AlphaBot: MATLAB als serieller Monitor: Unterschied zwischen den Versionen
Zur Navigation springen
Zur Suche springen
Keine Bearbeitungszusammenfassung |
|||
| (26 dazwischenliegende Versionen desselben Benutzers werden nicht angezeigt) | |||
| Zeile 29: | Zeile 29: | ||
# Starten Sie als Datenquelle <code>messeEntfernung.ino</code> aus Aufgabe 1.2. | # Starten Sie als Datenquelle <code>messeEntfernung.ino</code> aus Aufgabe 1.2. | ||
# Greifen Sie hierzu auf die serielle Schnittstelle zu während der Arduino Daten sendet. | # Greifen Sie hierzu auf die serielle Schnittstelle zu während der Arduino Daten sendet. | ||
# Nutzen Sie das Demo <code>DemoDebug2MATLAB</code> im [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/ | # Nutzen Sie das Demo <code>DemoDebug2MATLAB.m</code> im [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/ArduinoUnoR3/examples/DemoDebug2MATLAB/DemoDebug2MATLAB.ino SVN]. | ||
# Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es. | # Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es. | ||
| Zeile 58: | Zeile 58: | ||
---- | ---- | ||
=== Aufgabe 3.2: Inbetriebnahme des AlphaBot === | === Aufgabe 3.2: Inbetriebnahme des AlphaBot === | ||
# Arbeiten Sie sich anhand des [[AlphaBot|Wiki-Artikels]] in den AlphaBot ein. Beachten Sie besonders die Ausrichtung der Akkus. '''ACHTUNG BRANDGEFAHR!''' | # Arbeiten Sie sich anhand des [[AlphaBot|Wiki-Artikels]] in den AlphaBot ein. Beachten Sie besonders die Ausrichtung der Akkus. '''ACHTUNG BRANDGEFAHR!''' | ||
# Binden Sie die AlphaBot Bibliothek nach [[Erste_Schritte_mit_der_Arduino_IDE|Anleitung]] in die Arduino IDE ein. | # Binden Sie die AlphaBot Bibliothek nach [[Erste_Schritte_mit_der_Arduino_IDE|Anleitung]] in die Arduino IDE ein. | ||
# Machen Sie sich mit dem Demo <code>E23_RGB_LED</code> vertraut, so dass Sie jede Zeile erläutern können. | # Machen Sie sich mit dem Demo <code>E23_RGB_LED.ino</code> vertraut, so dass Sie jede Zeile erläutern können. | ||
# Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es. | # Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es. | ||
# Am Analogport <code>A0</code> ist das Potentiometer des Erweiterungsborts angeschlossen. Nutzen Sie das Potentiometer, um die Blinkfrequenz der RGB-LED im Bereich 0 s..1 s zu verändern. | # Am Analogport <code>A0</code> ist das Potentiometer des Erweiterungsborts angeschlossen. Nutzen Sie das Potentiometer, um die Blinkfrequenz der RGB-LED im Bereich 0 s..1 s zu verändern. | ||
| Zeile 68: | Zeile 69: | ||
'''Lernzielkontrollfragen:''' | '''Lernzielkontrollfragen:''' | ||
* Wie funktioniert eine RGB-LED? | * Wie funktioniert eine RGB-LED? | ||
* Welches sind die Parameter des HSV-Farbraums? | * Welches sind die Parameter des [https://de.wikipedia.org/wiki/HSV-Farbraum HSV-Farbraums]? | ||
* Wie stellt man bei einer RGB-LED die Farbe ein? | * Wie stellt man bei einer RGB-LED die Farbe ein? | ||
* Wie bekommt man eine RGB-LED zum Blinken? | * Wie bekommt man eine RGB-LED zum Blinken? | ||
| Zeile 78: | Zeile 79: | ||
| <strong>Tipp 1 </strong> | | <strong>Tipp 1 </strong> | ||
|- | |- | ||
| Nutzen Sie das Demos E23 und E34 und fassen Sie diese zusammen. | | | ||
* Nutzen Sie das Demos E23 und E34 und fassen Sie diese zusammen. | |||
* Nutzen Sie Ihr Programm <code>seriellerMonitor.m</code>, um die Daten anzuzeigen. | |||
|'''Hilfreiche Links''': | |||
* [https://de.wikipedia.org/wiki/Leuchtdiode#RGB-LED Wikipedia: RGB-LED] | |||
* [https://de.wikipedia.org/wiki/HSV-Farbraum Wikipedia: HSV-Farbraum] | |||
* [https://de.wikipedia.org/wiki/Potentiometer Wikipedia: Potentiometer] | |||
* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/AlphaBot/examples/E23_RGB_LED SVN: <code>E23_RGB_LED</code>] | |||
* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/AlphaBot/examples/E34_lesePoti SVN: <code>E34_lesePoti</code>] | |||
|} | |} | ||
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed" | {| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed" | ||
| <strong>Tipp 2 </strong> | | <strong>Tipp 2 </strong> | ||
|- | |- | ||
| * Messen Sie den Arbeitsbereich des Potis aus. | | | ||
* Nutzen Sie den <code> | * Messen Sie den Arbeitsbereich des Potis aus. | ||
* Nutzen Sie den <code>map</code>-Befehl und skalieren Sie die Poti-Werte auf die Helligheit 0..1. | |||
|} | |} | ||
---- | ---- | ||
=== Aufgabe 3.3: AlphaBot Ultraschall === | === Aufgabe 3.3: AlphaBot Ultraschall === | ||
# Machen Sie sich mit dem Demo <code>E05_Ultraschall_Entfernungsmessung</code> vertraut, so dass Sie jede Zeile erläutern können. | # Machen Sie sich mit dem Demo <code>E05_Ultraschall_Entfernungsmessung.ino</code> vertraut, so dass Sie jede Zeile erläutern können. | ||
# Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es. | # Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es. | ||
# Lesen Sie die Messwerte des Ultraschallsensors aus. | # Lesen Sie die Messwerte des Ultraschallsensors aus. | ||
| Zeile 106: | Zeile 111: | ||
'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>messeUltraschall.ino, zeigeUltraschall.m</code> | '''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>messeUltraschall.ino, zeigeUltraschall.m</code> | ||
''' | {| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed" | ||
| <strong>Tipp 1 </strong> | |||
|- | |||
| Nutzen Sie das Demo E05 sowie Ihre Skripte <code>seriellerMonitor.m</code> und <code>leseArduinoDaten.m</code>. | |||
|'''Hilfreiche Links''': | |||
[https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/AlphaBot/examples/E05_Ultraschall_Entfernungsmessung SVN: <code>E05_Ultraschall_Entfernungsmessung</code>] | |||
|- | |||
| Beachten Sie bitte die Jumper A-G. Dieser verbinden die Sensoren und Aktoren mit dem Arduino. Die [[AlphaBot_Accessory_Shield|Multisensorerweiterung]] nutzt ggf. dieselben IO-Anschlüsse. Für diese Aufgabe können Sie bei Doppeltbelegung die Multisensorerweiterung abziehen und vorsichtig zur Seite legen. | |||
|- | |||
| Wenn der serielle Monitor offen ist, kann der Arduino Uno nicht mit der Arduino IDE 2.0.4 programmiert werden. Schließen Sie zum Hochladen den Monitor. | |||
|} | |||
---- | |||
=== Aufgabe 3.4: Glättung der Ultraschallmessung === | === Aufgabe 3.4: Glättung der Ultraschallmessung === | ||
# Nutzen Sie Ihre Ergebnisse aus Aufgabe 2.3 um die Messwerte in Echtzeit zu glätten. | # Nutzen Sie Ihre Ergebnisse aus Aufgabe 2.3, um die Messwerte in Echtzeit zu glätten. | ||
# Vergleichen Sie die Ergebnisse des Tiefpasses mit denen des gleitenden Mittelwertfilters in einem Plot mit Achsenbeschriftung und Legende. | # Vergleichen Sie die Ergebnisse des Tiefpasses mit denen des gleitenden Mittelwertfilters in einem Plot mit Achsenbeschriftung und Legende. | ||
| Zeile 119: | Zeile 136: | ||
# Welchen Einfluss haben die Filterparameter? | # Welchen Einfluss haben die Filterparameter? | ||
# Wie verhalten sich die gefilterten Signal bei Ausreißern? | # Wie verhalten sich die gefilterten Signal bei Ausreißern? | ||
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed" | |||
| <strong>Tipp 1 </strong> | |||
|- | |||
| Nutzen Sie Ihre Funktionen <code>GleitendesMittelwertFilter.m</code> und <code>TiefpassFilter.m</code>. | |||
|} | |||
---- | ---- | ||
=== Aufgabe 3.5: Nachhaltige Doku === | === Aufgabe 3.5: Nachhaltige Doku === | ||
Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (<code>message</code>) in SVN. | Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (<code>message</code>) in SVN. | ||
| Zeile 135: | Zeile 158: | ||
== Demos == | == Demos == | ||
* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/ | * [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/ArduinoUnoR3/examples/DemoDebug2MATLAB SVN: <code>DemoDebug2MATLAB</code>] | ||
* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/ | * [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/AlphaBot/examples/E05_Ultraschall_Entfernungsmessung SVN: <code>E05_Ultraschall_Entfernungsmessung</code>] | ||
* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/ | * [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/AlphaBot/examples/E23_RGB_LED SVN: <code>E23_RGB_LED</code>] | ||
* [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/ | * [https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/AlphaBot/examples/E34_lesePoti SVN: <code>E34_lesePoti</code>] | ||
---- | ---- | ||
→ Termine [[Einführungsveranstaltung_Informatikpraktikum_2_im_SoSe_2023|1]] [[AlphaBot:_Messdatenverarbeitung_mit_MATLAB|2]] [[AlphaBot:_MATLAB_als_serieller_Monitor|3]] [[AlphaBot: Servo ansteuern|4]]<br> | → Termine [[Einführungsveranstaltung_Informatikpraktikum_2_im_SoSe_2023|1]] [[AlphaBot:_Messdatenverarbeitung_mit_MATLAB|2]] [[AlphaBot:_MATLAB_als_serieller_Monitor|3]] [[AlphaBot: Servo ansteuern|4]] [[AlphaBot:_Motoren_und_Inkrementalgeber|5]] [[AlphaBot: Programmier-Challenge I SoSe23|6]] [[AlphaBot:_Gesteuerte_Fahrt|7]] [[AlphaBot: Geregelte Fahrt mit Linienverfolger|8]] [[AlphaBot: Parklücke suchen|9]] [[AlphaBot: Autonomes Einparken|10]] [[AlphaBot: Programmier-Challenge II SoSe23|11]]<br> | ||
→ zurück zum Hauptartikel: [[AlphaBot_SoSe23|Informatik Praktikum 2]] | → zurück zum Hauptartikel: [[AlphaBot_SoSe23|Informatik Praktikum 2]] | ||
Aktuelle Version vom 23. April 2024, 07:27 Uhr
Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul: Praxismodul I
Lehrveranstaltung: Mechatronik, Informatik Praktikum 2, 2. Semester
Inhalt
- Nutzung von MATLAB® als seriellen Monitor.
- Inbetriebnahme des AlphaBot
- Einbindung der Bibliotheken für den AlphaBot
- Auslesen eine Potentiometers
- Ansteuern einer RGB-LED
- Statische und dynamische Messung mit dem Ultraschallsensor
- Anwendung rekursiver Filter auf Echtzeitdaten
Lernziele
Nach Durchführung dieser Lektion können Sie
- Debug-Daten speichern und via MATLAB® visualisieren.
- direkt MATLAB® als seriellen Monitor nutzen.
- den AlphaBot sicher in Betrieb nehmen, das Potentiometer auslesen und eine RGB-LED ansteuern.
- Entfernungen mit dem Ultraschall-Sensor messen.
- Messwerte in Echtzeit filtern.
Versuchsdurchführung
Aufgabe 3.1: MATLAB® als serieller Monitor
- Nutzen Sie MATLAB® um die Messdaten direkt (live) darzustellen.
- Starten Sie als Datenquelle
messeEntfernung.inoaus Aufgabe 1.2. - Greifen Sie hierzu auf die serielle Schnittstelle zu während der Arduino Daten sendet.
- Nutzen Sie das Demo
DemoDebug2MATLAB.mim SVN. - Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es.
Nützlich MATLAB®-Befehle: fopen, feof, fgetl, strfind, isempty, plot, xlabel, ylabel, legend
Arbeitsergebnisse in SVN: seriellerMonitor.m
| Tipp 1 |
Nutzen Sie das Demo DemoDebug2MATLAB und passen Sie dieses an.
|
| Tipp 2 |
# Behandeln Sie readline(src) für Header und Daten getrennt.
|
| Musterlösung |
Aufgabe 3.2: Inbetriebnahme des AlphaBot
- Arbeiten Sie sich anhand des Wiki-Artikels in den AlphaBot ein. Beachten Sie besonders die Ausrichtung der Akkus. ACHTUNG BRANDGEFAHR!
- Binden Sie die AlphaBot Bibliothek nach Anleitung in die Arduino IDE ein.
- Machen Sie sich mit dem Demo
E23_RGB_LED.inovertraut, so dass Sie jede Zeile erläutern können. - Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es.
- Am Analogport
A0ist das Potentiometer des Erweiterungsborts angeschlossen. Nutzen Sie das Potentiometer, um die Blinkfrequenz der RGB-LED im Bereich 0 s..1 s zu verändern. - Stellen Sie den Wert des Potentiometers an
A0in MATLAB® live dar.
Lernzielkontrollfragen:
- Wie funktioniert eine RGB-LED?
- Welches sind die Parameter des HSV-Farbraums?
- Wie stellt man bei einer RGB-LED die Farbe ein?
- Wie bekommt man eine RGB-LED zum Blinken?
- Wie funktioniert ein Potentiometer?
- Wie liest man die Stellung eines Potentiometers aus?
Arbeitsergebnisse: steuereRGBLED.ino, zeigePotiWert.m
| Tipp 1 | |
|
Hilfreiche Links: |
| Tipp 2 |
|
Aufgabe 3.3: AlphaBot Ultraschall
- Machen Sie sich mit dem Demo
E05_Ultraschall_Entfernungsmessung.inovertraut, so dass Sie jede Zeile erläutern können. - Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es.
- Lesen Sie die Messwerte des Ultraschallsensors aus.
- Stellen Sie den Wert des Ultraschallsensors in MATLAB® live dar.
Lernzielkontrollfragen:
- An welchen Pins sind
TriggerundEchoangeschlossen? Wie lässt sich das anpassen?
Arbeitsergebnisse in SVN: messeUltraschall.ino, zeigeUltraschall.m
| Tipp 1 | |
Nutzen Sie das Demo E05 sowie Ihre Skripte seriellerMonitor.m und leseArduinoDaten.m.
|
Hilfreiche Links: |
| Beachten Sie bitte die Jumper A-G. Dieser verbinden die Sensoren und Aktoren mit dem Arduino. Die Multisensorerweiterung nutzt ggf. dieselben IO-Anschlüsse. Für diese Aufgabe können Sie bei Doppeltbelegung die Multisensorerweiterung abziehen und vorsichtig zur Seite legen. | |
| Wenn der serielle Monitor offen ist, kann der Arduino Uno nicht mit der Arduino IDE 2.0.4 programmiert werden. Schließen Sie zum Hochladen den Monitor. |
Aufgabe 3.4: Glättung der Ultraschallmessung
- Nutzen Sie Ihre Ergebnisse aus Aufgabe 2.3, um die Messwerte in Echtzeit zu glätten.
- Vergleichen Sie die Ergebnisse des Tiefpasses mit denen des gleitenden Mittelwertfilters in einem Plot mit Achsenbeschriftung und Legende.
Arbeitsergebnisse in SVN: messeUltraschall.ino, filtereUltraschall.m
Lernzielkontrollfragen:
- Wurde das Signalrauschen geglättet?
- Ist das gefilterte Signal verzögert?
- Welchen Einfluss haben die Filterparameter?
- Wie verhalten sich die gefilterten Signal bei Ausreißern?
| Tipp 1 |
Nutzen Sie Ihre Funktionen GleitendesMittelwertFilter.m und TiefpassFilter.m.
|
Aufgabe 3.5: Nachhaltige Doku
Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (message) in SVN.
- Halten Sie die Regeln für den Umgang mit SVN ein.
- Halten Sie die Programmierrichtlinie für C und die Programmierrichtlinien für MATLAB® ein.
- Versehen Sie jedes Programm mit einem Header (Header Beispiel für MATLAB, Header Beispiel für C).
- Kommentiere Sie den Quelltext umfangreich.
Arbeitsergebnis in SVN: SVN Log
Tutorials
- Erste Schritte mit dem AlphaBot
- Erste Schritte mit der Arduino IDE
- HSHL-Wiki: Ultraschallsensor HC-SR04
Demos
→ Termine 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
→ zurück zum Hauptartikel: Informatik Praktikum 2