Arduino: Programmier-Challenge II WS 25/26: Unterschied zwischen den Versionen

Aus HSHL Mechatronik
Zur Navigation springen Zur Suche springen
Die Seite wurde neu angelegt: „Kategorie:Arduino thumb|rigth|350px|Abb. 1: Programmier-Challenge II {| class="wikitable" |- | '''Autor:''' || Prof. Dr.-Ing. Schneider |- | '''Modul:''' || Praxismodul I |- | '''Lektion 7:''' || Mechatronik, Informatikpraktikum, 1. Semester |- | '''Datum:''' || 15.01.25 |- | '''Bearbeitungsdauer:''' || 60 Minuten |} = HINWEIS = Dies ist die Aufgabe aus dem Vorjahr für Sie als Orientierun…“
 
 
(12 dazwischenliegende Versionen desselben Benutzers werden nicht angezeigt)
Zeile 1: Zeile 1:
[[Kategorie:Arduino]]
[[Kategorie:Arduino]]
[[Datei:Ham02.jpg|thumb|rigth|350px|Abb. 1: Programmier-Challenge II]]
[[Datei:PTC.jpg|thumb|rigth|300px|Abb. 1: Programmier-Challenge II]]
{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
|-
|-
Zeile 7: Zeile 7:
| '''Modul:''' || Praxismodul I
| '''Modul:''' || Praxismodul I
|-
|-
| '''Lektion 7:'''  || Mechatronik, Informatikpraktikum, 1. Semester
| '''Lektion 14:'''  || Mechatronik, Informatikpraktikum, 1. Semester
|-
|-
| '''Datum:'''  || 15.01.25
| '''Datum:'''  || 13.01.26
|-
|-
| '''Bearbeitungsdauer:'''  || 60 Minuten
| '''Bearbeitungsdauer:'''  || 60 Minuten
|}
|}
= HINWEIS =
Dies ist die Aufgabe aus dem Vorjahr für Sie als Orientierung für Format und Umfang. Die Aufgaben erscheinen am Prüfungstag.


== Inhalt ==
== 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.
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.
→ [[Arduino: Programmier-Challenge II WS 25/26 - Gruppe B|Hier]] geht es zur Prüfung von Gruppe B.


== Vorbereitung ==
== Vorbereitung ==
Zeile 25: Zeile 24:
* Üben Sie das Planen der Software mit dem PAP-Designer. Bereiten Sie sich ein Template für die Arduino Programmierung vor.
* 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.
* Nutzen Sie die Funktionen aus den vorherigen Lektionen. Schreiben Sie nicht alles neu. Wenden Sie das Gelernte an.
==Einleitung==
Sie haben den Auftrag einen Temperaturmesssystem zu entwickeln, welches die Temperatur mittels Zeigerinstrument anzeigt. Entwickeln Sie einen Prototyp mit Ihrem Arduino-Baukasten. Die Anforderungen an Ihr System sind in Tabelle 1 aufgeführt.


== Anforderungen ==
== Anforderungen ==
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Anforderungen Gruppe A - 10:00 Uhr - Kühlschrank-Wächter mit LDR&thinsp;</strong>
|-
| Entwickeln Sie eine Kühlschrank-Wächter, der einen schrillen Warnton gibt, wenn die Kühlschranktür zu lange geöffnet ist.
|-
|
{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
|+ style="text-align:left;"| Tabelle 1: Kühlschrank-Wächter mit LDR
|+ style="text-align:left;"| Tabelle 1: Temperaturmesssystem mit PTC
|-
|-
! Req. !! Beschreibung !! Priorität
! Req. !! Beschreibung !! Priorität
|-
|-
| 1 || Das System muss die Helligkeit im Kühlschrank mittels [[Fotowiderstand_LDR|LDR]] messen. || 1
| 1 || Das System muss die Temperatur mittels [[PTC_Temperatursensor_KTY_81-210|PTC KTY 81-210]] messen. || 1
|-
|-
| 2 || Geht das Licht im Kühlschrank an, muss die Zeit gemessen werde, während die Kühlschrankttür geöffnet ist. Nach einer Zeit > 5&thinsp;s muss ein Warnton ertönen.|| 1
| 2 || Die Temperatur muss auf ± 0,5°C genau angezeigt werden. || 1
|-
|-
| 3 || Bei Dunkelheit (Tür geschlossen) muss der Warnton sofort verstummen. || 1
| 3 || Die Temperatur muss mittels [[Schrittmotor_28BYJ-48_mit_ULN2003_Treiberplatine|Schrittmotor 28BYJ-48]] auf einer Skala angezeigt werden. || 1
|-
|-
| 4 || Die Sensorwerte müssen geeignet gefiltert werde, so dass keine Fehlmessung ausgelöst wird.|| 2
| 4 || Die Sensormesswerte müssen mit einem rekursiven Tiefpass gefiltert werde, so dass die Anzeige nicht rauscht/zappelt.|| 1
|-
|-
| 5 || Mit einem Taster/Schalter muss sich der Kühlschrank-Wächter ein- und ausschalten lassen.|| 1
| 5 || Zwischen muss 18&thinsp;°C und 28&thinsp;°C ausschließlich eine grüne LED leuchten.|| 1
|-
|-
| 6 || Der Taster/Schalter muss via Interrupt entprellt werden. || 1
| 6 || Ab einer Temperatur > 28&thinsp;°C muss ausschließlich die rote LED leuchten. || 1
|-
| 7 || Die Helligkeit und das Alarmbit müssen im seriellen Monitor im Format <code>Zeit: Helligkeit - Alarmbit</code> angezeigt werden.   || 1
|}
|-
|-
| 7 || Unter einer Temperatur < 18&thinsp;°C muss ausschließlich die blaue LED leuchten. || 1
|}
|}


{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Anforderungen Gruppe B - 12:00 Uhr - Eisfach-Wächter mit NTC&thinsp;</strong>
|-
| Entwickeln Sie eine Eisschrank-Wächter, der einen schrillen Warnton gibt, wenn die Eisfachtür nicht korrekt geschlossen.
|-
|
{| class="wikitable"
|+ style="text-align:left;"| Tabelle 2: Anforderungen Eisfach-Wächter mit NTC
|-
! Req. !! Beschreibung !! Priorität
|-
| 1 || Das System muss die Temperatur im Kühlschrank mittels [[Temperatursensor_NTC_MF58_3950_B|NTC]] messen. || 1
|-
| 2 || Übersteigt die Temperatur einen Schwellwert, wird der Alarm ausgelöst. || 1
|-
| 3 || Der Alarm muss beendet werden, wenn der Schwellwert um 5&thinsp;°C unterschritten wird (Schwellwerthysterese). || 1
|-
| 4 || Die Sensorwerte müssen geeignet gefiltert werde, so dass keine Fehlmessung ausgelöst wird. || 2
|-
| 5 || Mit einem Taster/Schalter muss sich der Eisfach-Wächter ein- und ausschalten lassen. || 1
|-
| 6 || Der Taster/Schalter muss via Interrupt entprellt werden. || 1
|-
| 7 || Die Temperatur und das Alarmbit müssen im seriellen Monitor im Format <code>Zeit in s: Temperatur - Alarmbit</code> angezeigt werden.  || 1
|}
|-
|}
== Durchführung ==
== Durchführung ==


Zeile 95: Zeile 62:
Sichern Sie das Zustandsdiagramm in dern ersten 15 Minuten der Challenge in SVN.
Sichern Sie das Zustandsdiagramm in dern ersten 15 Minuten der Challenge in SVN.


'''Arbeitsergebnis''': <code>Waechter.pap</code>
'''Arbeitsergebnis''': <code>Temperaturmessung.pap</code>
----
----


Zeile 101: Zeile 68:
Setzen Sie die geplante Software 1:1 mit der Arduino IDE um. Das Programm muss die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllen.
Setzen Sie die geplante Software 1:1 mit der Arduino IDE um. Das Programm muss die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllen.


'''Arbeitsergebnis''': <code>Waechter.ino</code>
'''Arbeitsergebnis''': <code>Temperaturmessung.ino</code>
----
----


Zeile 185: Zeile 152:
|-
|-
|  || '''Summe:''' || '''10'''
|  || '''Summe:''' || '''10'''
|}
== Zeitvorschlag ==
{| class="wikitable"
|+ style = "text-align: left"|Tabelle 4: Vorschlag für die Zeiteinteilung
|-
! Uhrzeit !! Aufgabe
|-
|-
|   || '''Bonus''' || '''5'''
| 08:15 || Einführung
|-
| 08:30 || Prüfungsstart mit PAP (7.1)
|-
| 08:45 || PAP Abgabe (7.1) & Umsetzung (7.2)
|-
| 09:30 || Anforderungen prüfen (7.3) & Commit in SVN (7.4)
|-
| 09:45 || Prüfungsende
|}
|}
== 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.
----
→ 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_24/25|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_24/25|14]]<br>
→ zurück zum Hauptartikel: [[Arduino_Praxiseinstieg_WS_24/25|Arduino Praxiseinstieg]]


----
----
→ 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_WS_25/26|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_25/26|14]]<br>
→ 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_WS_25/26|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_25/26|14]]<br>
→ zurück zum Hauptartikel: [[Arduino_Praxiseinstieg_WS_25/26|Arduino Praxiseinstieg]]
→ zurück zum Hauptartikel: [[Arduino_Praxiseinstieg_WS_25/26|Arduino Praxiseinstieg]]<br>
→ Haben Sie Fragen? [[Informatik Praktikum FAQ]]<br>

Aktuelle Version vom 15. Januar 2026, 08:32 Uhr

Abb. 1: Programmier-Challenge II
Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul: Praxismodul I
Lektion 14: Mechatronik, Informatikpraktikum, 1. Semester
Datum: 13.01.26
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.

→ Hier geht es zur Prüfung von Gruppe B.

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

Sie haben den Auftrag einen Temperaturmesssystem zu entwickeln, welches die Temperatur mittels Zeigerinstrument anzeigt. Entwickeln Sie einen Prototyp mit Ihrem Arduino-Baukasten. Die Anforderungen an Ihr System sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Anforderungen

Tabelle 1: Temperaturmesssystem mit PTC
Req. Beschreibung Priorität
1 Das System muss die Temperatur mittels PTC KTY 81-210 messen. 1
2 Die Temperatur muss auf ± 0,5°C genau angezeigt werden. 1
3 Die Temperatur muss mittels Schrittmotor 28BYJ-48 auf einer Skala angezeigt werden. 1
4 Die Sensormesswerte müssen mit einem rekursiven Tiefpass gefiltert werde, so dass die Anzeige nicht rauscht/zappelt. 1
5 Zwischen muss 18 °C und 28 °C ausschließlich eine grüne LED leuchten. 1
6 Ab einer Temperatur > 28 °C muss ausschließlich die rote LED leuchten. 1
7 Unter einer Temperatur < 18 °C muss ausschließlich die blaue LED leuchten. 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: Temperaturmessung.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: Temperaturmessung.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

Zeitvorschlag

Tabelle 4: Vorschlag für die Zeiteinteilung
Uhrzeit Aufgabe
08:15 Einführung
08:30 Prüfungsstart mit PAP (7.1)
08:45 PAP Abgabe (7.1) & Umsetzung (7.2)
09:30 Anforderungen prüfen (7.3) & Commit in SVN (7.4)
09:45 Prüfungsende

→ Termine 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
→ zurück zum Hauptartikel: Arduino Praxiseinstieg
→ Haben Sie Fragen? Informatik Praktikum FAQ

Abgerufen von „https://wiki.hshl.de/wiki/index.php?title=Arduino:_Programmier-Challenge_II_WS_25/26&oldid=146047“