Arduino - Praxiseinstieg

Arduino - Praxiseinstieg

 

 

 

von: Thomas Brühlmann

MITP Verlags GmbH & Co. KG, 2019

ISBN: 9783747500552

Sprache: Deutsch

688 Seiten, Download: 52289 KB

 
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Arduino - Praxiseinstieg



  Titel 1  
  Inhaltsverzeichnis 6  
  Kapitel 1 – Einleitung 14  
     1.1 Aufbau des Buches 15  
        1.2 Downloads und weiterführende Informationen 17  
        1.3 Weitere Quellen 17  
        1.4 Danksagung 18  
  Kapitel 2 – Arduino-Plattform 20  
     2.1 Am Anfang war der König 20  
     2.2 Be a Maker 21  
     2.3 Ardu­ino-Plattform 24  
     2.4 Hardware 24  
        2.4.1 Ardu­ino Uno/Genuino Uno 26  
     2.5 Software 29  
     2.6 Installation der Software 30  
        2.6.1 Installation des USB-Treibers unter Windows 7 und Windows 10 31  
        2.6.2 Installation des USB-Treibers unter Windows XP 32  
        2.6.3 Installation des USB-Treibers unter Mac OS X 34  
        2.6.4 Installation des USB-Treibers unter Linux 34  
     2.7 Get Connected 34  
        2.7.1 Verbindungskabel 35  
        2.7.2 Verbindung und »Blink« 35  
        2.7.3 Projekt Blink 39  
     2.8 Ardu­ino-Entwicklungsumgebung 40  
        2.8.1 Voreinstellungen 40  
        2.8.2 Aufbau Entwicklungsumgebung 42  
        2.8.3 Menü- und Symbolleiste 42  
        2.8.4 Editor 45  
        2.8.5 Ausgabefenster 45  
     2.9 Ardu­ino-Boards 47  
        2.9.1 Ardu­ino Leonardo 47  
        2.9.2 Ardu­ino Due 47  
        2.9.3 Ardu­ino Yun 48  
        2.9.4 Ardu­ino Mega 2560 49  
        2.9.5 Ardu­ino Nano 50  
        2.9.6 Ardu­ino Mini 50  
        2.9.7 Ardu­ino LilyPad 52  
     2.10 Ardu­ino-kompatible Boards 52  
  Kapitel 3 – Startschuss 54  
     3.1 Das Ardu­ino-Board 55  
        3.1.1 Stromlaufplan 55  
        3.1.2 Microcontroller – Das Gehirn 57  
        3.1.3 Anschlussbelegung 57  
        3.1.4 Stromversorgung 59  
     3.2 Steckbrett – Experimentieren ohne Löten 60  
        3.2.1 Spannungsversorgung auf dem Steckbrett 65  
     3.3 Spannung, Strom und Herr Ohm 69  
     3.4 Widerstand & Co 73  
        3.4.1 Widerstand 75  
        3.4.2 Potentiometer 75  
        3.4.3 Kondensator 76  
        3.4.4 Diode 77  
        3.4.5 Leuchtdiode 77  
        3.4.6 Transistor 79  
        3.4.7 Integrierte Schaltung (IC) 80  
        3.4.8 Relais 82  
        3.4.9 Schalter 82  
        3.4.10 Taster 83  
     3.5 Programmcode 83  
        3.5.1 Integer, Typen und Variablen 84  
        3.5.2 Struktur 87  
     3.6 Testen 89  
        3.6.1 Serieller Monitor 89  
        3.6.2 Code-Debugging 92  
     3.7 Projekt Blink 94  
     3.8 Projekt Wechselblinker 97  
  Kapitel 4 – Eingänge und Ausgänge 102  
     4.1 Digitale Eingänge 103  
        4.1.1 Pin als Eingang setzen 103  
        4.1.2 Digitalen Eingang lesen 105  
        4.1.3 Digitalen Eingang entprellen 110  
        4.1.4 Hohe Eingangssignale 114  
     4.2 Digitale Ausgänge 115  
        4.2.1 Ausgang setzen und ausgeben 116  
        4.2.2 Praxis-Tipp: Status eines Ausgangs lesen 117  
     4.3 Analoge Welt 118  
        4.3.1 Analoge Signale einlesen 119  
        4.3.2 Analoge Signale ausgeben 125  
     4.4 Serielle Kommunikation 129  
        4.4.1 Serielle Schnittstelle (RS232) 129  
        4.4.2 Schnittstellenerweiterung 134  
        4.4.3 I2C/2-Wire (Two-Wire) 136  
     4.5 Drahtlose Kommunikation 149  
        4.5.1 433-MHz-Kommunikation 149  
        4.5.2 Daten übertragen mit RFM12B Transceiver 157  
     4.6 Projekt: Würfel 173  
  Kapitel 5 – Sensoren 180  
     5.1 Sensoren 181  
        5.1.1 LDR (Fotowiderstand) 181  
        5.1.2 NTC/PTC 183  
        5.1.3 Integrierte Temperatursensoren 187  
        5.1.4 Pt100 und Thermoelemente 205  
        5.1.5 Feuchtesensoren 218  
        5.1.6 Kombinierte Umweltsensoren 222  
        5.1.7 Schaltersensoren 234  
        5.1.8 Abstandssensoren 235  
        5.1.9 Beschleunigungssensor 236  
        5.1.10 Kompass 239  
        5.1.11 Hall-Sensor 246  
     5.2 Projekt Kompass mit Richtungsanzeige 252  
     5.3 Projekt Gefrierschrankwächter 259  
     5.4 Kontaktloses Fieberthermometer 262  
  Kapitel 6 – Aktoren 266  
     6.1 Relais 266  
     6.2 Servos 269  
        6.2.1 Analoge Temperaturanzeige 275  
        6.2.2 Servos als Motoren für Miniroboter 278  
     6.3 Motoren 279  
     6.4 Hohe Lasten schalten 286  
     6.5 Projekt: Roboter mit Wii-Steuerung 290  
  Kapitel 7 – Anzeigen 302  
     7.1 Leuchtdiode (LED) 302  
        7.1.1 Konstantstromquelle mit Transistor 303  
        7.1.2 Konstantstromquelle mit Spannungsregler 304  
        7.1.3 Helligkeit steuern 305  
        7.1.4 LED als Berührungssensor 306  
        7.1.5 Jetzt wird es hell 310  
     7.2 7-Segment-Anzeigen 311  
        7.2.1 Port Expander über den I2C-Bus 315  
     7.3 LC-Display (LCD) 318  
        7.3.1 Paralleles LC-Display 318  
        7.3.2 Serielle LC-Displays 321  
     7.4 LC-Display Nokia 3310/5110 327  
     7.5 OLED-Display 329  
     7.6 LED-Matrix 334  
     7.7 Projekt Geschwindigkeitsmesser fürs Fahrrad 335  
     7.8 Projekt Schrittzähler 344  
  Kapitel 8 – Datenverarbeitung 350  
     8.1 Daten speichern 350  
        8.1.1 Daten im ATmega-Controller speichern 350  
        8.1.2 Daten in externem EEPROM ablegen 352  
        8.1.3 Daten auf SD-Karte speichern 355  
     8.2 Daten ins Internet senden 361  
     8.3 Projekt: Programmierbarer Signalgeber 361  
     8.4 Sinusgenerator 366  
     8.5 Projekt: Digitales Netzteil 367  
        8.5.1 Hochspannungsteil 368  
        8.5.2 Leistungsteil 370  
        8.5.3 Ansteuerungsteil 371  
        8.5.4 Spannungsversorgungen 379  
        8.5.5 Aufbau des Geräts 381  
     8.6 Projekt Sollwerteingabe mit Drehgeber 397  
        8.6.1 Projekt-Erweiterung – Ausgabe als Analogwert 406  
  Kapitel 9 – Erweiterungen 412  
     9.1 Bibliotheken 412  
        9.1.1 Ethernet-Bibliothek 413  
        9.1.2 Wire-Bibliothek 413  
        9.1.3 SoftwareSerial 415  
        9.1.4 TinyGPS-Bibliothek 417  
        9.1.5 NMEA 418  
        9.1.6 PString-Bibliothek 420  
        9.1.7 TextFinder-Bibliothek 420  
        9.1.8 Matrix-Bibliothek 420  
        9.1.9 LiquidCrystal-Bibliothek (LCD) 421  
        9.1.10 JeeLib 421  
        9.1.11 Stepper-Bibliothek 421  
        9.1.12 Wii Nunchuk 423  
     9.2 Hardware-Erweiterungen (Shields) 423  
        9.2.1 Protoshield 423  
        9.2.2 Protonly-Protoshield 425  
        9.2.3 Floweronly-Protoshield 425  
        9.2.4 Ethernet Shield 426  
        9.2.5 Datalogger und GPS Shield 428  
        9.2.6 Adafruit Motor Shield 428  
        9.2.7 DFRobot Motor Shield 428  
        9.2.8 Diduino-MsMot-Shield 429  
        9.2.9 Keypad Shield 429  
        9.2.10 Wave Shield 429  
        9.2.11 SD Card Shield 430  
        9.2.12 Nano Shield 430  
        9.2.13 Lithium Backpack 430  
        9.2.14 ITEAD Power Shield 431  
        9.2.15 RFM12B Shield 431  
        9.2.16 CC3000 WiFi Shield 431  
        9.2.17 Schraubklemmen-Shield 432  
     9.3 Hardware-Adapter 433  
        9.3.1 RFM12B-Breakout-Board 433  
        9.3.2 Wii-Nunchuk-Adapter 434  
  Kapitel 10 – Arduino im Einsatz 436  
     10.1 Verbindung zum Internet 436  
        10.1.1 Netzwerkverbindung 437  
        10.1.2 Ardu­ino als Webserver 442  
        10.1.3 Der Ardu­ino als Webclient 445  
        10.1.4 Eingänge und Ausgänge übers Internet steuern 449  
        10.1.5 Wireless Ethernet (WiFi) 452  
     10.2 ESP-Module und Ardu­ino 467  
        10.2.1 Integration in Ardu­ino 467  
        10.2.2 ESP8266 471  
        10.2.3 ESP8266-ESP12E 472  
        10.2.4 Wemos D1 Mini 472  
        10.2.5 WiFi-Bibliothek für ESP8266 476  
     10.3 Heute schon getwittert? 480  
     10.4 Ardu­ino mailt 484  
        10.4.1 Mail direkt versenden 484  
        10.4.2 Mail via PHP-Skript versenden 486  
     10.5 XML einlesen 490  
        10.5.1 XML lesen mit TextFinder 491  
        10.5.2 Wetterdaten von OpenWeatherMap abfragen 496  
     10.6 RSS einlesen 502  
     10.7 You got mail 508  
     10.8 Umweltdaten sammeln 512  
     10.9 Projekt Wetterstation 520  
  Kapitel 11 – Fehlersuche/Troubleshooting 542  
     11.1 Allgemeines Vorgehen 542  
     11.2 Fehler in der Schaltung 542  
     11.3 Fehler im Programm 543  
     11.4 Probleme mit der IDE 543  
     11.5 Hallo Ardu­ino-Board 544  
  Kapitel 12 – DIY Boards und Clones 546  
     12.1 Boards 546  
        12.1.1 Minimalschaltung Ardu­ino 546  
        12.1.2 Bare Bone Breadboard Ardu­ino 548  
        12.1.3 Really Bare Bone Board (RBBB) 550  
        12.1.4 Helvetino 551  
        12.1.5 Sippino 552  
        12.1.6 RFBoard 552  
     12.2 Programmieradapter (USB-Wandler) 553  
        12.2.1 Anschlussbelegung FTDI 555  
     12.3 Programmierung über ICSP 556  
        12.3.1 Der Ardu­ino als Programmiergerät (Ardu­ino ISP) 558  
     12.4 Ardu­ino im Miniaturformat mit ATtiny 561  
        12.4.1 tinyAVR und Ardu­ino 562  
        12.4.2 Boardpakete für ATtiny 563  
        12.4.3 (Blink-)Schaltung mit ATtiny 570  
        12.4.4 Programmierung des ATtiny-Microcontrollers 572  
        12.4.5 AVR-Programmer 577  
        12.4.6 Projekt Selbstbau-Programmieradapter 580  
        12.4.7 Projekt ICSP-Breakout-Board fürs Steckbrett 582  
        12.4.8 Projekt Windlicht 583  
        12.4.9 Prototypen-Board für ATtiny84 587  
  Kapitel 13 – Tools für Praktiker 590  
     13.1 Hardware 590  
        13.1.1 Steckbrett und Kabel 590  
        13.1.2 Lochrasterplatinen 591  
        13.1.3 Lötkolben und Lötzinn 593  
        13.1.4 Zangen 594  
        13.1.5 Biegelehre 594  
        13.1.6 Multimeter 595  
        13.1.7 Oszilloskop – Spannung sichtbar machen 597  
     13.2 Software 600  
        13.2.1 Schaltungsaufbau mit Fritzing 600  
        13.2.2 Eagle CAD 604  
        13.2.3 KiCad 605  
        13.2.4 Oszilloskop mit Ardu­ino 606  
     13.3 Leiterplatten herstellen 607  
        13.3.1 Datenformat Gerber 608  
        13.3.2 Gerber-Daten aus Fritzing 609  
        13.3.3 Gerber-Daten aus Eagle 610  
        13.3.4 Gerber-Daten prüfen 611  
        13.3.5 Leiterplatten von OSH Park 612  
  Anhang A – Codereferenz 614  
     A.1 Programmstruktur 614  
     A.2 Aufbau einer Funktion 615  
     A.3 Konventionen 616  
     A.4 Datentypen 619  
     A.5 Datentypkonvertierung 626  
     A.6 Variablen & Konstanten 626  
        A.6.1 Variablen 626  
        A.6.2 Konstanten 627  
     A.7 Kontrollstrukturen 628  
     A.8 Mathematische Funktionen 631  
     A.9 Zufallszahlen 634  
     A.10 Arithmetik und Vergleichsfunktionen 634  
     A.11 Funktionen 636  
        A.11.1 Digitale Ein- und Ausgänge 636  
        A.11.2 Analoge Ein- und Ausgänge 637  
        A.11.3 Tonausgabe 638  
        A.11.4 Interrupts 638  
     A.12 Zeitfunktionen 640  
     A.13 Serielle Kommunikation 641  
  Anhang B – Boards 646  
     B.1 Vergleich der Board-Varianten 646  
     B.2 Anschlussbelegung Microcontroller 647  
  Anhang C – Bezugsquellen 650  
     C.1 Bezugsquellen und Lieferanten 650  
  Anhang D – Listings 652  
     D.1 Wii-Nunchuk-Funktionsbibliothek (Kapitel 5) 652  
     D.2 Mailchecker (Kapitel 8) 656  
  Anhang E – Migration zu Ardu­ino 1.0 660  
  Anhang F – Stücklisten 664  
  Stichwortverzeichnis 670  

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