Arduino-Workshops, 2nd Edition

Arduino-Workshops, 2nd Edition

by John Boxall
Released September 2022
Publisher(s): dpunkt
ISBN: 9783864909184

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Book description

Als preiswerte und flexible Option bietet der Arduino im Bereich der Open-Source-Mikrocontroller-Plattformen eine nahezu unbegrenzte Palette von Add-ons für Ein- und Ausgänge – wie Displays, Sensoren, Aktoren und vielen mehr.

In »Arduino-Workshops« erfahren Sie, wie diese Add-ons funktionieren und wie sie in eigene Projekte integriert werden können. Sie starten mit einem Überblick über das Arduino-System und kriegen dann einen Einblick in die verschiedenen elektronischen Komponenten und Konzepte. Hands-on-Projekte, die über das ganze Buch verteilt sind vertiefen das Gelernte Schritt für Schritt und helfen Ihnen, dieses Wissen anzuwenden. Mit einhergehendem Fortschritt werden auch die Projekte komplexer und raffinierter.

Table of contents

  1. Cover
  2. Über den Autor
  3. Titel
  4. Impressum
  5. Widmung
  6. Inhalt
  7. Inhaltsverzeichnis
  8. DANKSAGUNG
  9. 1 EINFÜHRUNG
    1. Unendliche Möglichkeiten
    2. Die Masse macht‘s
    3. Teile und Zubehör
    4. Benötigte Software
    5. macOS
    6. Windows 10
    7. Ubuntu Linux
    8. Sicherheit
    9. Ausblick
  10. 2 EIN GENAUERER BLICK AUF DEN ARDUINO UND DIE IDE
    1. Der Arduino
    2. Die IDE
    3. Der Befehlsbereich
    4. Der Textbereich
    5. Der Meldungsbereich
    6. Ein erster Sketch in der IDE
    7. Kommentare
    8. Die Einrichtungsfunktion
    9. Die Hardware steuern
    10. Die Schleifenfunktion
    11. Den Sketch überprüfen
    12. Den Sketch hochladen und ausführen
    13. Den Sketch bearbeiten
    14. Ausblick
  11. 3 ERSTE SCHRITTE
    1. Projekte planen
    2. Elektrizität
    3. Stromstärke
    4. Spannung
    5. Leistung
    6. Elektronische Bauteile
    7. Widerstände
    8. Leuchtdioden (LEDs)
    9. Steckplatinen
    10. Projekt Nr. 1: LED-La-Ola
    11. Der Algorithmus
    12. Die Hardware
    13. Der Schaltplan
    14. Der Sketch
    15. Den Sketch ausführen
    16. Verwenden von Variablen
    17. Projekt Nr. 2: Wiederholungen mit for-Schleifen
    18. Die Helligkeit der LEDs durch Pulsbreitenmodulation ändern
    19. Projekt Nr. 3: PBM-Beispiel
    20. Weitere elektronische Bauteile
    21. Transistoren
    22. Gleichrichterdioden
    23. Relais
    24. Schaltungen mit höherer Spannung
    25. Ausblick
  12. 4 GRUNDBAUSTEINE
    1. Schaltpläne
    2. Symbole für die Bauteile
    3. Leitungen in Schaltplänen
    4. Schaltpläne analysieren
    5. Kondensatoren
    6. Die Kapazität von Kondensatoren
    7. Kapazitätswerte ablesen
    8. Arten von Kondensatoren
    9. Digitale Eingänge
    10. Projekt Nr. 4: Beispiel für digitale Eingänge
    11. Der Algorithmus
    12. Die Hardware
    13. Der Schaltplan
    14. Der Sketch
    15. Den Sketch verstehen
    16. Konstanten mit #define erstellen
    17. Digitale Eingangspins messen
    18. Entscheidungen mit if
    19. Mehr Entscheidungsmöglichkeiten mit if-else
    20. Boolesche Variablen
    21. Logische Vergleichsoperatoren
    22. Zwei und mehr Vergleiche
    23. Projekt Nr. 5: Eine Verkehrsampel
    24. Das Ziel
    25. Der Algorithmus
    26. Die Hardware
    27. Der Schaltplan
    28. Der Sketch
    29. Den Sketch ausführen
    30. Analoge und digitale Signale
    31. Projekt Nr. 6: Ein Testgerät für Einzelzellenbatterien
    32. Das Ziel
    33. Der Algorithmus
    34. Die Hardware
    35. Der Schaltplan
    36. Der Sketch
    37. Rechnen mit dem Arduino
    38. Fließkommavariablen
    39. Vergleichsoperatoren für Berechnungen
    40. Die Genauigkeit der Analogmessung durch eine Bezugsspannung verbessern
    41. Externe Bezugsspannung
    42. Interne Bezugsspannung
    43. Regelbare Widerstände
    44. Piezoelektrische Summer
    45. Das Schaltplansymbol
    46. Projekt Nr. 7: Einen Piezosummer ausprobieren
    47. Projekt Nr. 8: Ein Thermometer mit Ampelanzeige
    48. Das Ziel
    49. Die Hardware
    50. Der Schaltplan
    51. Der Sketch
    52. Ausblick
  13. 5 FUNKTIONEN
    1. Projekt Nr. 9: Eine Funktion zur Wiederholung einer Aktion erstellen
    2. Projekt Nr. 10: Eine Funktion mit einstellbarem Blinkvorgang erstellen
    3. Funktionen zur Rückgabe von Werten
    4. Projekt Nr. 11: Ein Thermometer mit Blinkcodeanzeige
    5. Die Hardware
    6. Der Schaltplan
    7. Der Sketch
    8. Daten vom Arduino im seriellen Monitor anzeigen
    9. Der serielle Monitor
    10. Projekt Nr. 12: Die Temperatur im seriellen Monitor anzeigen
    11. Debugging im seriellen Monitor
    12. Entscheidungen mit while-Anweisungen
    13. while
    14. do-while
    15. Daten vom seriellen Monitor an den Arduino senden
    16. Projekt Nr. 13: Eine Zahl mit 2 multiplizieren
    17. long-Variablen
    18. Projekt Nr. 14: long-Variablen verwenden
    19. Ausblick
  14. 6 ZAHLEN, VARIABLEN UND ARITHMETISCHE OPERATIONEN
    1. Zufallszahlen generieren
    2. Zufallszahlen aus dem Umgebungsstrom generieren
    3. Projekt Nr. 15: Einen elektronischen Würfel erstellen
    4. Die Hardware
    5. Der Schaltplan
    6. Der Sketch
    7. Den Sketch ändern
    8. Schnellkurs in Binärzahlen
    9. Binärzahlen
    10. Bytevariablen
    11. Erweitern der digitalen Ausgänge mit Schieberegistern
    12. Projekt Nr. 16: Eine Binärzahlenanzeige aus LEDs bauen
    13. Die Hardware
    14. Der Schaltplan
    15. Der Sketch
    16. Projekt Nr. 17: Ein Binärzahlenquiz konstruieren
    17. Der Algorithmus
    18. Der Sketch
    19. Arrays
    20. Arrays definieren
    21. Auf Werte in Arrays verweisen
    22. In Arrays lesen und schreiben
    23. Siebensegmentanzeigen
    24. Die LEDs steuern
    25. Projekt Nr. 18: Eine einstellige Anzeige konstruieren
    26. Die Hardware
    27. Der Schaltplan
    28. Der Sketch
    29. Zweistellige Zahlen anzeigen
    30. Projekt Nr. 19: Zwei Siebensegmentanzeigen steuern
    31. Die Hardware
    32. Der Schaltplan
    33. Modulo
    34. Projekt Nr. 20: Ein Digitalthermometer konstruieren
    35. Die Hardware
    36. Der Sketch
    37. Ausblick
  15. 7 DEN ARDUINO ERWEITERN
    1. Shields
    2. ProtoShield
    3. Projekt 21: Ein individuelles Shield erstellen
    4. Die Hardware
    5. Der Schaltplan
    6. Das Layout des ProtoShields
    7. Das Design
    8. Die Bauteile festlöten
    9. Testen des ProtoShields
    10. Sketche durch Bibliotheken erweitern
    11. Eine Arduino-Bibliothek als ZIP-Datei herunterladen
    12. Eine Arduino-Bibliothek mit dem Library Manager importieren
    13. SD-Speicherkarten
    14. Das Kartenmodul anschließen
    15. Ihre SD-Karte testen
    16. Projekt 22: Daten auf die Speicherkarte schreiben
    17. Der Sketch
    18. Projekt Nr. 23: Ein Gerät zur Temperaturaufzeichnung konstruieren
    19. Die Hardware
    20. Der Sketch
    21. Zeitmessung mit millis() und micros()
    22. Projekt Nr. 31: Eine Stoppuhr konstruieren
    23. Die Hardware
    24. Der Schaltplan
    25. Der Sketch
    26. Interrupts
    27. Interrupt-Modi
    28. Interrupts einrichten
    29. Interrupts aktivieren und deaktivieren
    30. Projekt Nr. 25: Interrupts verwenden
    31. Der Sketch
    32. Ausblick
  16. 8 NUMERISCHE LED-ANZEIGEN UND MATRIZEN
    1. Numerische LED-Anzeigen
    2. Die Bibliothek installieren
    3. Projekt Nr. 26: Digitale Stoppuhr
    4. Projekt Nr. 27: LED-Matrix-Module verwenden
    5. Installieren der Bibliothek
    6. Die Display-Schriftart bearbeiten
    7. Ausblick
  17. 9 FLÜSSIGKRISTALLANZEIGEN
    1. LCD-Module
    2. Ein LCD in einem Sketch verwenden
    3. Text anzeigen
    4. Variablen und Zahlen anzeigen
    5. Projekt Nr. 28: Eigene Zeichen definieren
    6. LCD-Grafikmodule
    7. Das LCD-Grafikmodul anschließen
    8. Das LCD verwenden
    9. Die Anzeige steuern
    10. Projekt Nr. 29: Textfunktionen in Aktion
    11. Der Sketch
    12. Den Sketch ausführen
    13. Komplexere Anzeigeeffekte mit Grafikfunktionen erstellen
    14. Projekt Nr. 30: Die Grafikfunktionen in Aktion
    15. Der Sketch
    16. Projekt Nr. 31: Eine Temperaturverlaufskurve aufzeichnen
    17. Der Algorithmus
    18. Die Hardware
    19. Der Sketch
    20. Den Sketch ausführen
    21. Den Sketch ändern
    22. Ausblick
  18. 10 IHRE EIGENEN ARDUINO-BIBLIOTHEKEN ERSTELLEN
    1. Ihre erste Arduino-Bibliothek erstellen
    2. Aufbau einer Arduino-Bibliothek
    3. Die Header-Datei
    4. Die Quelldatei
    5. Die Datei KEYWORDS.TXT
    6. Ihre neue Arduino-Bibliothek installieren
    7. Erstellen einer ZIP-Datei mit Windows 7 und höher
    8. Erstellen einer ZIP-Datei mit macOS oder später
    9. Ihre neue Bibliothek installieren
    10. Eine Bibliothek erstellen, die Werte annimmt, um eine Funktion auszuführen
    11. Eine Bibliothek erstellen, die Sensorwerte verarbeitet und anzeigt
    12. Ausblick
  19. 11 NUMERISCHE TASTENFELDER
    1. Numerische Tastenfelder verwenden
    2. Ein Tastenfeld anschließen
    3. Programme für das Tastenfeld schreiben
    4. Den Sketch testen
    5. Entscheidungen mit switch-case
    6. Projekt Nr. 32: Ein Schloss mit Tastenfeld konstruieren
    7. Der Sketch
    8. Funktionsweise
    9. Den Sketch testen
    10. Ausblick
  20. 12 BENUTZEREINGABEN ÜBER EINEN TOUCHSCREEN
    1. Touchscreens
    2. Den Touchscreen anschließen
    3. Projekt Nr. 33: Bereiche auf dem Touchscreen ansprechen
    4. Die Hardware
    5. Der Sketch
    6. Den Sketch testen
    7. Den Touchscreen kalibrieren
    8. Projekt Nr. 34: Einen Ein/Aus-Schalter mit zwei Zonen entwerfen
    9. Der Sketch
    10. Funktionsweise
    11. Den Sketch testen
    12. Die Funktion map()
    13. Projekt Nr. 35: Einen Schalter mit drei Berührungszonen entwerfen
    14. Die Touchscreen-Karte
    15. Der Sketch
    16. Den Sketch verstehen
    17. Ausblick
  21. 13 GESTATTEN, FAMILIE ARDUINO!
    1. Projekt Nr. 36: Einen eigenen Steckplatinen-Arduino bauen
    2. Die Hardware
    3. Der Schaltplan
    4. Den Sketch ausführen
    5. Die zahlreichen verschiedenen Arduino-Platinen
    6. Arduino Uno
    7. Freetronics Eleven
    8. Der Adafruit Pro Trinket
    9. Der Arduino Nano
    10. Der Arduino LilyPad
    11. Der Arduino Mega 2560
    12. Der Freetronics EtherMega
    13. Der Arduino Due
    14. Ausblick
  22. 14 MOTOREN UND BEWEGUNG
    1. Kleine Bewegungen mithilfe von Stellmotoren
    2. Stellmotoren auswählen
    3. Einen Stellmotor anschließen
    4. Den Stellmotor in Bewegung setzen
    5. Projekt Nr. 37: Ein Zeigerthermometer bauen
    6. Die Hardware
    7. Der Schaltplan
    8. Der Sketch
    9. E-Motoren
    10. Einen Motor auswählen
    11. Der Darlington-Transistor TIP120
    12. Projekt Nr. 38: Den Motor steuern
    13. Die Hardware
    14. Der Schaltplan
    15. Der Sketch
    16. Kleine Schrittmotoren
    17. Projekt Nr. 39: Ein Roboterfahrzeug bauen und steuern
    18. Die Hardware
    19. Der Schaltplan
    20. Das Motor-Shield anschließen
    21. Der Sketch
    22. Anschließen weiterer Hardware
    23. Kollisionserkennung
    24. Projekt Nr. 40: Kollisionen mithilfe eines Mikroschalters erkennen
    25. Der Schaltplan
    26. Der Sketch
    27. Infrarotsensoren zur Abstandsmessung
    28. Verkabelung
    29. Den IR-Abstandssensor testen
    30. Projekt Nr. 41: Kollisionen mithilfe eines IR-Abstandssensors verhindern
    31. Der Sketch
    32. Den Sketch modifizieren und weitere Sensoren anschließen
    33. Ultraschallsensoren
    34. Den Ultraschallsensor anschließen
    35. Den Ultraschallsensor testen
    36. Projekt Nr. 42: Kollisionen mithilfe eines Ultraschall-Abstandssensors verhindern
    37. Der Sketch
    38. Ausblick
  23. 15 GPS FÜR DEN ARDUINO
    1. Was ist GPS?
    2. Den GPS-Shield testen
    3. Projekt Nr. 43: Einen einfachen GPS-Empfänger bauen
    4. Die Hardware
    5. Der Sketch
    6. Den Sketch ausführen
    7. Projekt Nr. 44: Eine genaue GPS-gestützte Uhr konstruieren
    8. Die Hardware
    9. Der Sketch
    10. Projekt Nr. 45: Den Bewegungsverlauf eines Objekts aufzeichnen
    11. Die Hardware
    12. Der Sketch
    13. Den Sketch ausführen
    14. Ausblick
  24. 16 DRAHTLOSE DATENÜBERTRAGUNG
    1. Preiswerte Module für die drahtlose Datenübertragung
    2. Projekt Nr. 46: Eine drahtlose Fernbedienung konstruieren
    3. Die Hardware des Senders
    4. Der Schaltplan des Senders
    5. Die Hardware des Empfängers
    6. Der Schaltplan des Empfängers
    7. Der Sketch des Senders
    8. Der Sketch des Empfängers
    9. LoRa-Funkdatenmodule für größere Reichweite und höhere Geschwindigkeit
    10. Projekt Nr. 47: Fernsteuern über LoRa Wireless
    11. Die Hardware des Senders
    12. Der Schaltplan des Senders
    13. Die Hardware des Empfängers
    14. Der Schaltplan des Empfängers
    15. Der Sketch des Senders
    16. Der Sketch des Empfängers
    17. Projekt Nr. 48: Fernsteuern über LoRa mit Bestätigung
    18. Die Hardware des Senders
    19. Der Schaltplan des Senders
    20. Der Sketch des Senders
    21. Der Sketch des Empfängers
    22. Projekt Nr. 49: Übertragung von Sensordaten über eine drahtlose LoRa-Verbindung
    23. Die Hardware des Senders
    24. Die Hardware des Empfängers
    25. Der Schaltplan des Empfängers
    26. Der Sketch des Senders
    27. Der Sketch des Empfängers
    28. Ausblick
  25. 17 INFRAROT-FERNBEDIENUNGEN
    1. Was ist Infrarot?
    2. Vorbereitung für die Infrarotübertragung
    3. Der IR-Empfänger
    4. Die Fernbedienung
    5. Der Testsketch
    6. Den Sketch testen
    7. Projekt Nr. 50: Den Arduino fernsteuern
    8. Die Hardware
    9. Der Schaltplan
    10. Der Sketch
    11. Den Sketch erweitern
    12. Projekt Nr. 51: Ein Raupenfahrzeug fernsteuern
    13. Die Hardware
    14. Der Sketch
    15. Ausblick
  26. 18 RFID-TRANSPONDER LESEN
    1. Das Innenleben von RFID-Transpondern
    2. Die Hardware testen
    3. Der Schaltplan
    4. Die Schaltung prüfen
    5. Der Test-Sketch
    6. Anzeigen der ID-Nummer der RFID-Transponder
    7. Projekt Nr. 52: Ein einfaches RFID-Steuerungssystem konstruieren
    8. Der Sketch
    9. Funktionsweise
    10. Daten im eingebauten EEPROM des Arduino speichern
    11. Lesen und Schreiben im EEPROM
    12. Projekt Nr. 53: Ein RFID-Steuerungssystem konstruieren, das sich die letzte Aktion merkt
    13. Der Sketch
    14. Funktionsweise
    15. Ausblick
  27. 19 DATENBUSSE
    1. Der I2C-Bus
    2. Projekt Nr. 54: Einen externen EEPROM verwenden
    3. Die Hardware
    4. Der Schaltplan
    5. Der Sketch
    6. Das Ergebnis
    7. Projekt Nr. 55: Einen IC zur Porterweiterung verwenden
    8. Die Hardware
    9. Der Schaltplan
    10. Der Sketch
    11. Der SPI-Bus
    12. Die Anschlüsse
    13. Den SPI-Bus nutzen
    14. Daten an ein SPI-Gerät senden
    15. Projekt Nr. 56: Ein Digitalpotenziometer verwenden
    16. Die Hardware
    17. Der Schaltplan
    18. Der Sketch
    19. Ausblick
  28. 20 ECHTZEITUHREN
    1. Der Anschluss des RTC-Moduls
    2. Projekt Nr. 57: Datum und Uhrzeit mit einem RTC-Modul einstellen und anzeigen
    3. Die Hardware
    4. Der Sketch
    5. Funktionsweise
    6. Projekt Nr. 58: Eine einfache Digitaluhr bauen
    7. Die Hardware
    8. Der Sketch
    9. Funktionsweise
    10. Projekt Nr. 59: Eine Stechuhr konstruieren
    11. Die Hardware
    12. Der Sketch
    13. Funktionsweise
    14. Ausblick
  29. 21 DAS INTERNET
    1. Erforderliches Material
    2. Projekt Nr. 60: Eine Fernüberwachungsstation konstruieren
    3. Die Hardware
    4. Der Sketch
    5. Fehlersuche
    6. Funktionsweise
    7. Projekt Nr. 61: Einen Arduino-Tweeter konstruieren
    8. Die Hardware
    9. Der Sketch
    10. Den Arduino vom Web aus steuern
    11. Projekt Nr. 62: Eine Fernsteuerung für den Arduino einrichten
    12. Die Hardware
    13. Der Sketch
    14. Den Arduino fernsteuern
    15. Ausblick
  30. 22 MOBILFUNKKOMMUNIKATION
    1. Die Hardware
    2. Hardware-Konfiguration und -Test
    3. Projekt Nr. 63: Bau eines Arduino-Wählers
    4. Die Hardware
    5. Der Schaltplan
    6. Der Sketch
    7. Den Sketch verstehen
    8. Projekt Nr. 64: Bau eines Arduino SMS-Senders
    9. Der Sketch
    10. Den Sketch verstehen
    11. Projekt Nr. 65: Eine SMS-Fernbedienung bauen
    12. Die Hardware
    13. Der Schaltplan
    14. Der Sketch
    15. Den Sketch verstehen
    16. Ausblick
  31. INDEX

Product information

  • Title: Arduino-Workshops, 2nd Edition
  • Author(s): John Boxall
  • Release date: September 2022
  • Publisher(s): dpunkt
  • ISBN: 9783864909184