Angewandte Informatik: Analoge und digitale Ein-und Ausgänge

Autor:	Prof. Dr.-Ing. Schneider
Lektion 3	Business and Systems Engineering, Angewandte Mathematik und Informatik, Übung, Sommersemester
Modulbezeichnung:	BSE-M-2-1.09

Inhalt

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

Lernziele

Nach Durchführung dieser Lektion

• können Sie Quelltext entsprechend der Programmierrichtlinien schreiben.
• einen Taster über eine Iterrupt-Leitung 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)?

Tutorials

• Erste Schritte mit dem MATLAB-Supportpaket für Arduino-Hardware
• Arduino Explorer App
• Erste Schritte mit MATLAB
• Arduino Programmierung mit MATLAB^®
• Wiki-Artikel: Linearpotentiometer
• Wiki-Artikel: Piezo_Lautsprecher
• Wiki-Artikel: Passiver_Lautsprecher
• Studieren Sie den Artikel Interrupt Service Routine.

Versuchsvorbereitung

1. Studieren Sie die Tutorials
2. Versuchen Sie die Lernzielkontrollfragen zu beantworten

Aufgabe 2.1: LED mit MATLAB^® dimmen

Abb. 1: LED und Potentiometer mit dem Arduino verbinden

1. Schließen Sie das Potentiometer an den analogen Eingang des Arduino an.
2. Messen Sie den Weg mittels Simulink.
3. Stecken Sie eine Diode in D11 gegen GND.
4. Dimmen Sie die Diode mit einem MATLAB^®-Skript mittels Potentiometer (vgl. Aufgabe 2).
5. Stellen Sie das Ergebnis als
   1. Digitalwort D
   2. Widerstand in Ω
   3. Helligkeit in %
   4. Strecke in m

dar.

Teillösung 

close all; clc; % Initialisierung
if exist('hArduino')==0
  hArduino = arduino('COM8','Uno'); % Arduino Objekt erzeugen
  disp('Neues Arduino Objekt erzeugt.')
end

nMesswerte = 100;
%% Messschleife
for i=1:nMesswerte
    Spannung = readVoltage(hArduino, 'A0')       % Spannung messen
    writePWMVoltage(hArduino, 'D11', Spannung);   % LED via PWM dimmen
    pause(0.1);
end
clear hArduino

Arbeitsergebnis: dimmeLED.m

Aufgabe 2.2: Taster und Summer

Abb. 2: Verkabelungsplan für taster und Summer

1. Lesen Sie den Taster via D12 ein (vgl. Abb 2).
2. Steuern Sie den Summer bei Tasterdruck via D11 an.
3. Eine rote LED signalisiert die aktive Programmlaufzeit.

Teillösung 

close all; clc; % Initialisierung
if exist('hArduino')==0
    hArduino = arduino('COM8','Uno'); % Arduino Objekt erzeugen
    disp('Neues Arduino Objekt erzeugt.')
end

configurePin(hArduino, 'D12', 'pullup');
nMesswerte = 100;
%% Messschleife
for i=1:nMesswerte
    writeDigitalPin(hArduino, 'D13', 1); % Achtung - System läuft
    speaker_status = readDigitalPin(hArduino, 'D12');
    if speaker_status == 0
        playTone(hArduino, 'D11', 1200, 1);
    else
        % Change duration to zero to mute the speaker
        playTone(hArduino, 'D11', 1200, 0);
    end
end
writeDigitalPin(hArduino, 'D13', 0);
clear hArduino

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