
Arduino
Description
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- Alle Komponenten der Hardware für Arduino UNO R4 und R3
- Verwendung der digitalen und analogen Ports, Einsatzbeispiele mit Sensoren, Aktoren und Anzeigen
- Beispielprojekte wie Gefrierschrankwächter, Miniroboter mit Fernsteuerung, Geschwindigkeitsmesser und Internetanwendungen wie XML-Reader 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 Ein- und Ausgänge verarbeitet.
Darüber hinaus lernen Sie, wie man verschiedene Sensoren wie Temperatur-, Umwelt-, 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 ferngesteuert werden kann.
Im Praxiskapitel beschreibt der Autor verschiedene Internetanwendungen mit dem Arduino. Mittels einer Ethernet-Verbindung wird Ihr Arduino 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, Fieberthermometer, Wasserwaage, Netzteil und Roboter
- Internetanwendungen mit Arduino wie RSS-Reader und Wetterstation, WiFi mit ESP8266
- Eigene DIY-Boards und Arduino-Clones
- Arduino im Miniformat mit ATtiny
- Tools für Praktiker
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Content
- Intro
- Impressum
- Kapitel 1: Einleitung
- 1.1 5. Auflage
- 1.2 Aufbau des Buchs
- 1.3 Mehr Informationen
- 1.4 Weitere Quellen
- 1.5 Danksagung
- Kapitel 2: Arduino-Plattform
- 2.1 Am Anfang war der König
- 2.2 Be a Maker
- 2.3 Arduino-Plattform
- 2.4 Hardware
- 2.4.1 Arduino Uno R4
- 2.4.2 Arduino UNO R4 WIFI
- 2.4.3 Arduino UNO R3
- 2.5 Software
- 2.6 Installation der Software
- 2.6.1 Installation
- 2.6.2 Installation Windows
- 2.6.3 Installation macOS
- 2.6.4 Installation des USB-Treibers unter Windows 10/11
- 2.6.5 Installation des USB-Treibers unter macOS
- 2.6.6 Installation des USB-Treibers unter Linux
- 2.7 Get Connected
- 2.7.1 Verbindungskabel
- 2.7.2 Verbindung und »Blink«
- 2.7.3 Projekt Blink
- 2.8 Arduino-Entwicklungsumgebung
- 2.8.1 Voreinstellungen
- 2.8.2 Aufbau Entwicklungsumgebung
- 2.8.3 Menü- und Symbolleiste
- 2.8.4 Editor
- 2.8.5 Ausgabefenster
- 2.8.6 Bibliotheken verwalten
- 2.9 Arduino-Boards
- 2.9.1 Arduino Leonardo
- 2.9.2 Arduino Mega 2560
- 2.9.3 Arduino Nano
- 2.9.4 Arduino Mini 05
- 2.10 Arduino-kompatible Boards
- Kapitel 3: Startschuss
- 3.1 Das Arduino-Board
- 3.1.1 Stromlaufplan
- 3.1.2 Microcontroller - Das Gehirn
- 3.1.3 Anschlussbelegung UNO R4
- 3.1.4 Anschlussbelegung UNO R3
- 3.1.5 Stromversorgung
- 3.2 Steckbrett - Experimentieren ohne Löten
- 3.2.1 Spannungsversorgung auf dem Steckbrett
- 3.3 Spannung, Strom und Herr Ohm
- 3.4 Widerstand & Co
- 3.4.1 Widerstand
- 3.4.2 Potentiometer
- 3.4.3 Kondensator
- 3.4.4 Diode
- 3.4.5 Leuchtdiode
- 3.4.6 Transistor
- 3.4.7 Integrierte Schaltung (IC)
- 3.4.8 Relais
- 3.4.9 Schalter
- 3.4.10 Taster
- 3.5 Programmcode
- 3.5.1 Integer, Typen und Variablen
- 3.5.2 Struktur
- 3.6 Testen
- 3.6.1 Serieller Monitor
- 3.6.2 Code-Debugging
- 3.7 Projekt Blink
- 3.8 Projekt Wechselblinker
- Kapitel 4: Eingänge und Ausgänge
- 4.1 Digitale Eingänge
- 4.1.1 Pin als Eingang setzen
- 4.1.2 Digitalen Eingang lesen
- 4.1.3 Digitalen Eingang entprellen
- 4.1.4 Hohe Eingangssignale
- 4.2 Digitale Ausgänge
- 4.2.1 Ausgang setzen und ausgeben
- 4.2.2 Praxis-Tipp: Status eines Ausgangs lesen
- 4.3 Analoge Welt
- 4.3.1 Analoge Signale einlesen
- 4.3.2 Analoge Signale ausgeben (PWM)
- 4.3.3 Analoge Signale ausgeben (DAC), (nur für Arduino UNO R4)
- 4.4 Serielle Kommunikation
- 4.4.1 Serielle Schnittstelle - Anschluss (nur Arduino UNO R4)
- 4.4.2 Serielle Schnittstelle - Software
- 4.4.3 Schnittstellenerweiterung
- 4.4.4 I2C/2-Wire (Two-Wire)
- 4.5 Drahtlose Kommunikation
- 4.5.1 433-MHz-Kommunikation (nur Arduino UNO R3)
- 4.5.2 Daten übertragen mit RFM12B Transceiver (nur Arduino UNO R3)
- 4.6 Keyboard und Maus mit USB HID (nur Arduino UNO R4)
- 4.6.1 Minikeyboard mit Funktionen
- 4.6.2 Maus-Funktionen
- 4.7 Projekt: Würfel
- Kapitel 5: Sensoren
- 5.1 Sensoren
- 5.1.1 LDR (Fotowiderstand)
- 5.1.2 NTC/PTC
- 5.1.3 Integrierte Temperatursensoren
- 5.1.4 Feuchtesensoren
- 5.1.5 Kombinierte Umweltsensoren
- 5.1.6 Schaltersensoren
- 5.1.7 Abstandssensoren
- 5.1.8 Beschleunigungssensor
- 5.1.9 Kompass
- 5.1.10 Hall-Sensor
- 5.2 Projekt Kompass mit Richtungsanzeige
- 5.3 Projekt Gefrierschrankwächter (nur Arduino UNO R3)
- 5.4 Kontaktloses Fieberthermometer
- Kapitel 6: Aktoren
- 6.1 Relais
- 6.2 Servos
- 6.2.1 Analoge Temperaturanzeige
- 6.2.2 Servos als Motoren für Miniroboter
- 6.3 Motoren
- 6.4 Lasten schalten
- 6.5 Projekt: Roboter mit Wii-Steuerung
- Kapitel 7: Anzeigen
- 7.1 Leuchtdiode (LED)
- 7.1.1 Konstantstromquelle mit Transistor
- 7.1.2 Konstantstromquelle mit Spannungsregler
- 7.1.3 Helligkeit steuern
- 7.1.4 LED als Berührungssensor (nur Arduino UNO R3)
- 7.1.5 Jetzt wird es hell
- 7.2 7-Segment-Anzeigen
- 7.2.1 Port Expander über den I2C-Bus
- 7.3 LC-Display (LCD)
- 7.3.1 Paralleles LC-Display
- 7.3.2 Serielle LC-Displays
- 7.4 LC-Display Nokia 3310/5110
- 7.5 OLED-Display
- 7.6 LED-Matrix
- 7.7 Projekt Geschwindigkeitsmesser fürs Fahrrad
- 7.8 Projekt Schrittzähler
- Kapitel 8: Datenverarbeitung
- 8.1 Daten speichern
- 8.1.1 Daten im Microcontroller speichern
- 8.1.2 Daten in externem EEPROM ablegen
- 8.1.3 Daten auf SD-Karte speichern
- 8.2 Daten ins Internet senden
- 8.3 Projekt: Programmierbarer Signalgeber
- 8.4 Sinusgenerator
- 8.5 Projekt Sollwerteingabe mit Drehgeber
- 8.5.1 Projekt-Erweiterung - Ausgabe als Analogwert
- Kapitel 9: Erweiterungen
- 9.1 Bibliotheken
- 9.1.1 Ethernet-Bibliothek
- 9.1.2 Wire-Bibliothek
- 9.1.3 SoftwareSerial
- 9.1.4 TinyGPS-Bibliothek
- 9.1.5 PString-Bibliothek
- 9.1.6 TextFinder-Bibliothek
- 9.1.7 JeeLib (nur Arduino UNO R3)
- 9.1.8 Stepper-Bibliothek
- 9.1.9 Wii Nunchuk
- 9.2 Hardware-Erweiterungen (Shields)
- 9.2.1 Protoshield
- 9.2.2 Protonly-Protoshield
- 9.2.3 Floweronly-Protoshield
- 9.2.4 Ethernet Shield
- 9.2.5 Datalogger und GPS Shield
- 9.2.6 Adafruit Motor Shield
- 9.2.7 DFRobot Motor Shield
- 9.2.8 Wave Shield
- 9.2.9 SD Card Shield
- 9.2.10 Lithium Backpack
- 9.2.11 ITEAD Power Shield
- 9.2.12 RFM12B Shield
- 9.2.13 Schraubklemmen-Shield
- 9.3 Hardware-Adapter
- 9.3.1 RFM12B-Breakout-Board
- 9.3.2 Wii-Nunchuk-Adapter
- Kapitel 10: Arduino im Einsatz
- 10.1 Verbindung zum Internet
- 10.1.1 Kabelgebundene Netzwerkverbindung
- 10.1.2 Arduino als Webserver
- 10.1.3 Der Arduino als Webclient
- 10.2 Verbindung zum Internet
- 10.2.1 Wifi mit UNO R4 WIFI (nur Arduino UNO R4 WIFI)
- 10.2.2 Wifi-Anwendungen mit UNO R4 WIFI
- 10.3 ESP-Module und Arduino
- 10.3.1 Integration in Arduino
- 10.3.2 ESP8266
- 10.3.3 ESP8266-ESP12E
- 10.3.4 Wemos D1 Mini
- 10.3.5 WiFi-Bibliothek für ESP8266
- 10.4 XML einlesen
- 10.4.1 XML lesen mit TextFinder
- 10.4.2 Wetterdaten von OpenWeatherMap abfragen
- 10.5 Umweltdaten sammeln
- 10.6 Projekt Wetterstation (nur Arduino UNO R3)
- Kapitel 11: Fehlersuche/Troubleshooting
- 11.1 Allgemeines Vorgehen
- 11.2 Fehler in der Schaltung
- 11.3 Fehler im Programm
- 11.4 Probleme mit der IDE
- 11.5 Hallo Arduino-Board
- Kapitel 12: DIY Boards und Clones
- 12.1 Boards
- 12.1.1 Minimalschaltung Arduino
- 12.1.2 Barebone Breadboard Arduino
- 12.1.3 Barebone Arduino V2
- 12.1.4 Helvetino
- 12.1.5 ATmegaxx8 Target Board
- 12.1.6 Sippino
- 12.1.7 RFBoard
- 12.2 Programmieradapter (USB-Wandler)
- 12.2.1 Anschlussbelegung FTDI
- 12.3 Programmierung über ICSP (nur Arduino UNO R3)
- 12.3.1 Der Arduino als Programmiergerät (Arduino ISP)
- 12.4 Arduino im Miniaturformat mit ATtiny
- 12.4.1 tinyAVR und Arduino
- 12.4.2 Boardpakete für ATtiny (nur Arduino UNO R3 und IDE 1.8.13)
- 12.4.3 (Blink-)Schaltung mit ATtiny
- 12.4.4 Programmierung des ATtiny-Microcontrollers
- 12.4.5 AVR-Programmer
- 12.4.6 Projekt Selbstbau-Programmieradapter
- 12.4.7 Projekt ICSP-Breakout-Board fürs Steckbrett
- 12.4.8 Projekt Windlicht
- 12.4.9 Prototypen-Board für ATtiny84
- Kapitel 13: Tools für Praktiker
- 13.1 Hardware
- 13.1.1 Steckbrett und Kabel
- 13.1.2 Lochrasterplatinen
- 13.1.3 Lötkolben und Lötzinn
- 13.1.4 Zangen
- 13.1.5 Biegelehre
- 13.1.6 Multimeter
- 13.1.7 Oszilloskop - Spannung sichtbar machen
- 13.1.8 3D Druck
- 13.1.9 Schaltungsaufbau mit Fritzing
- 13.1.10 Eagle CAD
- 13.1.11 KiCad
- 13.2 Leiterplatten herstellen
- 13.2.1 Datenformat Gerber
- 13.2.2 Gerber-Daten aus Fritzing
- 13.2.3 Gerber-Daten aus Eagle
- 13.2.4 Gerber-Daten prüfen
- 13.2.5 Leiterplatten von OSH Park
- Anhang A: Codereferenz
- A.1 Programmstruktur
- A.2 Aufbau einer Funktion
- A.3 Konventionen
- A.4 Datentypen
- A.5 Datentypkonvertierung
- A.6 Variablen & Konstanten
- A.6.1 Variablen
- A.6.2 Konstanten
- A.7 Kontrollstrukturen
- A.8 Mathematische Funktionen
- A.9 Zufallszahlen
- A.10 Arithmetik und Vergleichsfunktionen
- A.11 Funktionen
- A.11.1 Digitale Ein- und Ausgänge
- A.11.2 Analoge Ein- und Ausgänge
- A.11.3 Tonausgabe
- A.11.4 Interrupts
- A.12 Zeitfunktionen
- A.13 Serielle Kommunikation
- A.13.1 UNO R4
- A.13.2 UNO R3
- Anhang B: Boards
- B.1 Vergleich der Board-Varianten
- B.2 Anschlussbelegung UNO R4 Microcontroller
- B.3 Anschlussbelegung UNO R3 Microcontroller
- Anhang C: Bezugsquellen
- C.1 Bezugsquellen und Lieferanten
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