Bibliografische Information der Deutschen Bibliothek
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Calliope ist eine Marke der Calliope gemeinnützige GmbH mit Sitz in Berlin, Deutschland.
Dies ist kein offizielles Calliope-Produkt. Nicht von Calliope gemeinnützige GmbH genehmigt oder mit Calliope verbunden.
Für die Abdruckgenehmigungen der Darstellungen des Calliope mini auf dem Umschlag und im Innenteil dankt der Verlag der Calliope gemeinnützige GmbH, www.calliope.cc (Copyright: Jörn Alraun)
© 2018 Franzis Verlag GmbH, 85540 Haar bei München
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Produktmanagement: Richard von Korff Schmising
Satz: DTP-Satz A. Kugge, München
art & design: www.ideehoch2.de
eISBN 978-3-645-22433-8
1Erste Schritte mit dem Calliope mini
Was ist wo? – Kontakte, Sensoren etc.
Stromversorgung, USB und mitgelieferte Teile
Den Calliope mini zum ersten Mal einschalten
Den Calliope mini am PC anschließen
Das erste Programm für den Calliope mini
2Der Editor PXT für „echte“ Programme
Programm auf den Calliope mini herunterladen
Fertige Symbole sind schneller
3Spielwürfel
4Farblichteffekte mit der RGB-LED
5Lauflicht
6Noch ein Lichteffekt
7Zähler
81x1-Trainer
9Zahlenraten
10Stimmungsanzeiger mit Musik
11Sensorkontakte in den Ecken
So funktionieren die Sensorkontakte
12Mobiles Erdungsmessgerät
13Discolicht-Steuerpult
14Magic-8-Ball – die magische Billardkugel
Magic-8-Ball mit gezinkter Kugel
Es geht noch unauffälliger
15Thermometer und Lichtstärkemessung
Lichtstärke mit dem Helligkeitssensor messen
16Alarmanlage für den Calliope mini
17Space Invaders
18Eierlaufen
19Die beiden grünen LEDs anschließen
So funktionieren LEDs
20Reaktionsspiel mit den beiden grünen LEDs
21Geheime Botschaften per Funk übertragen
22Der NEPO-Editor von Open Roberta
Wichtige Unterschiede zwischen NEPO-Editor und PXT-Editor
So arbeiten Funktionen im NEPO-Editor
23FAQ
Wie kann ich das Demospiel zurück auf den Calliope mini bringen?
Wenn nichts mehr geht: Firmware neu installieren
Der Calliope mini ist eine Experimentierplatine, die sich sehr einfach programmieren lässt. Sie wurde ursprünglich für den Schulunterricht entwickelt, lässt sich aber auch für viele andere Experimente und Spiele einsetzen.
Natürlich ist der Calliope mini nicht die erste programmierbare Platine. Bis vor einigen Jahren war die Programmierung von Mikrocontrollern und Einplatinencomputern nur etwas für Ingenieure. Erst die bekannten Platinen Raspberry Pi und Arduino machten diese Technik für jeden verständlich.
Im Gegensatz zum Raspberry Pi ist der Calliope mini kein wirklicher Computer, sondern eine Mikrocontrollerplatine, die einfach ein einziges Programm abarbeitet, das vorher auf dem PC erstellt und dann per USB-Kabel übertragen wurde. Damit ist er vergleichbar mit dem Arduino und auch ähnlich leicht zu programmieren. Genauer gesagt, handelt es sich um einen Nordic NRF51822, einen ARM-Cortex-M0-32-Bit-Prozessor mit 16 KB RAM und 256 KB Flash-Speicher.
Was den Calliope mini so besonders macht, sind die vielen Zusatzteile, die bereits fest angebaut sind: ein Feld mit 25 LEDs, zwei Taster, eine RGB-LED für bunte Farben, ein Lautsprecher, ein Bewegungssensor und vieles mehr. Alle diese Teile müsste man beim Arduino erst zusätzlich anschließen.
Das Bild auf der rechten Seite zeigt die zahlreichen Anschlüsse des Calliope mini. Am häufigsten werden die beiden Taster und die sechs Kontakte in den Ecken genutzt. Hier kannst du mit einem Krokodilklemmenkabel oder einfach mit einem angeknoteten Draht elektronische Bauteile anschließen. Die mit dem Touch-Symbol gekennzeichneten Anschlüsse können auch durch Berührung mit dem Finger geschaltet werden.
BBC MICRO:BIT
Der Calliope mini hat seine Vorfahren in England. Der britische Fernsehsender BBC ließ eine Mikrocontrollerplatine für Schüler entwickeln. Dieser BBC micro:bit verfügt über weitgehend gleiche Hardware, die gleiche LED-Matrix sowie ähnliche Anschlüsse und Sensoren. Die Editoren zum Programmieren des Calliope mini wurden wie die Hardware vom BBC micro:bit übernommen. Die Software ist noch nicht komplett übersetzt, an einigen Stellen tauchen weiterhin die englischen Originaltexte auf. Wundere dich nicht, wenn in seltenen Meldungen auch noch der Name BBC micro:bit steht.
Die Anschlüsse und Bedienelemente des Calliope mini. (Bild: Calliope gGmbH, Lizenz: CC-BY-SA)
Die meisten selten gebrauchten Anschlüsse sind nur Löcher in der Platine. Um hier etwas anzuschließen, lötest du am besten eine Stiftleiste in die Löcher, auf der dann Leitungen angeschlossen werden können. LEDs und andere einfache Bauelemente kannst du auch direkt in die Löcher stecken und die Anschlussdrähte leicht biegen, damit es keinen Wackelkontakt gibt. Diese Anschlüsse werden nur für zwei Programme am Ende des Buchs verwendet.
Der Calliope mini braucht Strom wie jedes elektronische Gerät. Dafür gibt es zwei Möglichkeiten:
Du kannst den mitgelieferten Batteriekasten an dem weißen Batterieanschluss anschließen. Mit einem kleinen Schalter am Batteriekasten lässt sich die Stromversorgung ein- und ausschalten, ohne dass man die Steckverbindung lösen muss.
Oder du versorgst den Calliope mini über ein USB-Kabel mit Strom. Schließe das Kabel an einem USB-Anschluss des PCs an. Über dieses Kabel überträgst du auch eigene Programme vom PC auf den Calliope mini. Verwende am besten das mitgelieferte extra kurze Kabel. Bei längeren Kabeln kann es in seltenen Fällen zu Übertragungsfehlern zwischen PC und Calliope mini kommen. Die meisten USB-Kabel von Smartphones funktionieren aber ebenfalls ohne Probleme.
Neben der Calliope-mini-Platine selbst sind noch einige weitere nützliche Bauteile im Lieferumfang enthalten.
Dieser Kasten dient der Stromversorgung des Calliope mini, ohne dass dieser am PC angeschlossen sein muss.
Stecke die beiden Batterien in den Batteriekasten. Achte dabei auf die richtige Richtung.
Mit dem USB-Kabel verbindest du den Calliope mini mit dem PC, um Programme zu übertragen. Außerdem kann der Calliope mini über den USB-Anschluss eines PCs mit Strom versorgt werden.
Mit diesen Kabeln kannst du Münzen, Löffel oder andere Gegenstände aus Metall als Sensorkontakte benutzen. Klemme dazu die eine Krokodilklemme an den Gegenstand, die andere an eine der sechs Kontaktflächen in den Ecken des Calliope mini.
Aus dem elektrisch leitfähigen Metallpapier kannst du Sensorkontakte basteln und irgendwo aufkleben. Verbinde sie dann mithilfe von Krokodilklemmenkabeln mit dem Calliope mini.
Auch aus Knete lassen sich Sensorkontakte bauen, da sie den Strom etwa genauso gut leitet wie die menschliche Haut. Ein Stück Knete bietet eine größere Kontaktfläche mit der Hand als ein einfacher Draht. Dadurch kommt es beim Anfassen nicht so leicht zu einem Wackelkontakt.
Auf dem Calliope mini sind LEDs aufgebaut, mit denen sich unterschiedliche Informationen anzeigen lassen. Mit den beiden zusätzlichen LEDs kannst du Experimente durchführen, die zeigen, wie man weitere Elektronik an den Calliope mini anschließt.
Irgendetwas zum ersten Mal zu tun ist immer spannend. Das gilt auch für den Calliope mini. Bevor du ihn zum ersten Mal an den PC anschließt, stecke erst einmal die Batterien in den Batteriekasten, achte darauf, dass der Schalter auf OFF steht, und schließe den Batteriekasten am Batterieanschluss des Calliope mini an. Stelle dann den Schalter auf ON.
Die gelbe LED zeigt, dass der Calliope mini eingeschaltet ist. Nach wenigen Sekunden begrüßt der Calliope mini dich mit der Laufschrift Hallo.
Es erscheint kurz ein A in der Anzeige. Danach blinkt ein Pfeil nach links. Drücke die linke Taste (A), auf die der Pfeil zeigt.
Es erscheint kurz ein B in der Anzeige. Danach blinkt ein Pfeil nach rechts. Drücke die rechte Taste (B), auf die der Pfeil zeigt.
Es erscheint die Laufschrift A+B in der Anzeige. Danach blinkt ein Doppelpfeilsymbol. Drücke beide Tasten gleichzeitig. In den weiteren Abbildungen zeigen wir nur noch die LED-Matrix, nicht mehr die ganze Calliope-mini-Platine.
Als Nächstes erscheint die Laufschrift SCHUETTELN!. Schüttele den Calliope mini, bis ein Häkchen erscheint und danach die Laufschrift SUPER!.
Nun blinkt ein Herz, und die RGB-LEDs leuchten in verschiedenen Farben.
DEMOPROGRAMM NEU STARTEN
Um das Demoprogramm noch mal von vorne ablaufen zu lassen, brauchst du die Stromversorgung nicht zu trennen. Drücke einfach kurz auf die Reset-Taste oben neben dem USB-Anschluss. Diese Taste startet immer das auf dem Calliope mini installierte Programm.
Nach ein paar weiteren Blinksymbolen leuchtet die Ziffer 1 in der Anzeige.
Die Taste (B) zählt schrittweise nach oben, die Taste (A) mit jedem Drücken einen Schritt nach unten. Auf diese Weise kannst du vier verschiedene Spiele auswählen. Schüttele den Calliope mini, um das ausgewählte Spiel zu starten. Das mitgelieferte quadratische Heftchen erklärt die vier Spiele.
Schließe den Calliope mini mit dem mitgelieferten USB-Kabel an einem freien USB-Anschluss deines PCs an. Beim ersten Mal wird automatisch ein Treiber installiert, damit der Calliope mini in Zukunft als Laufwerk im Windows-Explorer erscheint.
Nachdem der Treiber installiert ist, findest du den Calliope mini im Windows-Explorer bei den Laufwerken unter dem Namen MINI mit einem bisher nicht verwendeten Laufwerkbuchstaben.
Auf dem Calliope mini sind zwei Dateien bereits vorinstalliert. Bitte verändere oder lösche diese Dateien NIE, auch wenn du sie auf den ersten Blick vielleicht nicht brauchst.
DETAILS.TXT – Technische Informationen zum Calliope mini. Diese Datei ist wichtig, sollte der Calliope mini einmal nicht mehr funktionieren.
MINI.HTM – Ein Doppelklick auf diese Datei startet den auf dem PC installierten Browser und führt dich direkt zu calliope.cc. Dabei wird automatisch die eindeutige ID deines Calliope mini übergeben, was beim Veröffentlichen von Programmen wichtig ist.
Um den Calliope mini zu programmieren, brauchst du keine Programme zu installieren. Alles, was du brauchst, kannst du direkt über einen Webbrowser auf dem PC aufrufen. Klicke dazu oben auf der Seite calliope.cc auf den Link Editor.
WINDOWS 10, 8.1 ODER 7
Alle Abbildungen in diesem Buch werden mit Windows 10 gemacht. Das Programmieren auf dem Calliope mini funktioniert aber auch mit Windows 7 und Windows 8.1. Dann sehen einige Fenster etwas anders aus. Windows Vista, Windows XP und ältere Windows-Versionen werden nicht unterstützt.
Bis jetzt gibt es drei verschiedene Programmeditoren für den Calliope mini, auf calliope.cc/editor werden sie kurz vorgestellt.
Calliope mini Editor – Der einfachste Editor vermittelt einen Eindruck davon, wie man den Calliope mini programmiert, bietet aber nur sehr wenige Möglichkeiten.
PXT – Ein umfangreicher Editor von Microsoft mit vielen Funktionen, den wir in diesem Buch für diverse Programmierprojekte nutzen. Der PXT-Editor enthält einen Simulator, auf dem du sofort sehen kannst, was ein Programm macht, auch ohne es auf die Calliope-mini-Platine übertragen zu müssen.
Open Roberta Lab – Die Programmiersprache NEPO und das Open-Roberta-Projekt des bekannten Fraunhofer-Instituts gab es schon vor dem Calliope mini. Dieser Editor unterstützt auch andere Hardware und bietet noch im Bereich der Mathematik und höherer Programmiertechniken, wie Listen und Funktionen, mehr Möglichkeiten als der PXT-Editor.
Alle Editoren haben eine wichtige Gemeinsamkeit: Du musst weder Programmcode schreiben noch dafür erst mühsam die Syntax (Wörter und Grammatik) einer Programmiersprache lernen. Du kannst die Programme direkt im Browser mit der Maus aus vorgegebenen Blöcken zusammenbauen und dann auf den Calliope mini übertragen.
Auf der Seite miniedit.calliope.cc