Einstieg in die Welt des Arduino: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 12. September 2024, 15:20 Uhr

Autor:	Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul:	Praxismodul I
Lektion 2:	Mechatronik, Informatikpraktikum, 1. Semester, Wintersemester

Inhalt

Einstieg in die Arduino Welt
Programmcode (Datentypen, Grundstruktur)
if-Verzweigung
LED, aktiver und passiver Lautsprecher
Arduino IDE, Serieller Monitor, Code Debugging
Digitale Ein- und Ausgänge
Analoge Ein- und Ausgänge

HSHL-Wiki Grundlagenartikel: Arduino

Lernziele

Nach Durchführung dieser Lektion

haben Sie sich mit dem Arduino und der Arduino IDE vertraut gemacht.
können Sie Programme schreiben, kompilieren und auf den Arduino übertragen.
können Sie Variablen aller Datentypen deklarieren.
haben Sie elektrische LED Schaltungen aufgebaut und in Betrieb genommen.
haben Sie eine LED über eine Pulsweitenmodulation angesteuert.
können Sie eine if-Verzweigung programmieren.

Lernzielkontrolle

Welche Datentypen können Sie in einem Arduino verwenden? Stellen Sie diese tabellarisch mit ihrer Länge auf.
Wann verwendet man welchen Datentyp?
Wie werden lokale und wie globale Variablen deklariert?
Was ist ein Makro?
Wann und wie verwendet man die Befehle define, static, const?
Wie programmiert man eine if-Verzweigung?
Wie steuert man eine LED an? Erstellen Sie eine Schaltskizze. Wozu dient der Widerstand?
Was ist der Unterschied zwischen aktiven und passiven Lautsprechern?
Machen Sie sich mit dem PAPDesigner vertraut. Lesen Sie den Artikel Software_Planung. Wozu dient ein PAP? Planen Sie die Programme 2.2 bis 2.4 mit einem PAP.

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_02.pdf

Tipp 1

Beispiele für Deklarationen:

BAUD_RATE_u32 = 9600;
const unsigned int AUFLOESUNG_u16 = 1023; 
const float ARDUINO_SPANNUNG_f32  = 5.0;
const uint8_t DIGITAL_PIN_u8 = 7;

byte i = 0;      // Zählvariablen können vereinfacht werden
byte Cnt_u8 = 0; // Alternative

Tutorial

Versuchsvorbereitung

Studieren Sie das Tutorials.
Beantworten Sie die Lernzielkontrollfragen.
Planen Sie die Software via PAP.
Sichern Sie Ihre Unterlagen in SVN.

Versuchsdurchführung

Aufgabe 2.1: Lernzielkontrolle

Präsentieren Sie Prof. Schneider das Ergebnis der Lernzielkontrolle.

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_02.pdf

Aufgabe 2.2: Wechselblinker

Zwei Leuchtdioden sollen abwechselnd blinken.

Nützliche Befehle: pinmode(), digitalWrite(), delay

Arbeitsergebnisse in SVN: Wechselblinker.ino

Musterlösung

Wechselblinker

Aufgabe 2.3: Pulsierende LED

Eine LED soll pulsierend heller und dunkler werden.

Nützliche Befehle: pinmode(), analogWrite(), delay(), if

Arbeitsergebnisse in SVN: PulsierendeLED.ino

Musterlösung

Pulsierende LED

Aufgabe 2.4: Licht und Tonsignal

Eine LED und ein Piezo-Lautsprecher sollen kontinuierlich blinken bzw. piepen. Zusätzlich werden in dieser Anleitung auch Variablen verwendet.

Dieses Mal nutzen wir auch den ersten Programmabschnitt. Hier werden Variablen eingetragen. Das bedeutet, dass sich nach der Festlegung in diesem Bereich hinter einem Buchstaben oder einem Wort für den gesamten folgenden Sketch eine Zahl verbirgt. Bei uns ist die LED an Pin4 angeschlossen und der Piezo-Speaker an Pin5. Damit man die beiden Pins später nicht verwechselt, benennen wir Pin4 und Pin5 einfach um.

Was ist der Unterschied zwischen aktiven und passiven Lautsprechern?

Nützliche Befehle: pinmode(), digitalWrite(), delay()

Arbeitsergebnisse in SVN: LichtundTon.ino

Musterlösung

Pulsierende LED

Aufgabe 2.5: Nachhaltige Doku

Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (message) in SVN.

Wurden die Regeln für den Umgang mit SVN 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: SVN Log

Literatur

Brühlmann, T: Arduino Praxiseinstieg. Heidelberg: mitp, 4. Auflage 2019. ISBN 978-3-7475-0056-9. URL: HSHL-Bib, O'Reilly-URL
Brühlmann, T.: Sensoren im Einsatz mit Arduino. Frechen : mitp Verlag, 1. Auflage 2017. ISBN: 9783958451520. URL: HSHL-Bib, O'Reilly

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 [[Kategorie:Arduino]]
 [[Datei:Lernset - Einsteiger Kit für Arduino.jpg|thumb|rigth|450px|Abb. 1: Lernset - Einsteiger Kit für Arduino]]
-'''Autor:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]<br>
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-'''Modul:''' Praxismodul I<br>
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-'''Lehrveranstaltung:''' Mechatronik, Informatikpraktikum 1, 1. Semester, Wintersemester
+| '''Autor:'''  || [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]
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+|-
+| '''Lektion 2:'''  || Mechatronik, Informatikpraktikum, 1. Semester, Wintersemester
+|}
 == Inhalt ==
 * Einstieg in die Arduino Welt
-* Elektrischer Aufbau des Arduino
-* Funktion des Arduino
 * Programmcode (Datentypen, Grundstruktur)
+* if-Verzweigung
+* LED, aktiver und passiver Lautsprecher
 * Arduino IDE, Serieller Monitor, Code Debugging
 * Digitale Ein- und Ausgänge
 * Analoge Ein- und Ausgänge
+'''HSHL-Wiki Grundlagenartikel:''' [[Arduino]]
 == Lernziele==
 Nach Durchführung dieser Lektion
-* haben Sie einen AlphaBot elektrisch und mechanisch aufgebaut.
 * haben Sie sich mit dem Arduino und der Arduino IDE vertraut gemacht.
-* können Sie Programme schreiben, kompilieren und auf den AlphaBot übertragen.
+* können Sie Programme schreiben, kompilieren und auf den Arduino übertragen.
-* haben Sie anhand der Demo-Programme die wichtigsten Sensoren und Aktoren getestet.
+* können Sie Variablen aller Datentypen deklarieren.
-* können Sie Debug-Daten im seriellen Monitor visualisieren.
+* haben Sie elektrische LED Schaltungen aufgebaut und in Betrieb genommen.
-* kennen Sie die Funktion der Odometrie, können Sie die Motoren ansteuern und eine gewünschte Strecke fahren.
+* haben Sie eine LED über eine Pulsweitenmodulation angesteuert.
-* verfügen Sie über einen voll funktionsfähigen Roboter.
+* können Sie eine if-Verzweigung programmieren.
+== Lernzielkontrolle ==
+# Welche Datentypen können Sie in einem Arduino verwenden? Stellen Sie diese tabellarisch mit ihrer Länge auf.
+# Wann verwendet man welchen Datentyp?
+# Wie werden lokale und wie globale Variablen deklariert?
+# Was ist ein Makro?
+# Wann und wie verwendet man die Befehle <code>define, static, const</code>?
+# Wie programmiert man eine if-Verzweigung?
+# Wie steuert man eine LED an? Erstellen Sie eine Schaltskizze. Wozu dient der Widerstand?
+# Was ist der Unterschied zwischen aktiven und passiven Lautsprechern?
+# Machen Sie sich mit dem [http://friedrich-folkmann.de/papdesigner/Hauptseite.html PAPDesigner] vertraut. Lesen Sie den Artikel [[Software_Planung]]. Wozu dient ein PAP? Planen Sie die Programme 2.2 bis 2.4 mit einem PAP.
+'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Lernzielkontrolle_Termin_02.pdf</code>
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+| <strong>Tipp 1&thinsp;</strong>
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+| '''Beispiele für Deklarationen:''' <br>
+<syntaxhighlight lang="c" style="background-color: #EFF1C1; font-size:small">
+BAUD_RATE_u32 = 9600;
+const unsigned int AUFLOESUNG_u16 = 1023;
+const float ARDUINO_SPANNUNG_f32  = 5.0;
+const uint8_t DIGITAL_PIN_u8 = 7;
+byte i = 0;      // Zählvariablen können vereinfacht werden
+byte Cnt_u8 = 0; // Alternative
+</syntaxhighlight>
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+|}
+== Tutorial ==
+*[[Software_Planung| Software Planung mit PAP]]
+*[[Header_Beispiel_für_C|Header Beispiel für C]]
+* [https://www.arduino.cc/reference/de/ Arduino Befehlsübersicht]
+* [[Medium:Programmierrichtlinie.pdf|Programmierrichtlinie für C]]
+== Versuchsvorbereitung ==
+# Studieren Sie das Tutorials.
+# Beantworten Sie die Lernzielkontrollfragen.
+# Planen Sie die Software via PAP.
+# Sichern Sie Ihre Unterlagen in SVN.
+== Versuchsdurchführung ==
+=== Aufgabe 2.1: Lernzielkontrolle ===
+Präsentieren Sie Prof. Schneider das Ergebnis der Lernzielkontrolle.
+'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Lernzielkontrolle_Termin_02.pdf</code>
+----
+=== Aufgabe 2.2: Wechselblinker ===
+Zwei Leuchtdioden sollen abwechselnd blinken.
+'''Nützliche Befehle''': <code>pinmode(), digitalWrite(), delay</code>
+'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>Wechselblinker.ino</code>
+{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
+| <strong>Musterlösung&thinsp;</strong>
+|-
+| [https://funduino.de/nr-2-wechselblinker Wechselblinker]
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+=== Aufgabe 2.3: Pulsierende LED ===
+Eine LED soll pulsierend heller und dunkler werden.
+'''Nützliche Befehle''': <code>pinmode(), analogWrite(), delay(), if</code>
+'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>PulsierendeLED.ino</code>
+{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
+| <strong>Musterlösung&thinsp;</strong>
+|-
+| [https://funduino.de/nr-4-pulsierende-led Pulsierende LED]
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+----
+=== Aufgabe 2.4: Licht und Tonsignal ===
+Eine LED und ein Piezo-Lautsprecher sollen kontinuierlich blinken bzw. piepen. Zusätzlich werden in dieser Anleitung auch Variablen verwendet.
+Dieses Mal nutzen wir auch den ersten Programmabschnitt. Hier werden Variablen eingetragen. Das bedeutet, dass sich nach der Festlegung in diesem Bereich hinter einem Buchstaben oder einem Wort für den gesamten folgenden Sketch eine Zahl verbirgt. Bei uns ist die LED an Pin4 angeschlossen und der Piezo-Speaker an Pin5. Damit man die beiden Pins später nicht verwechselt, benennen wir Pin4 und Pin5 einfach um.
+* Was ist der Unterschied zwischen aktiven und passiven Lautsprechern?
+'''Nützliche Befehle''': <code>pinmode(), digitalWrite(), delay()</code>
+'''Arbeitsergebnisse''' in SVN: <code>LichtundTon.ino</code>
+{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
+| <strong>Musterlösung&thinsp;</strong>
+|-
+| [https://funduino.de/nr-3-licht-und-ton Pulsierende LED]
+|-
+|}
+----
+=== Aufgabe 2.5: Nachhaltige Doku ===
+Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (<code>message</code>) in SVN.
+* Wurden die Regeln für den Umgang mit SVN eingehalten?
+* Wurde 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>
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+→ zurück zum Hauptartikel: [[Arduino_Praxiseinstieg_WS_24/25|Arduino Praxiseinstieg]]

Einstieg in die Welt des Arduino: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 12. September 2024, 15:20 Uhr

Inhaltsverzeichnis

Inhalt

Lernziele

Lernzielkontrolle

Tutorial

Versuchsvorbereitung

Versuchsdurchführung

Aufgabe 2.1: Lernzielkontrolle

Aufgabe 2.2: Wechselblinker

Aufgabe 2.3: Pulsierende LED

Aufgabe 2.4: Licht und Tonsignal

Aufgabe 2.5: Nachhaltige Doku

Literatur

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