Arduino für Kids
Erik Schernich
Erik Schernich
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ISBN 978-3-95845-582-5
2. Auflage 2017
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Lektorat: Katja Völpel
Fachkorrektorat: Thomas Brühlmann
Sprachkorrektorat: Petra Heubach-Erdmann
Covergestaltung: Christian Kalkert
Bilder: Alle Schaltpläne wurden mit Fritzing erstellt.
electronic publication: III-satz, Husby, www.drei-satz.de
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In der 1. Auflage befand sich die Materialliste am Ende der Einleitung. Da diese von vielen Lesern übersehen wurde, ist diese nun in einen Anhang ausgegliedert worden.
Arduino Uno, Arduino Leonardo (nur für das 9. Kapitel)
ein Ethernetshield (nur 8. Kapitel)
mindestens ein Breadboard
verschiedenfarbige LEDs (bspw. fertig gemischte Packungen)
ca. 3 mehrfarbige LEDs (bspw. in rot, grün, blau, besitzen 4 Pins)
diverse Widerstände (gibt es fertig als gemischtes Set zu kaufen)
diverse Jumper (= Verbindungskabel, ebenfalls als Set mit verschiedenen Längen erhältlich)
mehrere Buttons (bspw. 10 Stück)
ca. 3 Fotowiderstände
ein Piezolautsprecher (lässt sich auch aus einem recht alten PC-Gehäuse ausbauen)
zwei DC-Motoren
ein Servomotor
mehrere Transistoren (beide Bauarten, lassen sich ebenfalls im Set kaufen)
ein L293D-Treiber (für die Ansteuerung eines Motors)
ein LC-Display (kurz LCD genannt, muss über den Hd44780-Controller verfügen, s. 6. Kapitel)
ein Multimeter
Lötkolben mit Lötzinn
ein Holzbrett
ein Stück Draht
eine Heißklebepistole
und der Vollständigkeit halber auch einen gewöhnlichen PC zum Ausführen der IDE
Wo stellt man das verwendete Arduino-Board ein?
Wozu dienen bool-Variablen?
Welche Schleifenart hast du kennengelernt?
Was bewirkt die Funktion millis()?
Tools|Board
Zum Speichern der logischen Werte (true/false)
Die while-Schleife
Zeiterfassung seit dem Start des Arduinos
Wo kann man die Übertragungsraten ablesen?
Unten rechts am Terminal
Wie heißt der erste Sensor dieses Kapitels?
Nenne die Beine eines Transistors.
Welcher Stromkreis muss geschlossen sein, um den anderen zu schalten?
Welcher Schaltkreis verstärkt den anderen?
Fotowiderstand
Collector, Emittor, Basis
Emitter-Basis, dann schaltet Collector-Emitter
Emitter-Basis verstärkt den Stromkreis Emitter-Collector
Welchen Motor steuert man mit/in Gradzahlen?
Ist AC Gleich- oder Wechselstrom?
Um wie viel Grad lässt sich ein normaler Servo drehen?
Kann man einen DC-Motor auch gezielt ansteuern?
Was ist eine Sekundenuhr?
Einen Servo
AC ist die Abkürzung für Wechselstrom.
180°
Ja, aber dazu braucht man spezielle Schaltungen.
Eine Uhr, die in Sekunden zählt.
Wofür ist eine Dokumentation gut?
Kann eine Dokumentation sehr kurz ausfallen?
Welche Funktion hat der letztere Quellcode dieses Kapitels?
Damit man später verstehen kann, wie ein Programm funktioniert (als Autor oder auch als Nicht-Autor).
Wenn das Programm sehr kurz ist, kann auch die Dokumentation sehr kurz sein.
Ein Programm, mit einer Funktion zur Logdaten-(Protokoll-)Erstellung
Wofür steht LC in LCD?
Welche Librarie (oben im Sketch) braucht man, um ein LC-Display anzusteuern?
Braucht man unbedingt ein Potenziometer, um den Kontrast zu verändern?
Liquid Crystal, Flüssiger Kristall
LiquidCrystal
Man kann auch einen konstanten Widerstand benutzen, dann kann man allerdings nicht den Kontrast verändern.
Womit misst du den Durchgang?
Welcher Wert muss angezeigt werden, wenn Durchgang besteht?
Misst man den Widerstand in der Schaltung oder bei abgeschaltetem Strom?
Werden Toleranzwerte beim Widerstand angezeigt oder der gedachte/vorgesehene Wert?
Misst man Ampere/Stärke oder Volt/Spannung in Parallelschaltung?
Beispielsweise mit dem Diodenprüfer
Eine Zahl ungleich 1
Dies muss man bei abgeschaltetem Strom machen.
Der angezeigte Wert ist der eigentliche Wert, die Toleranz ist also einberechnet.
Dies ist bei der Spannung der Fall.
Was ist ein Shield?
Welches haben wir verwendet?
Über welchen Befehl kann man Links in HTML-Dokumenten erzeugen?
Welchen Header senden wir an den Browser?
Steht der Text zum Lesen in einem besonderen Bereich?
Eine Erweiterung für den Arduino, die auf diesen aufgesetzt werden kann
Wir haben das Ethernet-Shield verwendet.
Eigentlich ist es kein Befehl, sondern eine Formatierung: <a href=""></a>.
Den Status "HTTP/1.1 200 OK" sowie die Dokumentenformatierung/das Dokumentenformat
Der lesbare Inhalt steht im Body (zwischen <body></body>).
Hat der Leonardo einen Chip mehr oder weniger?
Kann man den obigen Code auch mit dem Arduino Uno ausführen?
Wie viele Tasten brauchst du, um die Umschalttaste zu realisieren?
Kann man mit dem Arduino Leonardo eine gesamte Tastatur nachbauen?
Was ist ein physisches Token?
Einen weniger, der »Programmier-Chip« beziehungsweise bei älteren Modellen FTDI-Chip entfällt.
Nein, das ist eine Besonderheit des Arduino Leonardos.
Eine zusätzliche Taste
Prinzipiell ja, allerdings kann man nicht direkt alle Tasten auslesen, da dafür zu wenige Eingänge/Pins vorhanden sind.
Ein Passwortschutz, der als Gerät ausgeführt ist, beziehungsweise ein Verifizierungsschutz
In welchem Head sind die Variablen DDRB, PORTB und PB1 definiert?
Wozu dient das logische Oder (|) beim Zuweisen von Bits?
Was ist ein Bit?
Wie viele Pins umfasst maximal ein Port?
io.h
Um 2 Bits auf einmal zu setzen
Eine Variable, die den Wert 1/0 annimmt
Bei dem Arduino 8 Bits, also 1 Byte (1 Byte = 8 Bits)
Warum hat der Arduino entweder 512 oder 1024 Speicherzellen?
Wo wird eine Blackbox häufig verwendet?
Welche Operatoren (zum Rechnen) kennt der Arduino?
Dies ist vom jeweiligen Arduino abhängig. Ältere Modelle haben in der Regel 512 Speicherzellen, modernere, wie der verwendete Arduino Uno, 1024 (
einem Byte).
Eine Blackbox wird in Flugzeugen verwendet. Dort protokolliert (also speichert) diese sämtliche relevanten Informationen über die Flugzeugsysteme.
Addition, Subtraktion, Division, Multiplikation sowie die Bool'schen Operatoren (beispielsweise Bitverschiebung)
Die IDE ist eines deiner wichtigsten Werkzeuge (nach dem Arduino natürlich). Ohne sie kannst du nicht arbeiten und programmieren. Deswegen hier eine Anleitung zur Installation:
Herunterladen der IDE
Auf dem Desktop entpacken
Windows: Treiber Installieren
Einstellungen an der IDE vornehmen
Dies ist die Übersicht der Punkte, die man zum Installieren beachten muss.
Zuerst musst du die Software hier herunterladen: http://arduino.cc/en/Main/Software
Aktuell ist die Version 1.8.5. Das Archiv, das du dann herunterlädst, entpackst du bitte mit deiner Archivsoftware (beispielsweise Winrar oder 7Zip). Den Ordner kannst du dann zum Beispiel auf dem Desktop speichern. Darin enthalten ist die sogenannte IDE, ein Programm, um einen Quellcode zu entwickeln und diesen dann in »Maschinensprache« zu übersetzen. Im Grunde genommen ist eine IDE eine Textbearbeitung, die Programmierbefehle farbig markiert.
Nun zu dem wirklich schweren Teil der Installation, das Installieren der Treiber. Wenn du Windows benutzt, bist du leider darauf angewiesen, Treiber zu installieren, damit du den Arduino programmieren kannst. Stecke den Arduino (Uno) an und warte. Es sollte sich nach kurzer Zeit ein Fenster öffnen, in dem nach Treibern/Updates gesucht wird. Ignoriere dies und öffne die Systemsteuerung. Gehe dann auf System & Sicherheit. Dort wählst du den Menüpunkt System|Gerätemanager. In dem sich neu öffnenden Fenster musst du den ersten Punkt (Anschlüsse) entfalten. Nun sollte dort ein Eintrag mit Arduino sein. Gehe mit einem Rechtsklick darauf, wähle Treibersoftware aktualisieren und im sich öffnenden Fenster Auf dem Computer nach Treibersoftware suchen. Nun musst du den Ordner auf dem Desktop suchen, in den du vorhin die IDE entpackt hast. Im Unterordner Drivers (Desktop|Arduino|Drivers) findest du eine Datei mit dem Namen ArduinoUno.inf. Wähle sie aus und die Treiberinstallation ist abgeschlossen. Solltest du ein anderes Board verwenden, musst du dann natürlich einen anderen Treiber (aus dem gleichen Ordner) auswählen.
(Aber ehrlich, da kann man ja schneller ein Linux-Betriebssystem installieren, ehe Windows einen Treiber installiert hat.)
Hiermit ist die Installation schon fertig. Nun kannst du deinen Arduino über USB-Kabel mit dem Computer verbinden und gleich programmieren. Zuerst musst du deiner IDE den richtigen Arduino einstellen. Wenn du den empfohlenen Arduino Uno benutzt, muss du unter Tools|Board den Arduino Uno auswählen, ansonsten den von dir gekauften Arduino.
Danach musst du noch den richtigen Port einstellen: Ziehe den Arduino Uno ab (falls du ihn bereits angeschlossen hattest), und siehe unter Tools|Serial Port die Ports an und notiere sie dir. Danach steckst du den Arduino Uno ein. Den Port, der neu hinzugekommen ist, musst du auswählen. Jetzt kannst du endlich programmieren.