Arduino

Mikrocontroller-Programmierung mit Arduino/Freeduino

Autor	Ulli Sommer
Verlag	Franzis
Erscheinungsjahr	2012
Seitenanzahl	265 Seiten
ISBN	9783645250351
Format	PDF/ePUB
Kopierschutz	Wasserzeichen/DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	19,99 EUR

Arduino ist ein Mikrocontroller-System, das aus einem Mikrocontroller der Firma Atmel und einer Open-Source-Entwicklungsumgebung, die auf einem vereinfachten C-Dialekt basiert, besteht. Der Mikrocontroller wird über den PC programmiert und kann eigenständig oder in Verbindung mit dem PC agieren. Es können für die Interaktion zwischen Mensch und Mikrocontroller diverse Sensoren angeschlossen werden, die unsere Umwelt erfassen und die Daten an den Mikrocontroller weitergeben. Der Mikrocontroller verarbeitet mit seinem Programm die Daten, und es können Ausgaben getätigt oder z. B. Aktuatoren gesteuert werden. Der Kreativität des Entwicklers sind dabei keine Grenzen gesetzt.

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Inhaltsverzeichnis

Cover	1
Vorwort	5
CD-ROM zum Buch	7
Inhaltsverzeichnis	9
1 Mikrocontroller-Grundlagen	13
1.1 Aufbau und Funktionsweise	14
1.1.1 Die CPU	14
1.1.2 Arbeits- und Programmspeicher	15
1.2 Peripherie	16
1.3 Technologievergleich: RISC und CISC	16
1.3.1 CISC-Technologie	17
1.3.2 RISC-Technologie	17
1.3.3 Vergleich	17
2 Programmierung der Mikrocontroller	19
2.1 Was ist ein Programm?	19
2.2 Programmierung in C	19
3 Eine kleine Übersicht über die ARDUINO Mikrocontroller-Familie	21
3.1 Arduino Mega	22
3.2 Arduino Duemilanove	23
3.3 Arduino Mini	24
3.4 Arduino Nano	25
3.5 Arduino Pro Mini	26
3.6 Arduino Pro	27
3.7 LilyPad	28
3.8 USB-Adapter	29
4 Arduino Shields	31
4.1 Arduino ProtoShield	31
4.2 Ardumoto	32
4.3 TellyMate	33
4.5 Ethernet Shield	36
4.4 ArduPilot	34
5 Bauteile	37
5.1 Teileliste Basisexperimente	37
5.2 Teileliste Zusatzexperimente (I²C, LCD …)	38
5.3 Das Freeduino-Experimentierboard	38
5.4 Anschlüsse und LEDs des Freeduino-Mikrocontroller-Experimentierboards	39
5.5 Die Stromversorgung	40
5.6 Reset-Taster	40
5.7 ISP-Anschluss	40
5.8 Sicherheitshinweise	41
6 Bauteile und ihre Funktion	43
6.1 Leuchtdioden	43
6.2 Widerstände	43
6.3 Kondensatoren	45
6.4 Transistoren	47
6.5 Diode	47
6.6 Piezo-Schallwandler (Buzzer)	47
6.7 Schaltdraht	48
6.8 Taster	48
6.9 Potenziometer	49
6.10 LDR	49
6.11 Steckbrett	50
7 Die ersten Vorbereitungen (Inbetriebnahme)	51
7.1 Treiberinstallation	51
7.2 Das Tool MProg für den FT232RL	52
7.3 FT232R mit MProg programmieren	57
7.4 Die Arduino-Software installieren	58
8 Die Arduino-Entwicklungsumgebung	61
8.1 Einstellungen in der Arduino-IDE	63
8.2 Der erste Funktionstest »ES_Blinkt«	64
8.3 Was haben wir getan?	67
9 Arduino-Programmiergrundlagen	69
9.1 Bits und Bytes	69
9.2 Grundsätzlicher Aufbau eines Programms	70
9.2.1 Sequenzieller Programmablauf	70
9.2.2 Interruptgesteuerter Programmablauf	71
9.3 Der Aufbau eines Arduino-Programms	72
9.4 Das erste eigene Programm mit Arduino	72
9.5 Arduino-Befehle und ihre Verwendung	74
9.5.1 Kommentare im Quelltext	74
10 Weitere Experimente mit Arduino	133
10.1 Der Transistor-LED-Dimmer	133
10.2 Softer Blinker	135
10.3 Taster entprellen	138
10.4 Einschaltverzögerung	143
10.5 Ausschaltverzögerung	144
10.6 LEDs und Arduino	145
10.7 Größere Verbraucher schalten	148
10.8 DAC mit PWM-Ports	151
10.9 Mit Musik geht alles besser	156
10.10 Romantisches Mikrocontroller-Kerzenlicht	159
10.11 Überwachung des Personalausgangs	161
10.12 RTC (Real Time Clock)	163
10.13 Schuluhrprogramm	165
10.14 Lüftersteuerung	169
10.15 Dämmerungsschalter	172
10.16 Alarmanlage	174
10.17 Codeschloss	177
10.18 Kapazitätsmesser mit Autorange	181
10.19 Potenziometer professionell auslesen	184
10.20 Sensortaster	186
10.21 State Machine	188
10.22 Ein 6-Kanal-Voltmeter mit Arduino	191
10.23 Spannungs-Plotter selbst programmiert	193
10.24 Das Arduino-Speicheroszilloskop	196
10.25 StampPlot, der Profi-Datenlogger zum Nulltarif	198
10.26 Steuern über VB.NET	202
10.27 Temperaturschalter	205
11 Der I²C-Bus	209
11.1 Bit-Übertragung	210
11.2 Startbedingung	210
11.3 Stoppbedingung	210
11.4 Byte-Übertragung	210
11.5 Bestätigung (Acknowledgment)	211
11.6 Adressierung	211
11.7 7-Bit-Adressierung	211
12 Arduino und der I²C-Bus-Temperatursensor LM75	213
13 I²C-Portexpander mit PCF8574	217
14 Ultraschallsensoren zur Entfernungsbestimmung	221
14.1 Der SRF02-Ultraschallsensor	221
14.2 Auslesen der Entfernungsdaten	222
15 Arduino mit GPS	225
15.1 Wie viel Satelliten sind notwendig?	226
15.2 Wie schließe ich das GPS an Arduino an?	227
15.3 GPS-Protokoll	228
16 Stellantrieb mit Servo für Arduino	233
16.1 Wie funktioniert ein Servo?	233
16.2 Anschluss an Arduino	234
17 LC-Displays LCDs	237
17.1 Polarisation von Displays	238
17.2 Statische Ansteuerung, Multiplexbetrieb	238
17.3 Blickwinkel 6 Uhr/12 Uhr	238
17.4 Reflektiv, Transflektiv, Transmissiv	239
17.5 Die Kontrasteinstellung des Displays	240
17.6 Der Zeichensatz	242
17.7 Pinbelegung der gängigen LCDs	243
17.8 So wird das Display vom Mikrocontroller angesteuert	244
17.9 Initialisierung der Displays	245
17.10 Das Display und sein Anschluss am Arduino	246
17.11 Die erste Ausgabe	248
17.12 Was haben wir genau gemacht?	251
A Anhang	253
A.1 Arduino zu ATmega Pinmap	253
A.2 Escape-Sequenzen	253
A.3 ASCII-Tabelle	255
Bezugsquellen	259
Stichwortverzeichnis	261