Arduino Mikrocontrolling - · PDF file3. Programmieren Damit ein Arduino Mikrocontroller das...

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  • Arduino Mikrocontrolling

  • Inhaltsverzeichnis

    1.Vorwort zur Arduino Anleitung......................................................................................................................22. Hardware und Software................................................................................................................................3

    2.1 Hardware...............................................................................................................................................32.1.2 Empfohlenes Zubehr....................................................................................................................3

    2.1.2.1 Das Breadboard.....................................................................................................................42.1.2.2 Leuchtdioden (LED)................................................................................................................4

    2.2 Software................................................................................................................................................42.2.1 Installation.....................................................................................................................................5

    2.2.1.1 Installation und Einstellung der Arduino-Software................................................................52.2.1.2 Installation des USB-Treibers.................................................................................................6

    2.2.3 Bibliotheken zur Arduinosoftware hinzufgen...............................................................................63. Programmieren.............................................................................................................................................7

    3.1 Grundstruktur fr einen Sketch.............................................................................................................71. Variablen benennen.................................................................................................................................72. Setup........................................................................................................................................................73. Loop.........................................................................................................................................................73.2 Hufige Fehlerquellen............................................................................................................................73.3 Aufbau der Anleitungen vom funduino.de............................................................................................8

    1.Vorwort zur Arduino Anleitung

    Diese Anleitung soll als Grundlage zum Erlernen der Arduino-Plattform dienen. Sie soll Anfngern einen einfachen, interessanten und eng geleiteten Einstieg in die Arduino-Thematik geben. Die Anleitung orientiert sich dabei hauptschlich an praxisorientierten Aufgaben. Aber auch die theoretischen Einfhrung sollte man vorab unbedingt lesen, um bei den spteren Praxisaufgaben nicht an fehlendem Grundwissen zu scheitern.

    Die Anleitung wurde sorgfltig erstellt und wird kontinuierlich gepflegt und erweitert (www.funduino.de). Fr die praktischen Aufgaben sollte man mit einigen elektronischen Bauteilen versorgt sein. Auf der Internetseite www.funduinoshop.com knnen passende Arduino-Sets bestellt werden, die speziell auf diese Anleitung zugeschnitten sind.

    Was ist eigentlich Arduino?Arduino ist eine Open-Source-Elektronik-Prototyping-Plattform fr flexible, einfach zu bedienende Hardware und Software im Bereich Mikrocontrolling. Es ist geeignet, um in kurzer Zeit spektakulre Projektezu verwirklichen. Viele davon lassen sich unter dem Begriff Arduino bei Youtube finden. Es wird vor allem von Knstlern, Designern, Tftlern und Bastlern verwendet, um kreative Ideen zu verwirklichen. Aber auch in Schulen, Hochschulen und Universitten wird die Arduino Entwicklungsumgebung zunehmend

    Seite 2 Von 8 Quelle: www.funduino.de

    http://www.funduinoshop.com/http://www.funduino.de/

  • eingesetzt, um Lernenden einen kreativen und spannenden, aber vor allem auch einfachen Zugang zum Thema Mikrocontrolling zu ermglichen. Auch Themengebiete wie Automatisierungstechnik, Robotik etc. lassen sich mit der Arduino Entwicklungsumgebung erarbeiten.

    2. Hardware und Software

    Der Begriff Arduino wird im allgemeinen Wortgebrauch gleichermaen fr die verschiedenen Arduino-Boards (also die Hardware) als auch fr die Programmierumgebung (Software) verwendet.

    2.1 HardwareDer Arduino ist ein sogenanntesMikrocontroller-Board (im weiteren VerlaufBoard genannt). Also im Grunde eineLeiterplatte (Board) mit jeder MengeElektronik rund um den eigentlichenMikrocontroller. Am Rand des Boardsbefinden sich viele Steckpltze (Pinsgenannt), an denen man dieunterschiedlichsten Dinge anschlieen kann.Dazu gehren: Schalter, LEDs,Ultraschallsensoren, Temperatursensoren,Drehregler, Displays, Motoren, Servos usw.

    Es gibt sehr viele verschiedene Versionen von Mikrocontrollerboards, die mit der Arduino-Software verwendet werden knnen. Dazu gehren sowohl viele verschiedene groe und kleine Boards mit der offiziellen Arduino Bezeichnung als auch eine Vielzahl von hufig gnstigeren Arduino-compatiblen Boards. Die gngigsten Boards fr die Arduino Entwicklungsumgebung haben neben der Markenbezeichnung wie Arduino oder Funduino die Namen UNO und MEGA 2560.

    2.1.2 Empfohlenes Zubehr

    Neben Sensoren und Aktoren bentigt man als Basis fr schnelle und flexible Versuchsaufbauten Steckkabel in Verbindung mit einem Breadboard. Dadurch erspart man sich zeitraubende Ltarbeiten. Des Weiteren eignen sich Leuchtdioden sehr gut, um die Signalausgabe des Boards zu berprfen.

    2.1.2.1 Das Breadboard

    Ein Breadboard oder auch Steckbrett ist ein gutes Hilfsmittel, um Schaltungen aufzubauen ohne zu lten. In einem Breadboard sind immer mehrere Kontakte miteinander verbunden. Daher knnen an diesen Stellen viele Kabel miteinander verbunden werden, ohne dass sie verltet oder verschraubt werden mssen.

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  • Im folgenden Bild ist farbig dargestellt, welche Kontakte miteinander verbunden sind.

    2.1.2.2 Leuchtdioden (LED)Mit LEDs kann man sehr schnell die Ergebnisse eines Projekts testen. Daher sind sie fr nahezu alle Arduino-Projekte ntzlich. ber LEDs kann man vieles im Netz nachlesen. Hier nur die wichtigsten Infos.

    Der Strom kann nur in einer Richtung durch die LED flieen. Daher muss sie korrekt angeschlossen werden. Eine LED hat einen lngeren und einen krzeren Kontakt. Der lngere Kontakt ist + und der krzere ist -. Eine LED ist fr eine bestimmte Stromstrke ausgelegt. Wird diese Stromstrke unterschritten, leuchtet die LED weniger hell oder sie bleibt aus. Wird die Stromstrke jedoch berschritten brennt die LED sehr schnell durch und wird an den Kontakten sehr hei (ACHTUNG!). Eine zu hohe Stromstrke kann auftreten, wenn die fr die LED maximale Spannung berschritten wird. Schliet man bspw. eine LED direkt an den 5V Ausgang an, wird sie umgehend kaputt sein. Daher verwendet man bei der Verwendung von LEDs an Arduinoboards immer einen Vorwiderstand. Typische Spannungswerte nach LED Farben: Blau:3,1V, Wei:3,3V, Grn:3,7V, Gelb:2,2V, Rot:2,1V. Unverbindliche Empfehlung fr Widerstnde bei Verwendung der folgenden LED-Farben an den 5V Pins des Mikrocontrollers:

    LED: Wei Rot Gelb Grn Blau IR

    Widerstand: 100 Ohm 200 Ohm 200 Ohm 100 Ohm 100 Ohm 100 Ohm

    2.2 SoftwareDie Software, mit welcher der Mikrocontroller programmiert wird, ist open-Source-Software und kann auf www.arduino.cc kostenlos heruntergeladen werden. In dieser Arduino-Software schreibt man dann kleineProgramme, die der Mikrocontroller spter ausfhren soll. Diese kleinen Programme werden Sketch genannt. Per USB-Kabel werden die fertigen Sketches dann auf den Mikrocontroller bertragen. Wie das funktioniert wird im Themengebiet Programmieren behandelt.

    2.2.1 InstallationNun muss nacheinander die Arduino-Software und der USB-Treiber fr das Arduinoboard installiert werden.

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  • 2.2.1.1 Installation und Einstellung der Arduino-SoftwareDie jeweils aktuellste Version der Arduinosoftware kann auf der Internetseite www.arduino.cc heruntergeladen werden. Nach dem download beginnt die Installation, oder die Installation muss mit einem Doppelklick auf das heruntergeladene Programm gestartet werden. Whrend dieser Installation sollte noch kein Arduinoboard am Computer angeschlossen sein.Nach der erfolgreichen Installation ffnet man den Softwareordner und startet das Programm mit der Dateiarduino.exe.

    Zwei wichtige Einstellungen gibtes im Programm zu beachten.a) Es muss das richtige Boardausgewhlt werden, dass man amComputer anschlieen mchte.Das Funduino Uno Board wirdhier als Arduino Uno erkanntund das Funduino MEGA2560Board entsprechend als ArduinoMEGA 2560.

    b) Es muss der richtige Serial-Port ausgewhlt werden. Das istwichtig, damit der PC zuordnenkann, an welchem USB Anschlussdas Board angeschlossen ist. Diesist jedoch nur mglich, wenn derTreiber richtig installiert wurde. Das kann folgendermaen geprftwerden:Zum jetzigen Zeitpunkt ist derArduino noch nicht am PCangeschlossen. Nun klickt man indem Untermen der Software aufSerial Ports. Dort werden schon ein oder mehrere Ports zu sehen sein (COM1 / COM4 / COM7 / ) Die Anzahl der angezeigten Ports ist dabei unabhngig von der Anz