/library/view/sensoren-im-einsatz/9783958451520/?ar O'Reilly]
# Snieders, R.: ''ARDUINO lernen''. Nordhorn: 8. Auflage 2022. URL: [https://funduino.de/vorwort https://funduino.de/vorwort]
# Schneider, U.: ''Programmierrichtlinie für für die Erstellung von Software in C.'' Lippstadt, 1. Auflage 2022. [[Medium:Programmierrichtlinie.pdf|PDF-Dokument (212&thinsp;kb)]]


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