http://sites.schaltungen.at/arduino-uno-r3/arduino-praktischerWels, am 2016-04-04BITTE nützen Sie doch rechts OBEN das Suchfeld [ ] [ Diese Site durchsuchen]DIN A3 oder DIN A4 quer ausdrucken ********************************************************************************************* DIN A4 ausdrucken (Heftrand 15mm / 5mm)
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Das BUCH ARDUINO Praktischer Einstieg ist am 1. Aprill 2016 erschienen.
Es ist das neueste ARDUINO Buch.
Das Buch ist wie davor die 30 anderen, auch nur für Einsteiger geschrieben.
Wie Sie der Bauteilliste entnehmen können werden nur 3 Sensoren beschrieben.
Ich verstehe nicht warum fast alle Autoren der ARDUINO dazu verwenden LEDs blinken zu lassen.
Ich habe bisher kein BUCH gefunden das sich mit dem eigentlichen Nutzen von uC beschäftigt nähmlich der Meßdatenerfassung.
Aufzeichnung von Meßwerten und Ausgabe als Excel-Datei über z.B.
Temperatur und Luftfeuchte
Außentemperatur zu Innentemperatur (eignet sich auch Differenztemperatur-Regelung von Solaranlagen)
Wetterdatenspeicherung.
Geschwindigkeitskontrolle mit Datenspeicherung Sie fahren ...km/h
Helligkeit und Dunkelheit Aufzeichnungen.
Solaranlagen Leistungsaufzeichnung.
Oscilloskop.
Volt Ampere Datenspeicherung = Akku-Ladegeräte.
Bodenfeuchte Meßgerät mit LDR Steuerung für den Gartenbewässerungsanlage.
Automatische Haus-Alarmanlagen mit Datenspeicherung.
Tongenerator.
Wer hat in dieser Richtung schon irgendwo etwas gefunden, würde mich auf entsprechende e-Mails freuen.
Für Blinkschaltungen verwende ich den NE555 und nicht einen ARDUINO UNO Rev.3.
MfG
fritz prenninger
Arduino Der praktische Einstieg € 29,90 als e-Book vorhandenvon Benjamin Kappel Anfängerbuch Grundlagenbuch alles in Farbe
€ 29,90/672= 10 Seiten um 44Cent 
https://www.rheinwerk-verlag.de/arduino_3797/ 678 Seiten broschiert, in Farbe Verlag: Rheinwerk Computing 1. Auflage: 2016-04-01 Sprache: Deutsch ISBN-10: 3-8362-3648-5 ISBN 978-3-8362-3648-5 (Buch) ISBN 978-3-8362-3649-2 (E-Book) Größe: 172 x 231 x 40mm Ob Sie coole Projekte wie den Bordcomputer K.I.T.T aus Knight Rider realisieren oder Ihren Arduino ganz systematisch von Grund auf kennenlernen und programmieren wollen: Mit diesem Buch gelingt Ihnen beides! Angefangen bei Hardware- und Elektronikgrundlagen über den Einstieg in die Programmierung mit C bis zu vollständigen Praxisbeispielen (Wohnungspflanzen-Pflegeautomat, Bau eines elektronischen Spielzeugs für Katzen etc.) bietet Ihnen dieses Buch alles, was Sie für einen spannenden und erfolgreichen Arduino-Start benötigen.
Aus dem Inhalt
Benjamin Kappel, studierter Elektrotechniker und Arduino-Enthusiast, absolviert zurzeit den Masterstudiengang Informationstechnik/Technische Informatik an der Universität Rostock. Darüber hinaus ist er als IT-Dozent tätig. Dabei bildet er im Schwerpunkt Jugendliche weiter. Privat lebt er mit seiner Frau und der gemeinsamen kleinen Tochter in unmittelbarer Nähe zur Ostsee Sketche Arduino Der praktische Einstieg 978-3-8362-3648-5_1a.zip
|
| Link zu diesem Datensatz | http://d-nb.info/1066215014 |
| Titel | Arduino : Der praktische Einstieg / Benjamin Kappel |
| Person(en) | Kappel, Benjamin |
| Ausgabe | 1. Aufl. |
| Verleger | Bonn : Rheinwerk |
| Erscheinungsjahr | 2016-04-01 |
| Umfang/Format | 410 S. ; 230 mm x 172 mm |
| ISBN/Einband/Preis | 978-3-8362-3648-5 3-8362-3648-5 |
| EAN | 9783836236485 |
| Sprache(n) | Deutsch (ger) |
| Sachgruppe(n) | 004 Informatik |
| Weiterführende Informationen | Inhaltstext |
| Erscheinungstermin | März 2016 |
ISBN: 978-3-8362-3648-5 (Buch)
ISBN: 978-3-8362-3649-2 (E-Book)
3649_Arduino_Praktischer_Einstieg_Kappel __ Copy 43in-67aj-dkrp-5vex
x715_d_Rheinwerk-x_ARDUINO Praktischer Einstieg - 3-8362-3649-2 (672 Seiten)_1a.pdf
Alle Schaltpläne und Listings (Sketche) zu den Projekten im BUCH (7,3MB)
https://www.rheinwerk-verlag.de/3797 im Kasten »Materialien zum Buch«.
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ARDUINO
Elektronik, Programmierung, Basteln
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im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.
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ISBN 978-3-8362-3649-2 (E-Book)
Rheinwerk Verlag GmbH, Bonn 2016
1. Auflage 2016
ISBN 978-3-8362-3648-5 (Buch)
ISBN 978-3-8362-3649-2 (E-Book)
Rheinwerk Verlag GmbH, Bonn 2016
1. Auflage 2016
Rheinwerk Verlag GmbH
Rheinwerkallee 4
D-53227 Bonn
Tel: +49 228 42150-0
Fax: +49 228 42150-77
Kundenservice Rheinwerk-Verlag
Sabine Burstedde
Meike Hasenkamp
mailto:[email protected]
https://www.rheinwerk-verlag.de
Montag bis Freitag, 09:00 bis 17:30 Uhr
Tel. +49 80)228 / 42150-0
mailto:[email protected]
Lesefreundliche Serifenschrift (Linotype Syntax 9,3 Pt.)
Einspaltiges Layout mit zahlreichen Abbildungen und Tipp-Kästen
Ob Sie coole Projekte wie den Bordcomputer K.I.T.T. aus Knightrider realisieren
oder Ihren Arduino ganz systematisch von Grund auf kennenlernen und programmieren wollen:
Mit diesem Buch gelingt Ihnen beides! Angefangen bei Hardware- und Elektronikgrundlagen über den Einstieg in die Programmierung mit C
bis zu vollständigen Praxisbeispielen bietet Ihnen dieses Buch alles, was Sie für einen spannenden Arduino-Start benötigen.
-
Ohne Vorwissen loslegen, mit Freude einfach einsteigen
-
Elektronik- und Programmiergrundlagen verstehen und anwenden
-
Spannende und vollständige Projekte realisieren; kompletter Beispielcode zum Download inklusive
Aus dem Inhalt
-
Prozessoren, Mikrocontroller und Co.
-
Die Hardware des Arduino im Detail
-
Benötigte Elektronik-Grundlagen
-
Entwicklungsumgebung und Programmiergrundlagen in C
-
Zahlreiche Beispielprojekte mit vollständigem Schaltungsaufbau und Programmcode, u. a.:
-
Entscheidungshelfer
-
Nachbau der Frontbeleuchtung von K.I.T.T
-
kommunizierende Arduinos
-
Pflanzen-Pflegeautomat
-
Erste Schritte in der Heimautomation
Benjamin Kappel,
studierter Elektrotechniker und Arduino-Enthusiast, absolviert zurzeit den Masterstudiengang Informationstechnik/Technische Informatik an der Universität Rostock.
Darüber hinaus ist er als IT-Dozent tätig.
Dabei bildet er im Schwerpunkt Jugendliche weiter.
Privat lebt er mit seiner Frau und der gemeinsamen kleinen Tochter in unmittelbarer Nähe zur Ostsee
studierter Elektrotechniker und Arduino-Enthusiast, absolviert zurzeit den Masterstudiengang Informationstechnik/Technische Informatik an der Universität Rostock.
Darüber hinaus ist er als IT-Dozent tätig.
Dabei bildet er im Schwerpunkt Jugendliche weiter.
Privat lebt er mit seiner Frau und der gemeinsamen kleinen Tochter in unmittelbarer Nähe zur Ostsee
C:\Program Files (x86)\Arduino\Arduino 1.6.7
http://arduino.cc/
http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno
http://arduino.cc/en/Main/Products
Inhaltsverzeichnis
Programmieren lernen mit dem ARDUINO UNO R3 .........BreadBoard.......................... 15
1
1 Ein Streifzug durch die Welt der Prozessoren ....................................................................23
1.1 Was ist ein Prozessor und was tut er? ............................................................................ 23
1.2 Verschiedene Arten von Prozessoren ............................................................................. 31
1.2.1 Der General-Purpose-Prozessor – oder: warum mein Rechner so viel Strom verbraucht .... 31
1.2.2 Der DSP und warum dieser LTE erst möglich macht ................................................... 32
1.2.3 Der Microcontroller als »Steuertier« der Familie ............................................................. 33
1.2.4 Ein System – ein Chip ......................................................................................................... 36
1.3 Zusammenfassung ................................................................................................................. 37
2
2 Ich stelle vor – der ARDUINO UNO R3 ..........................................................................................................39
2.1 Aufbau des Arduino .................................................................................................................... 39
2.2 Ein Microcontroller für jeden ........................................................................................................ 42
2.3 Wer die Wahl hat, hat die Qual – die Modelle des Arduino ................................................ 43
2.3.1 Ardunio Uno .............................................................................................................................. 43
2.3.2 Arduino Leonardo ....................................................................................................................... 44
2.3.3 Arduino Mega 2560 .................................................................................................................... 45
2.3.4 Arduino Due ................................................................................................................................ 46
2.3.5 Arduino Mega ADK .................................................................................................................. 46
2.3.6 Arduino Nano ............................................................................................................................ 47
2.3.7 Arduino LilyPad ........................................................................................................................ 47
2.3.8 Weitere Varianten ................................................................................................................... 48
2.3.9 Andere Hersteller .................................................................................................................. 48
2.3.10 Auswahlhilfe .........Controller ATMEL ATmega328p...................................................................... 4
2.4 Installation der Software und Anschließen des Arduino .................................................... 50
3 Elektronik-Grundlagen Theorie
3 Ich packe meinen (Elektronik)-Koffer ............................................................................................57
3.1 Ladung, Spannung, Strom – Willkommen in der E-Technik ................................................. 57
3.2 Die drei Freunde in der Elektronik: Das ohmsche Gesetz, der Maschen- und der Knotensatz ... 59
3.2.1 Schaltpläne .............................................................................................................................. 63
3.2.2 Strom und Spannung berechnen ........................................................................................ 64
3.2.3 Ein Beispiel mit dem Arduino ............................................................................................ 68
3.2.4 Allgemeine Hinweise zum Berechnen von Schaltungen ......................................... 72
3.3 Widerstand ist nicht immer zwecklos ............................................................................ 72
3.3.1 Aufs Material kommt es an ... ......................................................................................... 72
3.3.2 ... und auf den Querschnitt .............................................................................................. 74
3.3.3 Bauformen von Widerständen ......................................................................................... 77
3.3.4 Bauweisen: THT vs. SMD ................................................................................................ 79
3.4 Reihen- und Parallelschaltung ........................................................................................... 80
3.5 Bauteile der Elektronik ......................................................................................................... 84
3.5.1 Der Kondensator ................................................................................................................. 84
3.5.2 Die Spule .............................................................................................................................. 86
3.5.3 Die Diode ............................................................................................................................. 87
3.5.4 Die Leuchtdiode ................................................................................................................ 88
3.6 Rechnen ist gut, simulieren ist aber auch nicht verkehrt - Einführung in Spice ...... 90
3.7 Was kommt denn nun wirklich in den Koffer? ................................................................. 97
3.8 Zusammenfassung ................................................................................................................. 98
3.1 Ladung, Spannung, Strom – Willkommen in der E-Technik ................................................. 57
3.2 Die drei Freunde in der Elektronik: Das ohmsche Gesetz, der Maschen- und der Knotensatz ... 59
3.2.1 Schaltpläne .............................................................................................................................. 63
3.2.2 Strom und Spannung berechnen ........................................................................................ 64
3.2.3 Ein Beispiel mit dem Arduino ............................................................................................ 68
3.2.4 Allgemeine Hinweise zum Berechnen von Schaltungen ......................................... 72
3.3 Widerstand ist nicht immer zwecklos ............................................................................ 72
3.3.1 Aufs Material kommt es an ... ......................................................................................... 72
3.3.2 ... und auf den Querschnitt .............................................................................................. 74
3.3.3 Bauformen von Widerständen ......................................................................................... 77
3.3.4 Bauweisen: THT vs. SMD ................................................................................................ 79
3.4 Reihen- und Parallelschaltung ........................................................................................... 80
3.5 Bauteile der Elektronik ......................................................................................................... 84
3.5.1 Der Kondensator ................................................................................................................. 84
3.5.2 Die Spule .............................................................................................................................. 86
3.5.3 Die Diode ............................................................................................................................. 87
3.5.4 Die Leuchtdiode ................................................................................................................ 88
3.6 Rechnen ist gut, simulieren ist aber auch nicht verkehrt - Einführung in Spice ...... 90
3.7 Was kommt denn nun wirklich in den Koffer? ................................................................. 97
3.8 Zusammenfassung ................................................................................................................. 98
4 Praxis
4 Es werde Licht – die Entwicklungsumgebung und die Grundlagen von C........ 101
4.1 Verdrahten für Fortgeschrittene – vom Schaltplan zur Schaltung ................... 102
4.1.1 Vorwiderstände bestimmen .............................................................................. 102
4.1.2 Vom Schaltplan zur Schaltung .......................................................................... 103
4.1.3 Das Steckbrett (Breadboard) .............................................................................. 105
4.1.4 Die Verdrahtung .................................................................................................... 106
4.2 Eine kurze Geschichte der Programmiersprachen .................................................... 109
4.3 Die Arduino-IDE ........................................................................................................................ 110
4.4 Aufbau eines Programms für den Arduino .................................................................. 114
4.4.1 Ein erster Sketch .................................................................................................... 116
4.4.2 Blinken im Farbwechsel ...................................................................................... 119
4.5 Den Sketch »hübscher« machen ...................................................................................... 121
4.5.1 #define ...................................................................................................................... 121
4.5.2 Variablen verwenden ........................................................................................... 124
4.6 Ein bisschen Dynamik schadet nie .................................................................................. 127
4.6.1 Lebenszeit, Sichtbarkeit und Blöcke ................................................................ 130
4.6.2 Abfragen und Schleifen ....................................................................................... 131
4.7 Morsen mit dem Arduino .................................................................................................... 135
4.7.1 Arrays ......................................................................................................................... 136
4.7.2 Die »for«-Schleife .................................................................................................. 138
4.7.3 Die Größe von Arrays: »sizeof« ermitteln ..................................................... 145
4.7.4 Anwendung und Ausblick .................................................................................. 147
4.8 Zusammenfassung ..................................................................................................... 147
4.9 C – Ultrakurz-Zusammenfassung der Syntax ............................................................. 149
4.9.1 Variablen .................................................................................................................. 149
4.9.2 Datentypen .............................................................................................................. 149
4.9.3 Gruppieren von Daten ......................................................................................... 151
4.9.4 Funktion ................................................................................................................... 152
4.9.5 Operatoren .............................................................................................................. 153
4.9.6 Kontrollstrukturen ................................................................................................................ 155
5
5 Der Entscheidungshelfer ..........................................................................................................159
5.1 Die Sache mit dem Zufall ..................................................................................................... 159
5.1.1 Pseudo-Zufallszahlengeneratoren .................................................................................... 161
5.1.2 Echte Zufallszahlen ................................................................................................................ 167
5.2 Aufbau der Schaltung ............................................................................................................ 167
5.3 Ran an die Steuerung ............................................................................................................ 168
5.3.1 Das Blinken dynamischer gestalten ................................................................................ 177
5.4 Jetzt neu: Der Entscheidungshelfer auch mit mehr Möglichkeiten ............................... 182
5.4.1 Noch ein winziges Problem ............................................................................................ 187
5.5 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 192
6
6 Nachbau der Frontbeleuchtung von K.I.T.T. aus Knight Rider .........................................193
6.1 Aufbau der Schaltung ............................................................................................................ 193
6.2 Aus »Licht an und aus« wird hell und dunkel – Grundlagen der Pulsweitenmodulation (PWM) .. 195
6.3 Dimmen für Anfänger ........................................................................................................... 200
6.4 Das Lauflicht .............................................................................................................................. 208
6.4.1 Einmal vor und einmal zurück ............................................................................................ 211
6.4.2 Ein Lauflicht mit unterschiedlicher Leuchtstärke ........................................................ 215
6.5 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 220
7
7 Wer austeilen kann, der muss auch einstecken können ....................................................223
7.1 Pull-up-Widerstand ................................................................................................................ 223
7.2 Polling vs. Interrupt ................................................................................................................ 226
7.2.1 Polling .................................................................................................................................... 226
7.2.2 Interrupts ................................................................................................................................ 227
4.1 Verdrahten für Fortgeschrittene – vom Schaltplan zur Schaltung ................... 102
4.1.1 Vorwiderstände bestimmen .............................................................................. 102
4.1.2 Vom Schaltplan zur Schaltung .......................................................................... 103
4.1.3 Das Steckbrett (Breadboard) .............................................................................. 105
4.1.4 Die Verdrahtung .................................................................................................... 106
4.2 Eine kurze Geschichte der Programmiersprachen .................................................... 109
4.3 Die Arduino-IDE ........................................................................................................................ 110
4.4 Aufbau eines Programms für den Arduino .................................................................. 114
4.4.1 Ein erster Sketch .................................................................................................... 116
4.4.2 Blinken im Farbwechsel ...................................................................................... 119
4.5 Den Sketch »hübscher« machen ...................................................................................... 121
4.5.1 #define ...................................................................................................................... 121
4.5.2 Variablen verwenden ........................................................................................... 124
4.6 Ein bisschen Dynamik schadet nie .................................................................................. 127
4.6.1 Lebenszeit, Sichtbarkeit und Blöcke ................................................................ 130
4.6.2 Abfragen und Schleifen ....................................................................................... 131
4.7 Morsen mit dem Arduino .................................................................................................... 135
4.7.1 Arrays ......................................................................................................................... 136
4.7.2 Die »for«-Schleife .................................................................................................. 138
4.7.3 Die Größe von Arrays: »sizeof« ermitteln ..................................................... 145
4.7.4 Anwendung und Ausblick .................................................................................. 147
4.8 Zusammenfassung ..................................................................................................... 147
4.9 C – Ultrakurz-Zusammenfassung der Syntax ............................................................. 149
4.9.1 Variablen .................................................................................................................. 149
4.9.2 Datentypen .............................................................................................................. 149
4.9.3 Gruppieren von Daten ......................................................................................... 151
4.9.4 Funktion ................................................................................................................... 152
4.9.5 Operatoren .............................................................................................................. 153
4.9.6 Kontrollstrukturen ................................................................................................................ 155
5
5 Der Entscheidungshelfer ..........................................................................................................159
5.1 Die Sache mit dem Zufall ..................................................................................................... 159
5.1.1 Pseudo-Zufallszahlengeneratoren .................................................................................... 161
5.1.2 Echte Zufallszahlen ................................................................................................................ 167
5.2 Aufbau der Schaltung ............................................................................................................ 167
5.3 Ran an die Steuerung ............................................................................................................ 168
5.3.1 Das Blinken dynamischer gestalten ................................................................................ 177
5.4 Jetzt neu: Der Entscheidungshelfer auch mit mehr Möglichkeiten ............................... 182
5.4.1 Noch ein winziges Problem ............................................................................................ 187
5.5 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 192
6
6 Nachbau der Frontbeleuchtung von K.I.T.T. aus Knight Rider .........................................193
6.1 Aufbau der Schaltung ............................................................................................................ 193
6.2 Aus »Licht an und aus« wird hell und dunkel – Grundlagen der Pulsweitenmodulation (PWM) .. 195
6.3 Dimmen für Anfänger ........................................................................................................... 200
6.4 Das Lauflicht .............................................................................................................................. 208
6.4.1 Einmal vor und einmal zurück ............................................................................................ 211
6.4.2 Ein Lauflicht mit unterschiedlicher Leuchtstärke ........................................................ 215
6.5 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 220
7
7 Wer austeilen kann, der muss auch einstecken können ....................................................223
7.1 Pull-up-Widerstand ................................................................................................................ 223
7.2 Polling vs. Interrupt ................................................................................................................ 226
7.2.1 Polling .................................................................................................................................... 226
7.2.2 Interrupts ................................................................................................................................ 227
7.2.3 Schaltplan ARDUINO UNO Rev3 ...................................................................................... 229
7.3 Licht an, Licht aus – jetzt neu mit Taster ............................................................................... 232
7.3.1 Licht ein bisschen an – Licht ein bisschen aus ......................................................... 234
7.3.2 Das Licht dimmen ............................................................................................................. 238
7.4 Das Licht im Hausflur ............................................................................................................. 246
7.5 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 251
8
8 Timer und Counter ......................................................................................................................253
8.1 Timer bzw. Counter – was dahintersteckt .......................................................................... 253
8.1.1 Grundlagen: Das Binärsystem ......................................................................................... 254
8.1.2 Zeitspanne berechnen ...................................................................................................... 257
8.2 Aufbau der Schaltung ............................................................................................................ 258
8.3 Ein sekundengenaues Pulsieren ....................................................................................... 258
8.4 Der »Geekdown« – der etwas andere Countdown ........................................................ 267
8.5 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 275
9
9 Wie ein Arduino das Sprechen lernt – serielle Kommunikation ....................................277
9.1 Grundlagen der Kommunikation ....................................................................................... 278
9.1.1 Serielle Ports auf dem Arduino ...................................................................................... 284
9.2 Aufbau der Schaltung und weitere Vorbereitungen ............................................................. 284
7.3.1 Licht ein bisschen an – Licht ein bisschen aus ......................................................... 234
7.3.2 Das Licht dimmen ............................................................................................................. 238
7.4 Das Licht im Hausflur ............................................................................................................. 246
7.5 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 251
8
8 Timer und Counter ......................................................................................................................253
8.1 Timer bzw. Counter – was dahintersteckt .......................................................................... 253
8.1.1 Grundlagen: Das Binärsystem ......................................................................................... 254
8.1.2 Zeitspanne berechnen ...................................................................................................... 257
8.2 Aufbau der Schaltung ............................................................................................................ 258
8.3 Ein sekundengenaues Pulsieren ....................................................................................... 258
8.4 Der »Geekdown« – der etwas andere Countdown ........................................................ 267
8.5 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 275
9
9 Wie ein Arduino das Sprechen lernt – serielle Kommunikation ....................................277
9.1 Grundlagen der Kommunikation ....................................................................................... 278
9.1.1 Serielle Ports auf dem Arduino ...................................................................................... 284
9.2 Aufbau der Schaltung und weitere Vorbereitungen ............................................................. 284
9.2.1 Ein Wandler von USB auf UART www.betemcu.cn............................................................. 286
9.2.1 Die Variante mit dem Converter ......................................................................................... 286
9.2.2 Tera Term installieren ......PuTTY................................................................................................... 287
http://www.heise.de/download/teraterm-pro.html
http://www.putty.org/
9.2.3 Pins am Converter ............................................................................................................. 289
9.3 »Nummer 5 lebt und spricht« – der Arduino lernt das Sprechen ................................ 289
9.3.1 Das Programm im Detail ............................................................................................... 295
9.4 Der Arduino empfängt Daten ............................................................................................ 298
9.4.1 Programmieren des steuerenden Arduino ................................................................. 303
9.5 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 305
10
10 Die 7-Segment-Anzeige .....................................................................................................307
10.1 Die 7-Segment-Anzeige näher betrachtet ................................................................... 308
9.2.2 Tera Term installieren ......PuTTY................................................................................................... 287
http://www.heise.de/download/teraterm-pro.html
http://www.putty.org/
9.2.3 Pins am Converter ............................................................................................................. 289
9.3 »Nummer 5 lebt und spricht« – der Arduino lernt das Sprechen ................................ 289
9.3.1 Das Programm im Detail ............................................................................................... 295
9.4 Der Arduino empfängt Daten ............................................................................................ 298
9.4.1 Programmieren des steuerenden Arduino ................................................................. 303
9.5 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 305
10
10 Die 7-Segment-Anzeige .....................................................................................................307
10.1 Die 7-Segment-Anzeige näher betrachtet ................................................................... 308
10.1 Schieberegister 74HC595................................................................................................ 310
10.2 Schaltung für den Countdown .......................................................................................... 313
10.3 Der Countdown mit 2x 7-Segm. Anzeigen................................................................... 320
10.4 Den Countdown spannender machen ........................................................................... 325
10.5 Ihr erstes Spiel für den Arduino ........................................................................................ 333
10.6 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 346
11
11 Der faule (schlaue) Gärtner ...............................................................................................349
11.1 Grundbegriffe rund um das Thema »messen« .......................................................... 349
11.2 Was ist Temperatur, und warum hat sie so viele Kelvins? ........................................... 351
11.3 Die analoge Welt vs. die digitale Welt ........................................................................... 353
11.4 Einfache Messschaltung ....................................................................................................... 356
11.5 Aufbau der Messschaltung ................................................................................................. 360
11.6 Der Arduino misst die Temperatur .................................................................................. 362
11.6.1 Eine Bibliothek erstellen .................................................................................................. 369
11.7 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 377
12
12 Der Gärtner wird jetzt digital ......................................................................................................379
12.1 Die verschiedenen Topologien .......................................................................................... 379
12.2 I2C .................................................................................................................................................... 383
12.3 Datenpakte und Register für das Thermometer TC74 .................................................... 386
12.4 Aufbau der Schaltung ............................................................................................................ 388
12.5 Ihr erstes digitales Thermometer ..................................................................................... 391
12.5.1 Der stromsparende digitale Gärtner ............................................................................. 400
12.6 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 407
13
13 Der Gärtner für den Massenmarkt .............................................................................................409
13.1 Wie kann Feuchtigkeit gemessen werden? ...................................................................... 409
13.2 Der DHT11 im Detail ................................................................................................................ 411
13.3 Aufbau der Schaltung ............................................................................................................ 414
13.4 Der bezahlbare Gärtner entsteht ......................................................................................... 416
13.5 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 429
14
14 Bin ich schon drin? – Abstandsmessung mit dem Arduino ........................................431
14.1 Verfahren für die Abstandsmessung .............................................................................. 431
14.1.1 Wellen .................................................................................................................................. 432
14.1.2 Reflexion ............................................................................................................................... 435
14.1.3 Triangulation .........SHARP Abstands-Sensor GP2-0430.................... 436
14.2 Die Sensoren im Detail .......................................................................................................... 439
14.2.1 Die Pulslänge für den Ultraschallsensor bestimmen ................................................ 439
14.2.2 Bestimmen des Pegels für den Infrarotsensor ............................................................ 440
14.3 Aufbau der Schaltung ............................................................................................................ 443
14.4 Die Einparkhilfe entsteht ....HC-SR04 Ultraschall-Sensor............................ 445
14.4.1 Ultraschall-Sensor .......................................................................................................... 445
14.4.2 Messung mit dem Infrarotsensor ................................................................................... 450
14.4.3 Sensoren im Vergleich ..................................................................................................... 451
14.4.4 Die Einparkhilfe ................................................................................................................. 452
14.5 Deine eigene Horrorfilm-Beleuchtung ............................................................................ 455
14.5.1 Erst wenn es flackert, ist es wirklich ein Horrorfilm .................................................. 460
14.6 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 467
15
15 Alles für die Katz’? Beschäftigungstherapie für Stubentiger ...............................................469
15.1 Wenn sich etwas bewegt, dann ist es bestimmt ein Motor ............................................ 470
15.1.1 Das Funktionsprinzip von Gleichstrommotoren ............................................................. 470
15.1.2 Arten von Gleichstrommotoren .......................................................................................... 471
15.1.3 Die H-Brücke ....................................................................................................................... 472
15.2 Aufbau des Gehäuses für das Katzenspielzeug ............................................................. 473
15.3 Aufbau der Schaltung .. L293D............................................................................................ 483
15.4 Die Motoren leben! ................................................................................................................ 488
15.4.1 Der Servomotor lebt ........................................................................................................... 488
15.4.2 Das Katzenspielzeug lebt .................................................................................................. 491
15.5 Licht aus, Bewegung an ........................................................................................................ 500
15.6 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 507
16
16 Der Arduino spricht im Netzwerk .....................................................................................509
16.1 Arduino goes Transformer – die Arduino Shields ..................................................... 509
16.1.1 Das Motor Shield ........................................................................................................ 510
http://arduino.cc/en/Main/ArduinoMotorShieldR3
16.1.2 Das USB Host Shield ................................................................................................. 511
http://arduino.cc/en/Main/ArduinoUSBHostShield
16.1.3 Das WiFi Shield ........................................................................................................... 512
http://arduino.cc/en/Main/ArduinoWiFiShield
16.1.4 Das GSM Shield ......................................................................................................... 512
http://arduino.cc/en/Main/ArduinoGSMShield
16.1.5 Weitere Shields ............................................................................................................ 513
16.2 Was ich schon immer über Ethernet erzählen wollte ............................................... 513
16.2.1 Das Schichtenmodell der Kommunikation .............................................................. 514
16.2.2 Protokolle ....................................................................................................................... 516
16.2.3 TCP/IP .............................................................................................................................. 519
16.2.4 Eine Adresse für Ihren Arduino ..................................................................................... 520
16.2.5 Der Physical Layer und der Data Link Layer ............................................................... 521
16.2.6 Zusammenfassung .......................................................................................................... 521
16.2.7 Ausblick .............................................................................................................................. 522
16.3 Das Client-Server-Modell ..................................................................................................... 522
16.4 Das Prinzip einer Fernbedienung – Entwicklung eines.eigenen Protokolls ............. 523
16.5 Schaltungsaufbau .....ARDUINO Ethernet Shield Rev.3 Schaltplan.............................. 527
16.6 Die Fernsteuerung entsteht ................................................................................................ 531
16.6.1 Befehle verstehen und reagieren ................................................................................... 536
16.6.2 Abfragen verstehen und antworten ................................................................................ 543
16.6.3 Programme zur Fernsteuerung ....................................................................................... 547
16.7 Der Pflanz-Versorgungs-O-Mat sendet eine E-Mail ...................................................... 547
16.7.1 Der Sketch entsteht .......................................................................................................... 551
16.8 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 560
17
17 Fernsteuerung via Bluetooth .................................................................................................563
17.1 Das Für und Wider der Funkkommunikation ................................................................... 563
17.2 Das Ding vom blauen Zahn ................................................................................................. 564
17.3 Aufbau der Schaltung ............................................................................................................ 565
Das Bluetooth-Modul HC-06 ..........................................................................................................566
17.4 Verändern der Bluetooth-Eigenschaften ........................................................................... 568
17.5 Die Fernsteuerung entwickeln .......................................................................................... 571
17.6 Fernsteuerung via App .......................................................................................................... 577
17.7 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 578
18
18 Displays – Warum Anzeige nicht gleich Anzeige ist ............................................................579
18.1 LCD und das LCD Keypad Shield ........................................................................................ 579
18.1.1 Die Physik hinter LCD .......................................................................................................... 579
18.1.2 LCD-Displays für Bastler ................................................................................................... 581
18.2 Die Tasten auswerten ............................................................................................................ 585
18.3 Laufschrift ................................................................................................................................... 591
18.3.1 Eine Laufschrift für die Kirmes .......................................................................................... 595
18.4 Reaktionszeitmesser .............................................................................................................. 597
18.4.1 Eine Highscore-Tabelle für den Reaktionsmesser ...................................................... 610
18.5 Der Arduino wird zum Spielautomaten ................................................................................ 625
18.6 Zusammenfassung ................................................................................................................. 659
19
19 Aller Anfang war schwer ............................................................................................................661
19.1 Hilfe, mein Herd verschickt Spam! – Heimautomatisierung
mit dem Arduino ............................................................................................................................... 661
19.2 Und nun zum Schluss ............................................................................................................ 662
20
Index ............................................................................................................................................................ 663
10.3 Der Countdown mit 2x 7-Segm. Anzeigen................................................................... 320
10.4 Den Countdown spannender machen ........................................................................... 325
10.5 Ihr erstes Spiel für den Arduino ........................................................................................ 333
10.6 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 346
11
11 Der faule (schlaue) Gärtner ...............................................................................................349
11.1 Grundbegriffe rund um das Thema »messen« .......................................................... 349
11.2 Was ist Temperatur, und warum hat sie so viele Kelvins? ........................................... 351
11.3 Die analoge Welt vs. die digitale Welt ........................................................................... 353
11.4 Einfache Messschaltung ....................................................................................................... 356
11.5 Aufbau der Messschaltung ................................................................................................. 360
11.6 Der Arduino misst die Temperatur .................................................................................. 362
11.6.1 Eine Bibliothek erstellen .................................................................................................. 369
11.7 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 377
12
12 Der Gärtner wird jetzt digital ......................................................................................................379
12.1 Die verschiedenen Topologien .......................................................................................... 379
12.2 I2C .................................................................................................................................................... 383
12.3 Datenpakte und Register für das Thermometer TC74 .................................................... 386
12.4 Aufbau der Schaltung ............................................................................................................ 388
12.5 Ihr erstes digitales Thermometer ..................................................................................... 391
12.5.1 Der stromsparende digitale Gärtner ............................................................................. 400
12.6 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 407
13
13 Der Gärtner für den Massenmarkt .............................................................................................409
13.1 Wie kann Feuchtigkeit gemessen werden? ...................................................................... 409
13.2 Der DHT11 im Detail ................................................................................................................ 411
13.3 Aufbau der Schaltung ............................................................................................................ 414
13.4 Der bezahlbare Gärtner entsteht ......................................................................................... 416
13.5 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 429
14
14 Bin ich schon drin? – Abstandsmessung mit dem Arduino ........................................431
14.1 Verfahren für die Abstandsmessung .............................................................................. 431
14.1.1 Wellen .................................................................................................................................. 432
14.1.2 Reflexion ............................................................................................................................... 435
14.1.3 Triangulation .........SHARP Abstands-Sensor GP2-0430.................... 436
14.2 Die Sensoren im Detail .......................................................................................................... 439
14.2.1 Die Pulslänge für den Ultraschallsensor bestimmen ................................................ 439
14.2.2 Bestimmen des Pegels für den Infrarotsensor ............................................................ 440
14.3 Aufbau der Schaltung ............................................................................................................ 443
14.4 Die Einparkhilfe entsteht ....HC-SR04 Ultraschall-Sensor............................ 445
14.4.1 Ultraschall-Sensor .......................................................................................................... 445
14.4.2 Messung mit dem Infrarotsensor ................................................................................... 450
14.4.3 Sensoren im Vergleich ..................................................................................................... 451
14.4.4 Die Einparkhilfe ................................................................................................................. 452
14.5 Deine eigene Horrorfilm-Beleuchtung ............................................................................ 455
14.5.1 Erst wenn es flackert, ist es wirklich ein Horrorfilm .................................................. 460
14.6 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 467
15
15 Alles für die Katz’? Beschäftigungstherapie für Stubentiger ...............................................469
15.1 Wenn sich etwas bewegt, dann ist es bestimmt ein Motor ............................................ 470
15.1.1 Das Funktionsprinzip von Gleichstrommotoren ............................................................. 470
15.1.2 Arten von Gleichstrommotoren .......................................................................................... 471
15.1.3 Die H-Brücke ....................................................................................................................... 472
15.2 Aufbau des Gehäuses für das Katzenspielzeug ............................................................. 473
15.3 Aufbau der Schaltung .. L293D............................................................................................ 483
15.4 Die Motoren leben! ................................................................................................................ 488
15.4.1 Der Servomotor lebt ........................................................................................................... 488
15.4.2 Das Katzenspielzeug lebt .................................................................................................. 491
15.5 Licht aus, Bewegung an ........................................................................................................ 500
15.6 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 507
16
16 Der Arduino spricht im Netzwerk .....................................................................................509
16.1 Arduino goes Transformer – die Arduino Shields ..................................................... 509
16.1.1 Das Motor Shield ........................................................................................................ 510
http://arduino.cc/en/Main/ArduinoMotorShieldR3
16.1.2 Das USB Host Shield ................................................................................................. 511
http://arduino.cc/en/Main/ArduinoUSBHostShield
16.1.3 Das WiFi Shield ........................................................................................................... 512
http://arduino.cc/en/Main/ArduinoWiFiShield
16.1.4 Das GSM Shield ......................................................................................................... 512
http://arduino.cc/en/Main/ArduinoGSMShield
16.1.5 Weitere Shields ............................................................................................................ 513
16.2 Was ich schon immer über Ethernet erzählen wollte ............................................... 513
16.2.1 Das Schichtenmodell der Kommunikation .............................................................. 514
16.2.2 Protokolle ....................................................................................................................... 516
16.2.3 TCP/IP .............................................................................................................................. 519
16.2.4 Eine Adresse für Ihren Arduino ..................................................................................... 520
16.2.5 Der Physical Layer und der Data Link Layer ............................................................... 521
16.2.6 Zusammenfassung .......................................................................................................... 521
16.2.7 Ausblick .............................................................................................................................. 522
16.3 Das Client-Server-Modell ..................................................................................................... 522
16.4 Das Prinzip einer Fernbedienung – Entwicklung eines.eigenen Protokolls ............. 523
16.5 Schaltungsaufbau .....ARDUINO Ethernet Shield Rev.3 Schaltplan.............................. 527
16.6 Die Fernsteuerung entsteht ................................................................................................ 531
16.6.1 Befehle verstehen und reagieren ................................................................................... 536
16.6.2 Abfragen verstehen und antworten ................................................................................ 543
16.6.3 Programme zur Fernsteuerung ....................................................................................... 547
16.7 Der Pflanz-Versorgungs-O-Mat sendet eine E-Mail ...................................................... 547
16.7.1 Der Sketch entsteht .......................................................................................................... 551
16.8 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 560
17
17 Fernsteuerung via Bluetooth .................................................................................................563
17.1 Das Für und Wider der Funkkommunikation ................................................................... 563
17.2 Das Ding vom blauen Zahn ................................................................................................. 564
17.3 Aufbau der Schaltung ............................................................................................................ 565
Das Bluetooth-Modul HC-06 ..........................................................................................................566
17.4 Verändern der Bluetooth-Eigenschaften ........................................................................... 568
17.5 Die Fernsteuerung entwickeln .......................................................................................... 571
17.6 Fernsteuerung via App .......................................................................................................... 577
17.7 Zusammenfassung und Ausblick ..................................................................................... 578
18
18 Displays – Warum Anzeige nicht gleich Anzeige ist ............................................................579
18.1 LCD und das LCD Keypad Shield ........................................................................................ 579
18.1.1 Die Physik hinter LCD .......................................................................................................... 579
18.1.2 LCD-Displays für Bastler ................................................................................................... 581
18.2 Die Tasten auswerten ............................................................................................................ 585
18.3 Laufschrift ................................................................................................................................... 591
18.3.1 Eine Laufschrift für die Kirmes .......................................................................................... 595
18.4 Reaktionszeitmesser .............................................................................................................. 597
18.4.1 Eine Highscore-Tabelle für den Reaktionsmesser ...................................................... 610
18.5 Der Arduino wird zum Spielautomaten ................................................................................ 625
18.6 Zusammenfassung ................................................................................................................. 659
19
19 Aller Anfang war schwer ............................................................................................................661
19.1 Hilfe, mein Herd verschickt Spam! – Heimautomatisierung
mit dem Arduino ............................................................................................................................... 661
19.2 Und nun zum Schluss ............................................................................................................ 662
20
Index ............................................................................................................................................................ 663
Bauteile-Liste:
1x ARDUINO UNO R3 Mikrocontroller-Board
1x Ethernet-Shield dazu
1x LCD-Keypad-Shield dazu Hitachi HD44780
2x Steckbrett - BreadBoard
30x Widerstand 330 Ohm
10x Widerstand 4,7k Ohm
1x ARDUINO UNO R3 Mikrocontroller-Board
1x Ethernet-Shield dazu
1x LCD-Keypad-Shield dazu Hitachi HD44780
2x Steckbrett - BreadBoard
30x Widerstand 330 Ohm
10x Widerstand 4,7k Ohm
5x Dioden 1N4148
5x LED rot 5 mm
5x LED gelb 5 mm
5x LED grün 5 mm
3x 5x LED blau 5 mm
2x LED weiß 5 mm
2 x 7-Segment-Anzeige gem. Kathode
2x Steckbrett Kabelset (male/male)
1x Steckbrett Kabelset (male/female)
1x Steckbrett Kabelset (female/female)
2x IC 74HC595 (Seriell-parallel-Wandler)
1x NTC 4,7 k
5x LED gelb 5 mm
5x LED grün 5 mm
3x 5x LED blau 5 mm
2x LED weiß 5 mm
2 x 7-Segment-Anzeige gem. Kathode
2x Steckbrett Kabelset (male/male)
1x Steckbrett Kabelset (male/female)
1x Steckbrett Kabelset (female/female)
2x IC 74HC595 (Seriell-parallel-Wandler)
1x NTC 4,7 k
1x USB-zu-TTL-Konverter
5x Taster (Platinen bzw. Steckbrett) 5 Stück (werden oft in größeren Packungen verkauft)
1x TC74 Thermometer-IC (n.c. - SDA - GND - SCL - Vcc)
1x PMIC TC74A0-3.3VAT TO-220-5 (digitaler Temperatursensor)
1x L293D NE Motortreiber
1x DHT11 Feuchte- und Temperatursensor (Vcc - Daten - n.c. - GND)
1x HC-SR04 (Ultraschall-Abstandsmesser) Ultraschall-Sensor
1x GP2-0430 (Distanzsensor) SHARP IR-Sensor
5x Taster (Platinen bzw. Steckbrett) 5 Stück (werden oft in größeren Packungen verkauft)
1x TC74 Thermometer-IC (n.c. - SDA - GND - SCL - Vcc)
1x PMIC TC74A0-3.3VAT TO-220-5 (digitaler Temperatursensor)
1x L293D NE Motortreiber
1x DHT11 Feuchte- und Temperatursensor (Vcc - Daten - n.c. - GND)
1x HC-SR04 (Ultraschall-Abstandsmesser) Ultraschall-Sensor
1x GP2-0430 (Distanzsensor) SHARP IR-Sensor
1x Litze rot Dm=0,64mm
1x Litze schwarz Dm=0,64mm
1x Litze blau Dm=0,64mm
1x Litze gelb Dm=0,64mm
1x Litze grün Dm=0,64mm
1x Litze grau Dm=0,64mm
1x Anschlusskabel für Sharp-Sensoren 3-polig
1x Modellbau-Servo / Servomotor 4,8V
1x Gleichstrommotor
1x 9V Block-Batterie
1x 9V Batterieclip
Typische Fluß-Spannungen und Ströme bei LEDs
1x Litze schwarz Dm=0,64mm
1x Litze blau Dm=0,64mm
1x Litze gelb Dm=0,64mm
1x Litze grün Dm=0,64mm
1x Litze grau Dm=0,64mm
1x Anschlusskabel für Sharp-Sensoren 3-polig
1x Modellbau-Servo / Servomotor 4,8V
1x Gleichstrommotor
1x 9V Block-Batterie
1x 9V Batterieclip
Dies Abbildungen im BUCH wurde mit der Software Fritzing erstellt. Sie kann kostenlos von
http://fritzing.org/home/
heruntergeladen werden. In den Dateien zum Buch befindet sich zu jedem Projekt eine .fzz-Datei.
Damit können Sie sich den Schaltplan und das Steckbrett in Ruhe anschauen.
Eine Beschreibung der Software ist nicht Teil dieses Buches.
LTspice IV
Kurz: Es gibt eine ganze Menge zu rechnen, und das schon eine ganze Weile lang. Deswegen wurde schon in den 1970er-Jahren das Programm SPICE entwickelt. SPICE ist ein Akronym und steht für Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis – also für ein Programm zum Simulieren von Schaltungen.
Ich möchte Ihnen die Software LTspice IV vorstellen. Sie ist komplett kostenlos und besitzt eine gut zu bedienende Oberfläche. LTspice wurde von der Firma Linear Technology programmiert, die Bauelemente herstellt. Eine Suche nach »LTspice« sollte schnell zu Treffern führen. Als ich dieses Buch schrieb, war der Link http://www.linear.com/designtools/software/
aktuell.
Beim Download erhalten Sie einen Installer. Dieser sieht ein bisschen anders aus als gewöhnlich
Ich persönlich kam erst nach meinen ersten Programmiererfahrungen zum Arduino. Ich
bin Visual Studio als IDE gewöhnt und entwickle auch alle Programme für den Arduino
mit Visual Studio. Für dieses Programm ist eine Erweiterung mit dem Namen Visual
Micro (http://www.visualmicro.com/) erhältlich.
Bevor wir an die Programmierung gehen, müssen wir in das Handbuch des Microcontrollers
schauen. Sie finden es auf der Seite des Herstellers Atmel unter der URL http://
www.atmel.com/devices/atmega328p.aspx. Sie brauchen nicht nur die Zusammenfassung,
sondern das komplette Handbuch. Das ist die Datei mit etwas mehr als 600 Seiten.
Da der Umgang mit Timern unschön ist, sie aber durchaus viele Einsatzzwecke haben,
haben Menschen sich die Mühe gemacht, eine eigene Funktionssammlung (Bibliothek
oder auch Library benannt) zu entwickeln. Bibliotheken sind nicht Bestandteil des
Arduino, sondern Erweiterungen, die Sie herunterladen müssen. Sie finden sie beispielsweise
unter:
. http://playground.arduino.cc/Code/Timer
. http://playground.arduino.cc/Code/Timer1
Intel hatte daraus mal einen sehr lustigen Werbespot
gemacht. (https://www.youtube.com/watch?v=Gzi4xfMWMuw)
Schieberegister 74HC595
Werfen Sie mal einen Blick in das Datenblatt unter
http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT595.pdf
F:\2016-schalt.at\ARDUINO Praktischer Einstieg
Listing0-1.ino
bis
Listing18-34.ino
LCDKeypad.h
SiebenSegmentAnzeige.h
LCDKeypad.h
7-Segment.fzz
7-Segment-Spiel.fzz
Temperatur messen.fzz
I2C-Temp.fzz
DHT11.fzz
Abstandsmessung.fzz
Motor.fzz
Ethernet Shield.fzz
Bluetooth.fzz
Kapitel4.fzz
Entscheidungshelfer.fzz
EntscheidungMehrfach.fzz
KITT.fzz
Taster.fzz
Geekdown.fzz
UART.fzz
Kapitel0.fzz
SiebenSegmentAnzeige.cpp
DIN A4 ausdrucken
****************************************************************
Impressum: Fritz Prenninger, Haidestr. 11A, A-4600 Wels, Ober-Österreich, mailto:[email protected]ENDE