Angewandte Informatik: Analoge und digitale Ein-und Ausgänge

Abb. 1: Linearpotentiometer

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 MATLAB

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: LED mit MATLAB^® dimmen

Abb. 2: LED und Potentiometer mit dem Arduino verbinden

Abb. 3: Helligkeit steuern über PWM

1. Schließen Sie das Linearpotentiometer (vgl. Abb. 1) an deb analogen Eingang A0 des Arduino an.
2. Messen Sie den Verfahrweg des Potentiometers.
3. Schließen Sie eine Diode mit 100 Ω Vorwiderstand gegen GND an einen PWM-fähigen Digitaleingang (z. B. D11~).
4. Dimmen Sie die Diode mit einem MATLAB^®-Skript mittels Potentiometer.
5. Stellen Sie nachfolgende Ergebnis dar:
   1. Digitalwort D
   2. Widerstand in Ω
   3. Helligkeit in %
   4. Strecke in cm

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

Tipp 1  Die LED benötigt einen 100 Ω Vorwiderstand, damit Sie nicht kaputt geht (Farbcode: Braun-Schwarz-Braun). Das lange Beinchen der Diode ist Plus (+) und das Kurze Minus (-, GND). Die PWM-fähigen Ports sind mit ~ markiert. Nehmen Sie beispielsweise Digitalport 11~.

Arbeitsergebnis: dimmeLED.m

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