Arduino: Programmier-Challenge II WS 23/24: Unterschied zwischen den Versionen

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| '''Autor:'''  || [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]
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| '''Datum:'''  || 13.11.23
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| '''Bearbeitungsdauer:'''  || 60&thinsp;Minuten
| '''Bearbeitungsdauer:'''  || 60&thinsp;Minuten
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== 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 1-13. Sie haben Zugriff auf Ihre Quellen in SVN sowie die Demos.
== Vorbereitung ==
* Die Programmier-Challenge verbindet die Lektionen 1-13.
* Als Vorbereitung könnten Sie sich die Lektionen 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.
== Einleitung==
Wir schreiben das Jahr 1980. Sie haben von der japanischen Firma Toyota den Auftrag bekommen eine Einparkhilfe für ein PKW zu entwickeln. Entwickeln Sie einen Prototypen mit Ihrem Arduino-Baukasten. Die Anforderungen an Ihr System sind in Tabelle 1 aufgeführt.
== Anforderungen ==
{| class="wikitable"
|+ style = "text-align: left"|Tabelle 1: Anforderungen an die Software
|-
! Req.  !! Beschreibung !! Priorität
|-
| 1  || Wird ein Hindernis näher als 1&thinsp;m detektiert wird ein akustischer Alarm ausgelöst. || 1
|-
| 2  || Als Technologie wir ein [[Ultraschallsensor_HC-SR04| Ultraschallsensors HC-SR04]] eingesetzt.|| 1
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| 3  || Der Alarm wird mittels via Interrupt entprellten Taster stumm geschaltet. || 1
|-
| 4  || Die Sensorwerte werden gefiltert, so dass kein Fehlalarm ausgelöst wird. || 1
|-
| 5  || Die Frequenz des Alarms signalisiere die Gefahr: x > 1&thinsp;m kein Alarm || 1
|-
| 6  || 20&thinsp;cm ≤ x ≤ 1&thinsp;m Alarmfrequenz ändert sich linear mit der Entfernung von 20&thinsp;Hz ≤ f ≤1&thinsp;Hz || 1
|-
| 7  || 20&thinsp;cm < x Dauerton || 1
|-
|}
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Bonusaufgabe&thinsp;</strong>
|-
|
* Sollten Sie die Anforderungen 1-7 erfüllt haben, wagen Sie sich an die Bonusaufgabe.
* Der am Schrittmotor befestigte Zeiger zeigt die Entfernung in an.
* Diese Aufgabe gibt max. 5 Bonuspunkte.
|}
== Durchführung ==
=== Aufgabe 14.1 ===
Planen Sie Ihre Software mittels [[Software_Planung|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''': <code>Einparkhilfe.pap</code>
----
=== Aufgabe 14.2 ===
Setzen Sie die geplante Software 1:1 mit der Arduino IDE um. Das Programm muss die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllen.
'''Arbeitsergebnis''': <code>Einparkhilfe.ino</code>
----
=== Aufgabe 14.3 ===
Testen Sie, ob Ihre Software die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllt.
{| class="wikitable"
|+ style = "text-align: left"| Tabelle 2: Testprotokoll
|-
! Req.  !! Testergebnis: bestanden/nicht bestanden !! Geprüft von Prof. Schneider
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| 1  ||  ||
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| 2  ||  ||
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| 3  ||  ||
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| 4  ||  ||
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| 5  ||  ||
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| 6  ||  ||
|-
| 7  ||  ||
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|}
'''Arbeitsergebnis''': <code>Testprotokoll</code>
----
=== Aufgabe 14.4 ===
Dokumentieren Sie Ihre Ergebnisse nachhaltig in SVN.
* Halten Sie die Regeln für den [[Software_Versionsverwaltung_mit_SVN|Umgang mit SVN]] ein.
* Sichern Sie alle Ergebnisse mit einem aussagekräftigen Text (<code>log-message</code>) in SVN.
* Halten Sie die [[Medium:Programmierrichtlinie.pdf|Programmierrichtlinie für C]] ein.
<!--
* Halten Sie die [[Medium:Programmierrichtlinie.pdf|Programmierrichtlinie für C]] und die [[Medium:Programmierrichtlinien_für_Matlab.pdf|Programmierrichtlinien für MATLAB<sup>®</sup>]] ein.
* Versehen Sie jedes Programm mit einem Header ([[Header Beispiel für MATLAB]], [[Header Beispiel für C]]).
-->
* Versehen Sie jedes Programm mit einem Header ([[Header Beispiel für C]]).
* Kommentiere Sie den Quelltext umfangreich.
* Sichern Sie Ihre Ergebnisse in Ordnern (z.&thinsp;B. <code>Inf1P_A1\Termin_14\Aufgabe_14_1</code>).
'''Arbeitsergebnis''' in SVN: <code>SVN Log</code>
== Hinweise ==
* Erbringen Sie eine Eigenleistung. Plagiate werden mit 0 Punkten bewertet.
* Gehen Sie systematisch vor Planung → Umsetzung → Test → Dokumentation.
== Bewertung ==
{| class="wikitable"
|+ style = "text-align: left"| Tabelle 3: Bewertungskriterien für die Prüfung
|-
! #  !! Aufgabe !! Punkte
|-
| 14.1  || '''Qualität der Planungsdaten''' ||
|-
|  || Bezug zum Programm || 0,5
|-
|  || Header (Autoren, Datum, Funktion,...) || 0,5
|-
|  || Erläuternde Kommentare || 0,5
|-
|  || Verständliche Funktionsbeschreibung || 1
|-
| 14.2  || '''Umsetzung des PAP''' ||
|-
|  || Header (Autoren, Datum, Funktion,...) || 0,5
|-
|  || Erläuternde Kommentare || 0,5
|-
|  || Einhalten der Programmierrichtlinien || 0,5
|-
|  || 1:1 Umsetzung der Planung || 1
|-
| 14.3  || '''Test der Anforderungen''' ||
|-
|  || 1-7 (je 0,5, s. Tabelle 2) || 3,5
|-
| 14.4  || '''Umgang mit SVN''' || 0,5
|-
|  || Ordner angelegt || 0,5
|-
|  || Aussagekräftige Log-Messages || 0,5
|-
|  || '''Summe:''' || '''10'''
|-
|  || '''Bonus''' || '''5'''
|}
== FAQ ==
* Ist Anwesenheitspflicht? '''Ja.'''
* Muss ich den Baukasten mitbringen? '''Nein. Die Bauteile stehen Ihnen im Labor zur Verfügung.'''
* Ist es ein [[Software_Plagiat|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.&thinsp;B. <code>chatGPT</code> gilt als Plagiat.
== Datei==
[[Medium:Entfernungsmesser.pdf]]
----
→ Termine [[Einführungsveranstaltung Informatikpraktikum 1|0]] [[Einarbeitung_in_die_Versionsverwaltung_SVN|1]] [[Einstieg_in_die_Welt_des_Arduino|2]]  [[Arduino: Taster auswerten und LEDs ansteuern|3]] [[Arduino:_Sensoren_einlesen|4]]  [[Arduino:_Infrarotsensor_einlesen|5]] [[Arduino:_Infrarotsensor_entstören|6]] [[Arduino:_Programmier-Challenge_I_WS_23/24|7]] [[Arduino:_IR-Theremin|8]] [[Arduino:_Aktoren|9]] [[Arduino:_LCD_Display_mit_I2C_Schnittstelle|10]] [[Arduino:_Ultraschall_Entfernungsmessung|11]] [[Arduino:_Ultraschallsensor_entstören|12]] [[Arduino:_Temperaturmessung_mit_NTC_und_PTC|13]] [[Arduino:_Programmier-Challenge_II_WS_23/24|14]]<br>
→ zurück zum Hauptartikel: [[Arduino_Praxiseinstieg_WS_23/24|Arduino Praxiseinstieg]]

Aktuelle Version vom 15. Januar 2024, 10:49 Uhr

Abb. 1: Programmier-Challenge II
Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul: Praxismodul I
Lektion 7: Mechatronik, Informatikpraktikum, 1. Semester
Datum: 15.01.24
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 1-13. Sie haben Zugriff auf Ihre Quellen in SVN sowie die Demos.

Vorbereitung

  • Die Programmier-Challenge verbindet die Lektionen 1-13.
  • Als Vorbereitung könnten Sie sich die Lektionen 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.

Einleitung

Wir schreiben das Jahr 1980. Sie haben von der japanischen Firma Toyota den Auftrag bekommen eine Einparkhilfe für ein PKW zu entwickeln. Entwickeln Sie einen Prototypen 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 Wird ein Hindernis näher als 1 m detektiert wird ein akustischer Alarm ausgelöst. 1
2 Als Technologie wir ein Ultraschallsensors HC-SR04 eingesetzt. 1
3 Der Alarm wird mittels via Interrupt entprellten Taster stumm geschaltet. 1
4 Die Sensorwerte werden gefiltert, so dass kein Fehlalarm ausgelöst wird. 1
5 Die Frequenz des Alarms signalisiere die Gefahr: x > 1 m kein Alarm 1
6 20 cm ≤ x ≤ 1 m Alarmfrequenz ändert sich linear mit der Entfernung von 20 Hz ≤ f ≤1 Hz 1
7 20 cm < x Dauerton 1

Durchführung

Aufgabe 14.1

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: Einparkhilfe.pap

Aufgabe 14.2

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

Arbeitsergebnis: Einparkhilfe.ino

Aufgabe 14.3

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 14.4

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_14\Aufgabe_14_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
14.1 Qualität der Planungsdaten
Bezug zum Programm 0,5
Header (Autoren, Datum, Funktion,...) 0,5
Erläuternde Kommentare 0,5
Verständliche Funktionsbeschreibung 1
14.2 Umsetzung des PAP
Header (Autoren, Datum, Funktion,...) 0,5
Erläuternde Kommentare 0,5
Einhalten der Programmierrichtlinien 0,5
1:1 Umsetzung der Planung 1
14.3 Test der Anforderungen
1-7 (je 0,5, s. Tabelle 2) 3,5
14.4 Umgang mit SVN 0,5
Ordner angelegt 0,5
Aussagekräftige Log-Messages 0,5
Summe: 10
Bonus 5

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.

Datei

Medium:Entfernungsmesser.pdf

→ Termine 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
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