Arduino in der Praxis E-Book

Harold Timmis

• Herausgeber: Franzis Verlag
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2012

Beschreibung

Mit Arduino in der Praxis setzen Sie Ihre Ideen in die Realität um. Lernen Sie, solide technische Grundsätze auf all Ihre Arduino-Projekte anzuwenden - egal, ob Sie nur zum Spaß Geräte bauen oder sie verkaufen oder den Code veröffentlichen wollen. Harold Timmis zeigt Ihnen, wie Sie einen einwandfreien Entwurf für Ihr Arduino-Projekt erstellen und gründliche Tests durchführen, bevor Sie sich auf einen speziellen Prototyp festlegen.

Leseprobe

Inhaltsübersicht

Vorwort

1  Der Engineering-Prozess

1.1  Zusammenstellen der Hardware

1.2  Zusammenstellen der Werkzeuge

1.3  Projekt: Blinkende LED

2  Arduino-Software-Entwicklung

2.1  Erste Schritte mit setup und loop()

2.2  Arbeiten mit Schleifen

2.3  Digitale Kommunikation

2.4  Analoge Kommunikation

2.5  Serielle Kommunikation

2.6  Arduino-Bibliotheken

3  Roboterausstattung – Bewegungssteuerung

3.1  H-Brücken

3.2  Fahrgestell

3.3  Projekt: Einschalten eines Motors mit einem Schalter

3.4  Projekt: Steuern der Motorgeschwindigkeit mit einem Potenziometer

3.5  Projekt: Steuern mehrerer Motoren mit dem Arduino-Board

3.6  Projekt: Steuern von Geschwindigkeit und Richtung

3.7  Projekt: Steuern von Motoren mit seriellen Befehlen

4  Arbeiten mit LCDs

4.1  Konfigurieren des Farb-LCD-Shields

4.2  Monochrom- und Farb-LCD-Shields

4.3  Arbeiten mit Bibliotheken

4.4  Grundlagen der LCD-Steuerung

4.5  Projekt: Erstellen eines Menüs auf dem Monochrom-LCD

4.6  Projekt: Erstellen eines Spielautomaten mit dem Farb-LCD-Shield

4.7  Projekt: Verwenden eines Tastenfelds zur Kommunikation mit einem Farb-LCD

4.8  Projekt: Erstellen eines Roboters nach Vorgabe

5  Integration eines GPS-Moduls

5.1  microSD-Shield

5.2  Das NMEA-Protokoll

5.3  Bibliotheken

5.4  Projekt: Ausgeben von GPS-Rohdaten an Serial Monitor

5.5  Projekt: Ausgeben von GPS-Daten auf einem Monochrom-LCD

5.6  Projekt: Erstellen eines Programms zur Fahrzeugpositionsbestimmung

5.7  Projekt: Protokollieren von GPS-Daten

6  Home-Engineering

6.1  Grundlagen der Spannungsteilung

6.2  Sensoren

6.3  Bibliotheken

6.4  Projekt: Programm zum Messen des Lichteinfalls

6.5  Projekt: Verwenden eines FSR-Drucksensors

6.6  Projekt: Verwenden eines Biegesensors

6.7  Projekt: Programm zur Bestimmung der horizontalen Abweichung

6.8  Projekt: Verwenden eines DHT22-Sensors mit einem Monochrom-LCD

6.9  Projekt: kabellose Temperaturüberwachung

7  Roboterwahrnehmung: Objekterkennung mit Arduino

7.1  Hardware

7.2  Servo-Bibliothek

7.3  Projekt: digitales Lineal

7.4  Projekt: Objektalarmsystem

7.5  Projekt: Solarregler

7.6  Projekt: automatisierter Roboter

8  Entwicklung eines Alarmsystems

8.1  Projekt: Türalarm

8.2  Projekt: Bewegungsmelder mit Datenausgabe an Serial Monitor

9  Arduino und GSM: Fehlermeldungen und Befehle

9.1  Cellular Shield

9.2  Einführung in den AT-Befehlssatz

9.3  Projekt: Senden einer Textnachricht

9.4  Projekt: Türalarm mit SMS-Benachrichtigung

9.5  Projekt: GPS-Tracker

10  Xbox-Controller-Integration mit LabVIEW

10.1  Einführung in die LabVIEW-Umgebung

10.2  LabVIEW-Funktionen

10.3  Projekt: Steuern mit einem Xbox-Controller

11  Arduino-Steuerung mit Bluetooth

Stichwortverzeichnis

Vorwort

Harold Timmis, der Autor des vorliegenden Werks, studierte technische Informatik am Florida Institute of Technology und sammelte dort seine ersten Erfahrungen mit LabVIEW und Arduino. Als Projektmitarbeiter im Bereich Zugtechnik hat er seine Kenntnisse in den Bereichen LabVIEW, Arduino, Datenerfassung und Kontrolltheorie weiter vertieft. Seit 3 Jahren beschäftigt er sich mit LabVIEW und Arduino. In dieser Zeit hat er beruflich an zahlreichen LabVIEW-Projekten mitgewirkt und diverse Arduino-Projekte in seiner Freizeit realisiert.

Das Buch richtet sich an Studenten, Hobbybastler und Ingenieure gleichermaßen. Anhand verschiedener Projekte wird der praktische Einstieg in die Arbeit mit Arduino ermöglicht. Jeder findet heraus, wie er/sie die Plattform am besten für sich nutzen kann. Für den gelungenen Einstieg in die Programmierung mit Arduino unter Verwendung spezifischer Hardware-Komponenten wurden mehrere Einführungsprojekte konzipiert.

Das Werk enthält umfassende Informationen zum Thema Arduino und bietet weit mehr als nur die üblichen Anwendungsbeispiele mit LEDs. Eine Vielzahl von Peripheriegeräten und Technologien wie ein Ultraschallsensor, ein Xbox®-Controller und ein Bluetooth-Modul kommen zum Einsatz. Auch der Laie lernt in diesem Buch, Prozesse nachzuvollziehen, die auch für zukünftige (Nicht-Arduino-)Projekte hilfreich sein können.

Dieses Buch ist für jeden geeignet, der etwas über Arduino und die praktische Arbeit damit lernen möchte. Vorausgesetzt werden grundlegende Kenntnisse im Breadboarding und Löten.

In diesem Buch lernen Sie, wie Sie verschiedene Hardware-Komponenten und Technologien (Bluetooth, GPS, GSM) mit Arduino für sich nutzen können. Sie lernen, den Ablauf Ihrer Arduino-Projekte zu optimieren und sparen so Zeit und Ressourcen.

Mein Dank gilt den Fachkorrektoren Coleman Sellers und Andreas Wischer für Ihr ausführliches Feedback.

Christian Schweinfurth

1  Der Engineering-Prozess

In diesem Kapitel geht es um den eigentlichen Entwicklungsprozess und die Möglichkeiten der Prototypoptimierung. Vorrang hat vor allem die Vermeidung von Hard- und Software-Problemen sowie die Einhaltung eines festen Zeitplans. Die Realisierung der Projekte in diesem Buch erfolgt nach einem vorgegebenen Ablauf, der im Folgenden als Engineering-Prozess bezeichnet wird. Dieser setzt sich folgendermaßen zusammen:

Zusammenstellen der Anforderungen

Anlegen einer Checkliste

Hardware

Konfigurieren der Hardware

Schreiben der Software

Debuggen der Arduino-Software

Hardware-Fehlerbehebung

Fertiger Prototyp

Aus dieser Zusammenfassung lässt sich die Effektivität dieser Vorgehensweise für die Prototyperstellung bereits erahnen. Deshalb wird der Prozess für alle Arduino-Projekte in diesem Buch konsequent eingehalten.

Arduino ist ein frei konfigurierbarer Mikrocontroller und Open Source, d. h., der Quellcode ist frei verfügbar und die integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) zum Schreiben der Software kostenlos. Das gilt auch für einen Großteil der verfügbaren Ressourcen. Lediglich der Arduino-Mikrocontroller selbst muss käuflich erworben werden. Für den Arduino-Mikrocontroller finden Sie zahlreiche Ressourcen im Web und in Büchern, z. B. Tutorials zu einzelnen Problemstellungen. Für den Einstieg sind die Seiten www.arduino.cc und http://tronixstuff.wordpress.com/tutorials/ einen Besuch wert. Dieses Buch ist wesentlich mehr als nur eine Sammlung von Tutorials. Hier lernen Sie, den Engineering-Prozess konsequent anzuwenden, um Ihre Projekte übersichtlicher, effizienter und zuverlässiger zu gestalten.

1.1  Zusammenstellen der Hardware