Arduino Praxiseinstieg

Arduino Praxiseinstieg

by Thomas Brühlmann
Released April 2015
Publisher(s): mitp Verlag
ISBN: 9783958450707

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Book description

  • Komponenten der Hardware, Verwendung der digitalen und analogen Ports, Einsatzbeispiele mit Sensoren, Aktoren und Anzeigen
  • Praktischer Einstieg in die Arduino-Programmierung
  • Beispielprojekte wie Gefrierschrankwächter, Miniroboter mit Wii-Bedienelement, Geschwindigkeitsmesser und Internetanwendungen wie Mailchecker und Wetterstation

Arduino besteht aus einem Mikrocontroller und der dazugehörigen kostenlosen Programmierumgebung. Aufgrund der einfachen C-ähnlichen Programmiersprache eignet sich die Arduino-Umgebung für alle Bastler und Maker, die auf einfache Weise Mikrocontroller programmieren möchten, ohne gleich Technik-Freaks sein zu müssen. Dieses Buch ermöglicht einen leichten Einstieg in die Arduino-Plattform. Der Autor bietet Ihnen eine praxisnahe Einführung und zeigt anhand vieler Beispiele, wie man digitale und analoge Signale über die Eingangs- und Ausgangsports verarbeitet.

Darüber hinaus lernen Sie, wie man verschiedene Sensoren wie Temperatur-, Beschleunigungs- und optische Sensoren für Anwendungen mit dem Arduino-Board einsetzen kann. Anschließend werden Servo- und Motoranwendungen beschrieben. Dabei wird ein kleiner Roboter realisiert, der mit einem Wii-Bedienelement gesteuert werden kann.

Im Praxiskapitel beschreibt der Autor verschiedene Internetanwendungen mit dem Arduino-Board. Mittels einer Ethernet-Verbindung wird Ihr Arduino twittern, E-Mails senden und empfangen sowie Umweltdaten sammeln und verarbeiten können. Als Projekt wird eine Wetterstation realisiert, die Wetterinformationen aus dem Internet abruft und Wetter- und Sensordaten auf einem Display darstellt.

Zum Abschluss werden verschiedene Werkzeuge und Hilfsmittel sowie Softwareprogramme für den Basteleinsatz beschrieben und Sie erfahren, wie die Arduino-Anwendung im Miniformat mit ATtiny realisiert werden kann.

Mit dem Wissen aus diesem Praxis-Handbuch können Sie Ihre eigenen Ideen kreativ umsetzen.

Aus dem Inhalt:
  • Hardwarekomponenten
  • Entwicklungsumgebung
  • Eingänge und Ausgänge verarbeiten
  • Einsatz von Sensoren, Aktoren und Anzeigen
  • Serielle Datenübertragung
  • Daten sammeln und speichern
  • Softwarebibliotheken und Hardware-Erweiterungen
  • Praxisanwendungen wie Kompass, Wasserwaage, digitales Netzteil und Miniroboter
  • Internetanwendungen mit Arduino wie Twitter-Tool, RSS-Reader, Mailchecker und Wetterstation
  • Eigene DIY-Boards und Arduino-Clones
  • Arduino im Miniformat mit ATtiny
  • Tools für Praktiker

Table of contents

  1. Impressum
  2. Kapitel 1: Einleitung
    1. 1.1 3. Auflage
    2. 1.2 Aufbau des Buches
    3. 1.3 Mehr Informationen
    4. 1.4 Weitere Quellen
    5. 1.5 Danksagung
  3. Kapitel 2: Arduino-Plattform
    1. 2.1 Am Anfang war der König
    2. 2.2 Be a Maker​
    3. 2.3 Arduino-Plattform
    4. 2.4 Hardware
      1. 2.4.1 Arduino Uno​
    5. 2.5 Software​
    6. 2.6 Installation​ der Software
      1. 2.6.1 Installation des USB-Treibers unter Windows 7 und Windows 8​
      2. 2.6.2 Installation​ des USB-Treibers​ unter Windows XP
      3. 2.6.3 Installation des USB-Treibers​ unter Mac OS X
      4. 2.6.4 Installation des USB-Treibers​ unter Linux
    7. 2.7 Get Connected
      1. 2.7.1 Verbindungskabel​
      2. 2.7.2 Verbindung und »Blink«
      3. 2.7.3 Projekt Blink​
    8. 2.8 Arduino​-Entwicklungsumgebung
      1. 2.8.1 Voreinstellungen
      2. 2.8.2 Aufbau Entwicklungsumgebung
      3. 2.8.3 Menü- und Symbolleiste
      4. 2.8.4 Editor​
      5. 2.8.5 Ausgabefenster​
    9. 2.9 Arduino-Boards
      1. 2.9.1 Arduino Leonardo​
      2. 2.9.2 Arduino Duemilanove​
      3. 2.9.3 Arduino​ Diecimila​
      4. 2.9.4 Arduino Due​
      5. 2.9.5 Arduino Yun
      6. 2.9.6 Arduino​ Mega 2560
      7. 2.9.7 Arduino Mega ADK​
      8. 2.9.8 Arduino​ Nano​
      9. 2.9.9 Arduino​ Mini​
      10. 2.9.10 Arduino​ BT​
      11. 2.9.11 Arduino​ LilyPad​
      12. 2.9.12 Arduino Fio​
    10. 2.10 Arduino-kompatible Boards​
  4. Kapitel 3: Startschuss
    1. 3.1 Das Arduino​-Board​
      1. 3.1.1 Stromlaufplan
      2. 3.1.2 Mikrocontroller – Das Gehirn
      3. 3.1.3 Anschlussbelegung
      4. 3.1.4 Stromversorgung
    2. 3.2 Steckbrett – Experimentieren ohne Löten
      1. 3.2.1 Spannungsversorgung auf dem Steckbrett
    3. 3.3 Spannung, Strom und Herr Ohm
    4. 3.4 Widerstand & Co.​
      1. 3.4.1 Widerstand
      2. 3.4.2 Potentiometer
      3. 3.4.3 Kondensator
      4. 3.4.4 Diode
      5. 3.4.5 Leuchtdiode
      6. 3.4.6 Transistor
      7. 3.4.7 Integrierte Schaltung (IC)
      8. 3.4.8 Relais
      9. 3.4.9 Schalter
      10. 3.4.10 Taster
    5. 3.5 Programmcode​
      1. 3.5.1 Integer​, Typen​ und Variablen​
      2. 3.5.2 Struktur
    6. 3.6 Testen​
      1. 3.6.1 Serieller Monitor
      2. 3.6.2 Code-Debugging​
    7. 3.7 Projekt Blink
    8. 3.8 Projekt Wechselblinker
  5. Kapitel 4: Eingänge und Ausgänge​​
    1. 4.1 Digitale Eingänge​
      1. 4.1.1 Port als Eingang setzen
      2. 4.1.2 Digitalen Eingang​ lesen
      3. 4.1.3 Digitalen Eingang entprellen​
      4. 4.1.4 Hohe Eingangssignale
    2. 4.2 Digitale Ausgänge​
      1. 4.2.1 Ausgang setzen​ und ausgeben
      2. 4.2.2 Praxis-Tipp: Status eines Ausgangs lesen
    3. 4.3 Analoge Welt​
      1. 4.3.1 Analoge Signale​ einlesen
      2. 4.3.2 Analoge Signale ausgeben
    4. 4.4 Serielle Kommunikation
      1. 4.4.1 Serielle Schnittstelle (RS232)
      2. 4.4.2 Schnittstellenerweiterung
      3. 4.4.3 I2C​/2-Wire ​(Two-Wire​)
    5. 4.5 Drahtlose Kommunikation​
      1. 4.5.1 433-MHz-Kommunikation
      2. 4.5.2 Daten übertragen mit RFM12B Transceiver
    6. 4.6 Projekt: Würfel​
  6. Kapitel 5: Sensoren
    1. 5.1 LDR​ (Fotowiderstand​)
    2. 5.2 NTC/PTC​
    3. 5.3 Integrierte Temperatursensoren​
    4. 5.4 Pt100 und Thermoelemente
    5. 5.5 Feuchtesensoren​
    6. 5.6 Kombinierte Umweltsensoren
    7. 5.7 Schaltersensoren​
    8. 5.8 Abstandssensoren​
    9. 5.9 Beschleunigungssensor​
    10. 5.10 Kompas​s
    11. 5.11 Hall-Sensor​
    12. 5.12 Projekt Kompass mit Richtungsanzeige
    13. 5.13 Projekt Gefrierschrankwächter
  7. Kapitel 6: Aktoren
    1. 6.1 Relais
    2. 6.2 Servos
      1. 6.2.1 Analoge Temperaturanzeige
      2. 6.2.2 Servos​ als Motoren für Miniroboter​
    3. 6.3 Motoren​
    4. 6.4 Hohe Lasten​ schalten
    5. 6.5 Projekt: Roboter​ mit Wii-Steuerung
  8. Kapitel 7: Anzeigen
    1. 7.1 Leuchtdiode​ (LED​)
      1. 7.1.1 Konstantstromquelle​ mit Transistor
      2. 7.1.2 Konstantstromquelle​ mit Spannungsregler​
      3. 7.1.3 Helligkeit steuern
      4. 7.1.4 LED​ als Berührungssensor​
      5. 7.1.5 Jetzt wird es hell
    2. 7.2 7-Segment-Anzeigen
      1. 7.2.1 Port Expander​ über den I2C-Bus
    3. 7.3 LC-Display​ (LCD)
      1. 7.3.1 Paralleles LC-Display
      2. 7.3.2 Serielle LC-Displays
    4. 7.4 LC Display Nokia 3310/5110​
    5. 7.5 LED-Matrix​
    6. 7.6 Projekt Geschwindigkeitsmesser​ fürs Fahrrad
    7. 7.7 Projekt Schrittzähler​
  9. Kapitel 8: Datenverarbeitung​
    1. 8.1 Daten speichern
      1. 8.1.1 Daten im ATmega-Controller speichern
      2. 8.1.2 Daten in externem EEPROM ablegen
      3. 8.1.3 Daten auf SD-Karte speichern
    2. 8.2 Daten ins Internet senden
    3. 8.3 Datenverarbeitung​ mit Processing
      1. 8.3.1 Processing – Bitte antworten
      2. 8.3.2 Arduino mit Processing steuern
    4. 8.4 Gobetwino – Übernehmen Sie!
    5. 8.5 Projekt: Programmierbarer Signalgeber​
    6. 8.6 Projekt: Digitales Netzteil​
      1. 8.6.1 Sollwerteingabe mit Drehgeber​
  10. Kapitel 9: Erweiterungen
    1. 9.1 Bibliotheke​n
      1. 9.1.1 Ethernet-Bibliothek
      2. 9.1.2 Wire-Bibliothek
      3. 9.1.3 SoftwareSerial​
      4. 9.1.4 TinyGPS-Bibliothek​
      5. 9.1.5 NMEA​
      6. 9.1.6 PString-Bibliothek​
      7. 9.1.7 TextFinder-Bibliothek​
      8. 9.1.8 Matrix-Bibliothek​
      9. 9.1.9 LiquidCrystal-Bibliothek​ (LCD)
      10. 9.1.10 JeeLib
      11. 9.1.11 MIDI​
      12. 9.1.12 Stepper-Bibliothek​
      13. 9.1.13 Webduino​
      14. 9.1.14 Wii Nunchuk​
    2. 9.2 Hardware-Erweiterungen (Shields)
      1. 9.2.1 Proto-Shield​
      2. 9.2.2 Protonly​ Proto-Shield
      3. 9.2.3 Floweronly​ Proto-Shield
      4. 9.2.4 Ethernet-Shield​
      5. 9.2.5 Datalogger und GPS Shield​
      6. 9.2.6 Adafruit Motor-Shield
      7. 9.2.7 DFRobot Motor-Shield​
      8. 9.2.8 Diduino MsMot Shield
      9. 9.2.9 Keypad Shield​
      10. 9.2.10 TouchShield​
      11. 9.2.11 Wave Shield​
      12. 9.2.12 SD Card Shield​
      13. 9.2.13 MIDI Shield​
      14. 9.2.14 Nano Shield​
      15. 9.2.15 Lithium Backpack​
      16. 9.2.16 ITEAD Power-Shield
      17. 9.2.17 RFM12B Shield
      18. 9.2.18 Xbee Shield​
      19. 9.2.19 CC3000 WiFi Shield​
      20. 9.2.20 Schraubklemmen​-Shield
    3. 9.3 Hardware-Adapter
      1. 9.3.1 RFM12B Breakout-Board
      2. 9.3.2 Wii-Nunchuk-Adapter​
  11. Kapitel 10: Arduino im Einsatz​
    1. 10.1 Verbindung zum Internet
      1. 10.1.1 Netzwerkverbindung​
      2. 10.1.2 Arduino​ als Webserver
      3. 10.1.3 Der Arduino​ als Webclient
      4. 10.1.4 Ethernet mit ENC28J60-Modul
      5. 10.1.5 Eingänge und Ausgänge übers Internet steuern
      6. 10.1.6 Wireless Ethernet (WiFi)
    2. 10.2 Heute schon getwittert?
    3. 10.3 Arduino​ mailt
      1. 10.3.1 Mail direkt versenden
      2. 10.3.2 Mail via PHP-Skript versenden
    4. 10.4 XML einlesen
      1. 10.4.1 XML lesen mit TextFinder
      2. 10.4.2 Wetterdaten​ von Yahoo! Weather​ abfragen
    5. 10.5 RSS einlesen​
    6. 10.6 You got mail
    7. 10.7 Umweltdaten​ sammeln
    8. 10.8 Projekt Wetterstation
    9. 10.9 Projekt: Online-Wetterstation​
  12. Kapitel 11: Fehlersuche/Troubleshooting​​
    1. 11.1 Allgemeines Vorgehen​
    2. 11.2 Fehler​ in der Schaltung
    3. 11.3 Fehler​ im Programm
    4. 11.4 Probleme​ mit der IDE
    5. 11.5 Hallo Arduino-Board
  13. Kapitel 12: DIY Boards und Clones​​​
    1. 12.1 Boards
      1. 12.1.1 Minimalschaltung​ Arduino
      2. 12.1.2 Bare Bone Breadboard​ Arduino
      3. 12.1.3 Really Bare Bone Board​ (RBBB​)
      4. 12.1.4 Nanode​
      5. 12.1.5 Helvetino
      6. 12.1.6 Sippino​
      7. 12.1.7 RFBoard
    2. 12.2 Programmieradapter (USB-Wandler)
      1. 12.2.1 Anschlussbelegung​ FTDI
    3. 12.3 Programmierung über ICSP
      1. 12.3.1 Der Arduino als Programmiergerät (Arduino ISP)
    4. 12.4 Arduino im Miniaturformat mit ATtiny
      1. 12.4.1 tinyAVR und Arduino
      2. 12.4.2 Installation eines Zusatzpakets
      3. 12.4.3 (Blink-)Schaltung mit ATtiny
      4. 12.4.4 Programmierung des ATtiny-Mikrocontrollers
      5. 12.4.5 AVR-Programmer
      6. 12.4.6 Projekt Selbstbau-Programmieradapter
      7. 12.4.7 Projekt ICSP-Breakout-Board fürs Steckbrett
      8. 12.4.8 Projekt Windlicht
      9. 12.4.9 Prototypen-Board für ATtiny84
  14. Kapitel 13: Tools für Praktiker
    1. 13.1 Hardware
      1. 13.1.1 Steckbrett​ und Kabel
      2. 13.1.2 Lochrasterplatinen​
      3. 13.1.3 Lötkolben​ und Lötzinn
      4. 13.1.4 Zangen
      5. 13.1.5 Biegelehre​
      6. 13.1.6 Multimeter​
      7. 13.1.7 Oszilloskop​ – Spannung sichtbar machen
    2. 13.2 Software
      1. 13.2.1 Schaltungsaufbau mit Fritzing
      2. 13.2.2 Eagle CAD
      3. 13.2.3 KiCad​
      4. 13.2.4 Oszilloskop​ mit Arduino
    3. 13.3 Leiterplatten​ herstellen
      1. 13.3.1 Datenformat​ Gerber​
      2. 13.3.2 Gerber-Daten aus Fritzing
      3. 13.3.3 Gerber-Daten aus Eagle
      4. 13.3.4 Gerber-Daten prüfen
      5. 13.3.5 Leiterplatten von OSH Park​
  15. Anhang A: Codereferenz​
    1. A.1 Programmstruktur​
    2. A.2 Aufbau einer Funktion
    3. A.3 Konventionen​​
    4. A.4 Datentypen​
    5. A.5 Datentypkonvertierung​
    6. A.6 Variablen & Konstanten
      1. A.6.1 Variablen​
      2. A.6.2 Konstanten
    7. A.7 Kontrollstrukturen​
    8. A.8 Mathematische Funktionen​
    9. A.9 Zufallszahlen​
    10. A.10 Arithmetik​ und Vergleichsfunktionen
    11. A.11 Funktionen
      1. A.11.1 Digitale Ein- und Ausgänge​
      2. A.11.2 Analoge Ein- und Ausgänge​
      3. A.11.3 Tonausgabe​
      4. A.11.4 Interrupts
    12. A.12 Zeitfunktionen​
    13. A.13 Serielle Kommunikation​
  16. Anhang B: Boards​
    1. B.1 Vergleich der Board-Varianten
    2. B.2 Anschlussbelegung​ Mikrocontroller
  17. Anhang C: Bezugsquellen
    1. C.1 Bezugsquellen​ und Lieferanten​
  18. Anhang D: Listings​
    1. D.1 Wii-Nunchuk​-Funktionsbibliothek​ (Kapitel 6)
    2. D.2 Mailchecker​ (Kapitel 10)
  19. Anhang E: Migration zu Arduino 1.0​

Product information

  • Title: Arduino Praxiseinstieg
  • Author(s): Thomas Brühlmann
  • Release date: April 2015
  • Publisher(s): mitp Verlag
  • ISBN: 9783958450707