AlphaBot: MATLAB als serieller Monitor

Abb. 1: Lernset - Einsteiger Kit für Arduino

Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul: Praxismodul I
Lehrveranstaltung: Mechatronik, Informatik Praktikum 2, 2. Semester

Aufgabenstatus: In Bearbeitung

Inhalt

• Statische und dynamische Messung mit dem Ultraschallsensor
• Nutzung von MATLAB^® als seriellen Monitor.
• Programmierung und Anwendung eines gleitenden Mittelwertfilters

Lernziele

Nach Durchführung dieser Lektion

• können Sie Debug-Daten speichern und via MATLAB® visualisieren.
• können Sie direkt MATLAB® als seriellen Monitor nutzen.
• können Sie Entfernungen mit dem Ultraschall-Sensor messen.
• können Sie Messwerte in Echtzeit filtern.
• können Sie Software mit einem PAP planen.

Versuchsdurchführung

Aufgabe 3.1: MATLAB^® als serieller Monitor

1. Nutzen Sie MATLAB^® um die Messdaten direkt (live) darzustellen.
2. Planen Sie als ersten Schritt das MATLAB^®-Programm als PAP.
3. Greifen Sie hierzu auf die serielle Schnittstelle zu während der Arduino Daten sendet.
4. Nutzen Sie das Demo DemoDebug2MATLAB im SVN-Verzeichnis.

Nützlich MATLAB^®-Befehle: fopen, feof, fgetl, strfind, isempty, plot, xlabel, ylabel, legend

Arbeitsergebnisse in SVN: zeigeArduinoDaten.pap, zeigeArduinoDaten.m

Aufgabe 3.2: Inbetriebnahme des AlphaBot

1. Arbeiten Sie sich anhand des Wiki-Artikels in den AlphaBot ein. Beachten Sie besonders die Ausrichtung der Akkus. ACHTUNG BRANDGEFAHR!
2. Binden Sie die AlphaBot Bibliothek nach Anleitung in die Arduino IDE ein.
3. Machen Sie sich mit E23_RGB_LED vertraut, so dass Sie jede Zeile erläutern können.
4. Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es.
5. Am Analogport A0 ist das Potentiometer des Erweiterungsborts angeschlossen. Nutzen Sie das Potentiometer, um die Blinkfrequenz der RGB LED zu verändern.
6. Stellen Sie den Wert des Potentiometers an A0 in MATLAB^® live dar.

Arbeitsergebnisse: testeLichtschranke.ino, zeigePotiWert.m

Demos: E23, E24

Aufgabe 3.3: AlphaBot Ultraschall

1. Machen Sie sich mit dem Demon E05_Ultraschall_Entfernungsmessung vertraut, so dass Sie jede Zeile erläutern können.
2. Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es.
3. Lesen Sie die Messwerte des Ulrtraschallsensors aus.
4. Stellen Sie den Wert des Ultraschallsensors in MATLAB^® live dar.

Lernzielkontrollfragen:

• An welchen Pins sind Trigger und Echo angeschlossen? Wie lässt sich das anpassen?
• Was ist ein Interrupt und wozu dient er?
• Wozu dient die Funktion attachInterrupt()?
• Was ist bei der Verwendung von Interrupts zu beachten?
• Welche Pins sind beim Arduino interruptfähig?

Arbeitsergebnisse in SVN: messeUltraschall.ino, zeigeUltraschall.m

Demo: E05

Aufgabe 3.4: Glättung der Ultraschallmessung

1. Nutzen Sie Ihre Ergebnisse aus Aufgabe 2.3 um die Messwerte in Echtzeit zu glätten.
2. 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:

1. Wurde das Signalrauschen geglättet?
2. Ist das gefilterte Signal verzögert?
3. Welchen Einfluss haben die Filterparameter?
4. Wie verhalten sich die gefilterten Signal bei Ausreißern?

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 der Arduino IDE
• Arduino: Interrupts
• HSHL-Wiki: Ultraschallsensor HC-SR04

Demos

• SVN: E05_Ultraschall_Entfernungsmessung
• SVN: E23_RGB_LED
• SVN: E24_Servo_Knop

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