Arduino: Taster auswerten und LEDs ansteuern

Abb. 1: Pulsierende LED

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

Inhalt

• Programmierrichtlinien
• Taster mittels Arduino auslesen, entprellen, Pull-Up/Pull-Down-Widerstand
• Zähler inkrementieren
• switch..case-Verzweigung
• Ansteuerung einer RGB-LED

Lernziele

Nach Durchführung dieser Lektion

• können Sie Quelltext entsprechend der Programmierrichtlinien schreiben.
• einen Taster einlesen und entprellen.
• können Sie mittels Taster und switch..case-Verzweigung eine LED in verschiedenen Helligkeiten ansteuern
• eine RGB-LED in verschiedenen Farben ansteuern.

Lernzielkontrolle

1. Wurde der Taster erfolgreich eingelesen und entprellt?
2. Wozu benötigt man einen Pull-Up/Pull-Down-Widerstand?
3. Wurde der Quelltext durch Header und Kommentare aufgewertet?
4. Welche Möglichkeiten gibt es einen Zähler zu in-/dekrementieren?
5. Wurde in Aufgabe 3.3 ein switch...case verwendet?
6. Welche Version der RGB-LED haben Sie verwendet (gemeinsame Anode oder Kathode)?
7. Wurden jedes Programm mittels PAP geplant?
8. Wurde auf magic numbers verzichtet?
9. Wurde die Programmierrichtlinie eingehalten?

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_03.pdf

Musterlösung 1 

• Studieren Sie den Artikel Interrupt Service Routine.
• SVN: DemoInterrupt.ino

Musterlösung 2 

Lösung 2 - millis(): Beispiel, wie man einen Taster entprellt.

Tutorials

• Arduino Befehlsübersicht
• Funduino: Taster am Arduino
• Funduino: RGB LED ansteuern
• Schalter entprellen mit Interrupt Service Routine

Demo

SVN: DemoInterrupt.ino

Versuchsvorbereitung

1. Studieren Sie den Artikel Interrupt Service Routine.
2. Studieren Sie das Demo SVN: DemoInterrupt.ino.
3. Studieren Sie das Tutorials.
4. Studieren Sie die Programmierrichtlinie.
5. Planen Sie die Software via PAP.
6. Beantworten Sie die Lernzielkontrollfragen.
7. Sichern Sie Ihre Unterlagen in SVN.

Versuchsdurchführung

Aufgabe 3.1: Lernzielkontrolle

Präsentieren Sie Prof. Schneider das Ergebnis der Lernzielkontrolle.

Arbeitsergebnisse in SVN: Lernzielkontrolle_Termin_03.pdf

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Aufgabe 3.2: Eine LED per Tastendruck aktivieren

Eine LED soll für 5 Sekunden leuchten, wenn ein Taster betätigt wurde.

Nützliche Befehle: pinmode(), digitalRead(), digitalWrite(), delay, if..else

Arbeitsergebnisse in SVN: TasterSchaltetLED.ino

Musterlösung 

Eine LED per Tastendruck aktivieren

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Aufgabe 3.3: Auf Knopfdruck dimmen

Ein Taster dimmt eine LED:

1. Tastendruck: an, 100% Lichtleistung
2. Tastendruck: an, 50% Lichtleistung
3. Tastendruck: aus 0%

Nützliche Befehle: pinmode(), analogWrite(), delay(), switch..case

Arbeitsergebnisse in SVN: dimmeLED.ino

Tipp 1 

Nutzen Sie Ausgangsprogramm PulsierendeLED.ino aus Aufgabe 2.3 und nutzen Sie den Hardwareaufbau aus Aufgabe 3.2.

Tipp 2  Eine Anleitung zur Verwendung von switch..case findet sich in der Arduino-Dokumentation.

Demo-Quelltext DemoSwitchCase

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// Modul           : DemoSwitchCase                                           *
//                                                                            *
// Datum           : 17.10.2022                                               *
//                                                                            *
// Funktion        : Demo für eine switch...case-verzweigung                  *
//                                                                            *
// Implementation  : Arduino IDE vers. 2.0.0                                  *
//                                                                            *
// Hardware        : Arduino UNO R3                                           *
//                                                                            *
// Author          : (c) 2022, Dr. Ulrich Schneider                           *
//                                                                            *
// Letzte Änderung : 17.10.2022                                               *
//                                                                            *
//*****************************************************************************
byte Cnt_u8 =0;              // Zählvariable wird angelegt und initialisiert

void setup() {
  Serial.begin(9600);        // Seriellen Monitor initialisieren, 9600 Baud
}
void loop() {
Cnt_u8++;                    // Zähler inkrementieren
if (Cnt_u8>2) Cnt_u8=0;      // Überlauf ab 2: 012012...
switch (Cnt_u8)
{
case 0:
  Serial.println("Fall 0");
  break;
case 1:
  Serial.println("Fall 1");
  break;
case 2:
  Serial.println("Fall 2");
  break;
default:
  // wird in diesem Beispiel nicht erreicht
  break;
}
delay(500); // ms für die Darstellung
}
end;

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Aufgabe 3.4: Ansteuerung einer farbigen LED

Eine RGB-LED soll in verschiedenen Farben leuchten. Auf Druck des Tasters soll die RGB-LED in folgenden Modi betrieben werden:

1. Weiß
2. Rot
3. Blau
4. Grün
5. Langsamer Übergang durch das gesamte Farbspektrum (Einschlaflicht)

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

Arbeitsergebnisse in SVN: steureFarbigeLED.ino

Musterlösung 

RGB-LED ansteuern

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Aufgabe 3.5: Nachhaltige Doku

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

• Wurden die Regeln für den Umgang mit SVN eingehalten?
• Wurde die Programmierrichtlinie 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

Tutorials

• Arduino Befehlsübersicht
• Funduino: Taster am Arduino
• Funduino: RGB LED ansteuern
• Schalter entprellen mit Interrupt Service Routine

Demo

SVN: DemoInterrupt.ino

FAQ

• Muss ich die Lösungen selbst programmieren? Ja, nur Eigenleistung wird bewertet.
• Darf ich die Musterlösung 1:1 kopieren und als meine Leistung ausgeben? Nein, das ist ein Plagiat und wird als Täuschungsversuch gewertet.

Literatur

1. Brühlmann, T.: Arduino Praxiseinstieg. Heidelberg: mitp, 4. Auflage 2019. ISBN 978-3-7475-0056-9. URL: HSHL-Bib, O'Reilly-URL
2. Brühlmann, T.: Sensoren im Einsatz mit Arduino. Frechen : mitp Verlag, 1. Auflage 2017. ISBN: 9783958451520. URL: HSHL-Bib, O'Reilly
3. Snieders, R.: ARDUINO lernen. Nordhorn: 8. Auflage 2022. URL: https://funduino.de/vorwort
4. Schneider, U.: Programmierrichtlinie für für die Erstellung von Software in C. Lippstadt, 1. Auflage 2022. PDF-Dokument (212 kb)

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