30 Arduino Selbstbau-Projekte

Bearbeitet vonSimon Monk, Smart Projects

1. Auflage 2012. Taschenbuch. 254 S. PaperbackISBN 978 3 645 65152 3

Weitere Fachgebiete > Technik > Elektronik

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Simon Monk

> Arduino™-Projekte mit LEDs und Licht

> Arduino™-Projekte mit Sensoren

> Arduino™-Projekte mit Sound

> ... und viele weitere interessante Anleitungen

30 Arduino™

Selbstbau-Projekte

Know-howist blau.

Arduino™

30 Mal teuflischer Spaß mit Ihrem Computerund dem Arduino-Board!

Sie schmieden finstere Pläne, um die Weltherrschaft an sich zu reißen? Dann lassen Sie sich nicht länger aufhalten: Mit Arduino (und natürlich Ihrer eigenen Genialität) schaffenSie es spielend, elektronische Teufeleien auszuhecken und dieMächtigen dieser Erde damit in Atem zu halten. Dank der fortgeschrittenen Technologie des Arduino-Mikrocontroller-Entwicklungssystems lassen sich Projekte von ganz neuerTragweite realisieren und mit dem eigenen Computer steuern.

Dieses trickreiche Praxisbuch zeigt Ihnen, wie es geht: Die 30 vorgestellten Arduino-Projekte eignen sich für Windows,Mac und Linux und bringen Sie auf den neuesten Stand in Sachen C-Programmierung. Vorkenntnisse sind dazu nichtnotwendig. Die Software zur Programmierung des Arduino-Boards ist leicht zu bedienen und für alle genannten Betriebs-systeme kostenlos erhältlich. Sie schließen einfach ein Arduino-Board an Ihren Computer an, programmieren es und verbinden es mit weiteren Bauteilen, um aus dem Ganzen pfiffige und ausgefuchste Geräte zu zaubern. Alle benötigtenTeile sind leicht zu beschaffen!

30 Arduino-Projekte mit allem, was dazugehört:

� Klare und anschauliche Anweisungen mit hilfreichen Illustrationen,Schritt für Schritt erklärt.

� Vielfältige Details und Aufbaupläne zu jedem Projekt.

� Erklärungen zu den technischen Hintergründen der Projekte.

� Schluss mit dem Frust: Alle benötigten Teile sind aufgelistet und Sieerfahren, wo man sie am besten bekommt.

Kein Hexenwerk – bauenSie zum Beispiel eine der folgendentechnischen Raffinessen:

• Morsecode-Übersetzer

• Leistungsstarkes Stroboskop

• Lampen zur Behandlung von Winterdepressionen

• LED-Würfel

• Tastenfeld zur Eingabe von Sicherheits-Codes

• Puls- oder Temperaturmessgerät

• Oszilloskop

• Lichtharfe

• LCD-Thermostat

• Ventilator

• Hypnose-Scheibe

• Servogesteuerter Laser

• Lügendetektor

• Magnetisches Türschloss

• Infrarotfernbedienung

Über den Autor:Simon Monk verfügt über einen Bachelor-Abschluss in Kybernetik und Informatik und hat einen Doktortitel im Bereich Software-Entwicklung. Seit seiner Schulzeit ist er begei-sterter Hobbyelektroniker. Sein Wissen gibt er inunregelmäßigen Abständen als Autor für verschiedene Hobby-Elektronikmagazine an andere weiter.

Simon Monk

39,95 EUR [D]ISBN 978-3-645-65136-3

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Die coolsten Bauanleitungen für Arduino™

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Selbstbau-Projekte

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Original English-language edition published by McGraw-Hill Companies, Inc. © 2010.

German-language edition © 2012 Franzis Verlag GmbH, 85540 Haar bei München.

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Satz: DTP-Satz A. Kugge, München

art & design: www.ideehoch2.de

Druck: GGP Media GmbH, Pößneck

Printed in Germany

ISBN 978-3-645-65136-3

65136-3 Titelei_X 25.05.12 12:37 Seite 4

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Über den Autor Simon Monk verfügt über einen Bachelor-Abschluss in Kybernetik und Informatik und hat einen Doktortitel im Bereich Software-Entwicklung. Seit seiner Schulzeit ist er begeisterter Hobbyelektroniker. Sein Wissen gibt er in unregelmäßigen Abständen als Autor für verschiedene Hobby-Elektronikmagazine an andere weiter.

7

Inhaltsverzeichnis 1 Einführung .................................................................................................. 11

2 Schnelleinstieg ........................................................................................... 15 2.1 Stromversorgung .......................................................................... 15 2.2 Installieren der Software .............................................................. 16 2.2.1 Installation unter Windows ........................................................... 16 2.2.2 Installation unter Mac OS X ........................................................... 21 2.2.3 Installation unter Linux ................................................................. 23 2.3 Konfigurieren der Arduino-Umgebung .......................................... 23 2.4 Herunterladen der Projekt-Software ............................................. 25

3 Arduino im Detail ........................................................................................ 27 3.1 Mikrocontroller ............................................................................ 27 3.2 Wie setzt sich ein Arduino-Board zusammen? ............................... 28 3.2.1 Spannungsversorgung .................................................................. 28 3.2.2 Spannungsversorgungsanschlüsse ............................................... 28 3.2.3 Analoge Eingänge ......................................................................... 31 3.2.4 Digitale Verbindungen .................................................................. 31 3.2.5 Mikrocontroller ............................................................................. 33 3.2.6 Weitere Bauteile ........................................................................... 34 3.3 Die Arduino-Serie ......................................................................... 34 3.4 Die Programmiersprache C ........................................................... 35 3.4.1 Variablen und Datentypen ............................................................ 39 3.4.2 Arithmetik ..................................................................................... 40 3.4.3 Strings (Zeichenketten) ................................................................. 40 3.4.4 Bedingte Anweisungen ................................................................. 40

4 LED-Projekte ............................................................................................... 43 4.1 Projekt 1: blinkende LED ............................................................... 43 4.1.1 Steckplatine ................................................................................. 43 4.2 Projekt 2: SOS-Blinkzeichen mittels Morsecode ........................... 49

8 Inhaltsverzeichnis

4.2.1 Schleifen ...................................................................................... 53 4.3 Projekt 3: Morsecode-Übersetzungsprogramm ............................. 54 4.3.1 Arrays ........................................................................................... 54 4.4 Projekt 4: Morsecode-Übersetzungsprogramm mit

besonders heller LED .................................................................... 61 4.5 Projekt 5: Modellampel ................................................................ 71 4.5.1 Digitale Ein- und Ausgänge ........................................................... 71 4.6 Projekt 6: Stroboskop ................................................................... 75 4.7 Projekt 7: Stimmungsleuchte ....................................................... 80 4.8 Projekt 8: Hochleistungs-Stroboskoplicht .................................... 86 4.9 Projekt 9: LED-Würfel .................................................................... 89 4.9.1 Zufallszahlgenerierung ................................................................. 89

5 Projekte mit Sensoren ................................................................................. 95 5.1 Projekt 10: Sicherheitscode-Eingabe über Tastenfeld ................... 95 5.2 Projekt 11: Modellampel mit Inkrementalgeber .......................... 103 5.2.1 Inkrementalgeber ........................................................................ 103 5.3 Projekt 12: Pulsmessgerät .......................................................... 109 5.3.1 Lichtmessung ............................................................................. 109 5.4 Projekt 13: USB-Temperaturlogger ............................................. 117 5.4.1 Temperaturmessung ................................................................... 117

6 Projekte mit Licht ...................................................................................... 127 6.1 Projekt 14: Mehrfarbiges Licht ................................................... 127 6.2 Projekt 15: Doppelwürfel ............................................................ 132 6.2.1 Siebensegmentanzeigen ............................................................. 132 6.3 Projekt 16: LED-Matrix ................................................................ 139 6.4 Projekt 17: LCD-Nachrichtenanzeige ........................................... 146 6.4.1 LCD-Anzeigen .............................................................................. 146

7 Sound-Projekte ......................................................................................... 151 7.1 Projekt 18: Oszilloskop .............................................................. 151 7.2 Projekt 19: Sound-Abspielgerät .................................................. 156 7.2.1 Generierung von Sounds ............................................................. 156 7.3 Projekt 20: Lichtharfe ................................................................. 164 7.4 Projekt 21: VU-Meter .................................................................. 168

Inhaltsverzeichnis 9

8 Projekte mit variabler Stromversorgung .................................................... 173 8.1 Projekt 22: LCD-Thermostat ........................................................ 173 8.2 Projekt 23: Computergesteuerter Lüfter ...................................... 181 8.3 Projekt 24: Hypnose-Scheibe ..................................................... 184 8.3.1 H-Brücken-Controller ................................................................... 184 8.4 Projekt 25: Servogesteuerter Laser ............................................. 189 8.4.1 Servomotoren ............................................................................. 189

9 Verschiedene Projekte .............................................................................. 197 9.1 Projekt 26: Lügendetektor .......................................................... 197 9.2 Projekt 27: Magnetisches Türschloss ......................................... 202 9.3 Projekt 28: Infrarotfernbedienung .............................................. 207 9.4 Projekt 29: Lilypad-Uhr ............................................................... 214 9.5 Projekt 30: Countdown-Timer ..................................................... 220

10 Hinweise für die Entwicklung eigener Projekte .......................................... 227 10.1 Datenblätter ............................................................................... 227 10.2 Schaltkreise ............................................................................... 227 10.3 Bauteile ...................................................................................... 230 10.3.1 Widerstände ............................................................................... 231 10.3.2 Transistoren ................................................................................ 232 10.3.3 Sonstige Halbleiter ..................................................................... 234 10.3.4 Module und Shields .................................................................... 235 10.3.5 Einkauf der Bauteile .................................................................... 236 10.4 Werkzeuge und Hilfsmittel .......................................................... 236 10.4.1 Bauteilkasten ............................................................................. 237 10.4.2 Seitenschneider und Drahtzange ................................................ 237 10.4.3 Lötkolben ................................................................................... 238 10.4.4 Multimeter .................................................................................. 240 10.4.5 Oszilloskop ................................................................................. 242

Anhang ..................................................................................................... 245

Stichwortverzeichnis ................................................................................ 251

11

1 Einführung Mit Arduino lassen sich finstere Pläne günstig und unkompliziert in die Tat umsetzen. Dank der fortgeschrittenen Technologie des Arduino-Mikrocontrollers lassen sich Projekte von ganz neuer Tragweite realisieren und mit dem eigenen Computer steuern. Schon bald wird die Welt um Gnade flehen, wenn Sie die Mächtigen dieser Erde darüber informieren werden, dass Sie im Besitz eines computergesteuerten Lasers mit Servo-antrieb sind! Dieses Buch erklärt jedem genialen Schurken, wie er/sie das Arduino-Board an den Computer anschließt, programmiert und mit diversen elektronischen Bauteilen und Geräten kombiniert, um die verschiedensten Projekte zu verwirklichen. Dazu zählt z. B. eben dieser computergesteuerte Laser mit Servoantrieb, ebenso wie ein USB-gesteuerter Ventilator, eine Lichtharfe, ein USB-Datenlogger, ein Sound-Oszillos-kop und viele andere. Für jedes Projekt werden ein detaillierter Schaltplan und eine ausführliche Bauanleitung bereitgestellt. Außerdem können die meisten Projekte ohne Einsatz eines Lötkolbens oder von Spezialwerkzeugen fertiggestellt werden. Und wenn der fortgeschrittene Schurke seine Projekte von einem Steckplatinenentwurf in eine fertige Konstruktion umwandeln möchte, hält das Buch auch dafür die entsprechenden Anweisungen bereit.

Arduino ist ein kleines Mikrocontroller-Board mit einem USB-Port zum Anschließen an den Computer. Es bietet zahlreiche Anschlussmöglichkeiten für externe elektronische Bauelemente und Geräte wie Motoren, Relais, Lichtsensoren, Laser-Dioden, Lautspre-cher, Mikrofone und so weiter Arduino-Boards können entweder über die USB-Verbindung oder mithilfe einer 9-V-Batterie mit Strom versorgt werden. Die Steuerung erfolgt über den Computer, d. h., das Arduino-Board wird mit dem Computer programmiert und die Verbindung anschließend getrennt. Danach ist das Arduino-Board selbstständig lauffähig. An diesem Punkt plant der Schurke vielleicht schon den Einbruch in eine geheime Regierungsorganisation, um sich ein entsprechendes Exemplar unter den Nagel zu reißen. Offen gesagt: Es sind keine kriminellen Anstrengungen erforderlich. Sie müssten lediglich Ihre Lieblingsauktionsseite aufrufen oder eine Suchmaschine bemühen. Da die Arduino-Hardware Open Source ist, können Arduino-Boards in beliebiger Form geklont und vertrieben werden. Der Markt für Arduino-Boards ist also einem allgemeinen Wettbewerb unterworfen. Ein Original-Arduino-Board kostet in der Regel um die 25 €€ , ein Klon um die 15 €€ . Der Name »Arduino« darf nur für Boards des Originalherstellers verwendet werden. Arduino-Klone verfügen oft über die Buchstabenfolge »duino« am Ende ihres Namens, z. B. bei den Klonen Freeduino oder DFRduino. Die Software zur Programmierung des Arduino-

12 Kapitel 1: Einführung

Boards ist leicht zu bedienen und für die Betriebssysteme Windows, Mac und Linux kostenlos erhältlich.

Auch wenn der Name Arduino im Kern das Open-Source-Hardware-Design des Mikro-controllers beschreibt, umfasst das dahinterstehende Gesamtkonzept weit mehr – näm-lich die Software-Entwicklungswerkzeuge für die Programmierung des Arduino-Boards und das Board selbst. Es gibt eine große Community von Entwicklern, Programmierern, Elektrotechnikern und Künstlern, die ihr Wissen weitergeben und ihre Erfahrungen über das Internet austauschen.

Alle Boards können mit derselben Arduino-Entwicklungssoftware programmiert wer-den. Alle Programme, die auf einem Board laufen, sind auch auf allen anderen Boards lauffähig. In diesem Buch arbeiten wir die meiste Zeit mit dem Modell Arduino Duemilanove (auch als Arduino 2009 bekannt), eine Weiterentwicklung des beliebten Diecimila-Boards. Duemilanove ist Italienisch und bedeutet 2009. Der Name bezieht sich auf das Jahr der Veröffentlichung. Diecimila hingegen bedeutet 10.000 und bezieht sich auf die Stückzahl der bis zu diesem Zeitpunkt hergestellten Boards. Die meisten Board-Klone wie Freeduino setzen auf das Design der Diecimila- und Duemilanove-Boards auf. Für die meisten Projekte in diesem Buch verwenden wir die Modelle Diecimila und Duemilanove oder die entsprechenden Klone. Nur in einem Projekt wird das Arduino-Board Lilypad verwendet.

Für die Projekte müssen Sie Programme über ein USB-Kabel vom Computer auf das Arduino-Board hochladen. Das ist einer der großen Vorteile von Arduino-Boards. Viele Mikrocontroller-Boards verwenden eine separate Programmier-Hardware, um Pro-gramme auf den Mikrocontroller zu übertragen. Bei den Arduino-Boards befinden sich alle Hardware-Komponenten auf dem Board selbst. Das hat außerdem den Vorteil, dass Sie Daten über die USB-Verbindung zwischen dem Arduino-Board und dem Computer hin- und herübertragen können. Sie können z. B. einen Temperatursensor an das Arduino-Board anschließen und die Temperatur regelmäßig an den Computer übertra-gen. Auf älteren Diecimila-Boards finden Sie einen Jumper-Schalter direkt unterhalb des USB-Anschlusses. Wenn Sie den Jumper auf die oberen beiden Pins stecken, bezieht das Board seinen Strom über die USB-Verbindung. Wenn Sie den Jumper auf den mittleren und unteren Pin stecken, erfolgt die Stromversorgung über eine externe Stromquelle, die an den Anschluss darunter gesteckt wird. Auf den neueren Duemilanove-Boards gibt es diesen Jumper nicht mehr, das Umschalten zwischen einer Stromversorgung per USB-Port oder über eine 9-V-Batterie erfolgt automatisch.

Die Versorgungsspannung beträgt zwischen 7 V und 12 V. Für tragbare Anwendungen ist eine 9-V-Batterie optimal geeignet. Für Projekte in Entwicklung bietet sich in der Regel die USB-Stromversorgung an. Wenn Sie für die Abtrennung der Nabelschnur (USB-Kabel) bereit sind, können Sie das Board mit einer unabhängigen Stromquelle versorgen. Dies kann ein externes Netzteil oder eine 9-V-Batterie mit einem entspre-chenden Batterie-Clip sein.

Kapitel 1: Einführung 13

Am Rand des Boards befinden sich zwei Anschlussreihen. Bei der oberen Reihe handelt es sich in fast allen Fällen um digitale Pins (EIN/AUS); Pins, die mit »PWM« gekenn-zeichnet sind, können jedoch auch als analoge Ausgänge verwendet werden. Die untere Anschlussreihe verfügt auf der linken Seite über Anschlüsse für die Stromversorgung und auf der rechten Seite über analoge Eingänge. Die Anschlüsse sind so angeordnet, dass sich sogenannte Shields auf das Haupt-Board aufstecken lassen. Fertige Shields können für die unterschiedlichsten Anwendungszwecke erworben werden: für Ethernet-Netzwerk-Verbindung, LCD-Anzeige und Touchscreens, XBee (kabellose Datenkom-munikation), Sound-Anwendungen, Motorsteuerung, GPS-Tracking usw. In einigen Projekten werden Protoshields eingesetzt. Die Shields verfügen an ihren Pins in der Regel über durchgängige Verbindungen, d. h., Sie können die Shields aufeinander stecken. Eine Shield-Konstruktion könnte z B. aus drei Ebenen bestehen: einem Arduino-Board unten, darüber einem GPS-Shield und ganz oben einem LCD-Anzeige-Shield.

Für die meisten Projekte in diesem Buch benötigen Sie keinen Lötkolben. Stattdessen verwenden wir eine Steckplatine. Eine Steckplatine besteht aus einem Stück Kunststoff mit Löchern darin, hinter denen sich gefederte Kontakte befinden. Elektronische Bau-teile werden durch diese Löcher auf der Vorderseite gesteckt. Steckplatinen sind relativ günstig (siehe Anhang). Wenn Sie Ihren Entwurf »verewigen« möchten, erhalten Sie auch dazu im Buch die passenden Informationen (Stichwort: Prototypen-Board). Bezugsquellen für alle Bauteile in diesem Buch werden mit Händlerangaben im Anhang aufgeführt. Zusätzlich zu diesen Bauteilen benötigen Sie lediglich noch ein Arduino-Board, einen Computer, Draht und eine Steckplatine. Die Software für alle Projekte können Sie auf der englischsprachigen Website www.arduinoevilgenius.com herunter-laden.

15

2 Schnelleinstieg

2.1 Stromversorgung

Wenn Sie ein Arduino-Diecimila- oder Duemilanove-Board kaufen, ist darauf in der Regel ein Beispielblinkprogramm vorinstalliert, das die kleine, eingebaute LED aufleuch-ten lässt. Die LED mit der Beschriftung L ist mit Digital-Pin 13 verbunden. Damit kann Pin 13 nur noch als Ausgang verwendet werden. Da die LED nur einen Teil des Stroms nutzt, können Sie aber noch weitere Bauteile an den Pin anschließen.

Für das Arduino-Board benötigen Sie eine geeignete Stromquelle. Der einfachste Weg ist der Anschluss an den USB-Port Ihres Computers. Dazu benötigen Sie ein passendes USB-Kabel (Typ A auf Typ B). Es handelt sich dabei um das gleiche Kabel, mit dem Sie z. B. auch einen Drucker an den Computer anschließen. Wenn Sie das ältere Arduino-Diecimila-Board verwenden, müssen Sie sicherstellen, dass der Jumper am Stromversor-gungsanschluss für eine USB-Verbindung gesetzt ist. Der Jumper muss die beiden oberen Pins miteinander verbinden, damit das Board über eine USB-Verbindung mit Strom versorgt werden kann.

Die neueren Arduino-Duemilanove-Boards kommen ohne diesen Jumper aus. Die Aus-wahl der Stromquelle erfolgt automatisch. Wenn alles ordnungsgemäß funktioniert, sollte die LED alle zwei Sekunden aufleuchten. Der Blink-Sketch ist auf den neuen Arduino-Boards vorinstalliert, um zu prüfen, ob das Board einwandfrei funktioniert. Wenn die LED auf Ihrem Board nach dem Anschluss an eine Stromquelle nicht auf-leuchtet, prüfen Sie die Position des Jumpers (falls vorhanden). Probieren Sie einen anderen USB-Anschluss aus, vielleicht sogar an einem anderen Computer, da einige USB-Anschlüsse mehr Strom bereitstellen als andere. Wenn Sie auf den Reset-Knopf drücken, sollte die LED ebenfalls kurz aufleuchten. Wenn die LED nicht aufblinkt, ist möglicherweise der Blink-Sketch nicht auf dem Board installiert. Nachdem alles ein-gerichtet ist, werden wir das Skript im Rahmen des ersten Projekts ohnehin bearbeiten und dann neu installieren.

16 Kapitel 2: Schnelleinstieg

Bild 2.1: Eingeschaltetes Arduino-Board mit leuchtender LED

2.2 Installieren der Software

Das Arduino-Board ist jetzt betriebsbereit. Nun gilt es, die Software zu installieren, das Blink-Programm zu ändern und es neu auf das Board hochzuladen. Die genaue Vorge-hensweise hängt vom Betriebssystem Ihres Computers ab. Das grundlegende Prinzip ist jedoch immer das gleiche. Installieren Sie den USB-Treiber für die Kommunikation des Computers mit dem USB-Anschluss auf dem Arduino-Board. Die USB-Verbindung dient der Programmierung und dem Übertragen von Nachrichten.

Installieren Sie die Arduino-Entwicklungsumgebung, also das Programm, das auf Ihrem Computer ausgeführt wird, um Sketches zu schreiben und auf das Arduino-Board hoch-zuladen. Auf der Arduino-Website (www.arduino.cc) finden Sie eine aktuelle Version der Software.

2.2.1 Installation unter Windows

Folgen Sie dem Download-Link auf der Arduino-Homepage (www.arduino.cc), und wählen Sie die Windows-Version aus. Das entsprechende ZIP-Archiv mit der Arduino-Software wird jetzt heruntergeladen. Es kann sein, dass Ihre Version bereits aktueller ist

2.2 Installieren der Software 17

als Version 17, die auf der Abbildung zu sehen ist. Das sollte aber keinen wesentlichen Unterschied machen. Wenn Sie dennoch Probleme haben, beachten Sie die Hinweise auf der Arduino-Homepage. Die Arduino-Software unterscheidet nicht zwischen ver-schiedenen Windows-Versionen. Der Download sollte bei allen Versionen ab Windows XP problemlos verlaufen. Die folgenden Anweisungen beziehen sich auf Windows XP. Wählen Sie im Dialogfeld die Option Sichern, und speichern Sie die ZIP-Datei auf Ihrem Desktop. Der in der ZIP-Datei enthaltene Ordner wird zum Arduino-Hauptverzeichnis. Entpacken Sie die Datei nach C:\Programme\Arduino. Klicken Sie dazu in Windows XP mit der rechten Maustaste auf die ZIP-Datei, um das Menü anzuzeigen, und wählen Sie die Option Alle extrahieren. Daraufhin wird der Assistent für die Extrahierung geöffnet.

Bild 2.2: Herunterladen der Arduino-Software für Windows

Bild 2.3: Menüoption Alle extrahieren unter Windows

18 Kapitel 2: Schnelleinstieg

Bild 2.4: Extrahieren der Arduino-Datei unter Windows

Klicken Sie auf Weiter, und wählen Sie für die Extraktion den Ordner C:\Programme\Arduino aus. Klicken Sie erneut auf Weiter. Daraufhin wird ein neues Verzeichnis für diese Arduino-Version (in unserem Fall Version 17) im Ordner C:\Programme\Arduino angelegt. So können Sie mehrere Arduino-Versionen parallel installieren. Alle Versionen befinden sich in einem eigenen Ordner. Arduino-Updates sind relativ selten. Die Kompatibilität zu früheren Versionen wird dabei immer sicher-gestellt. Wenn Sie also nicht gerade einige neu hinzugekommene Software-Funktionen nutzen wollen und bisher keine Probleme hatten, müssen Sie die neueste Version nicht zwingend herunterladen.

Wenn sich der Arduino-Ordner an der richtigen Stelle befindet, müssen die USB-Trei-ber installiert werden. Dazu verbinden Sie das Arduino-Board mit dem USB-Port des Computers. Alles Übrige übernimmt der Assistent für neue Hardware unter Windows. Wählen Sie die Option Nein, diesmal nicht und klicken Sie auf Weiter. Wählen Sie auf dem nächsten Bild die Option zur Installation von einer bestimmten Quelle, und wählen Sie C:\Programme\Arduino\arduino-0017\drivers\FTDI USB Drivers. Klicken Sie anschließend auf Weiter. Beachten Sie, dass Sie die Angabe 0017 im Pfad ändern müssen, wenn Sie eine andere Version herunterladen. Die Installation wird jetzt abgeschlossen. Danach können Sie die Arduino-Software starten. Wechseln Sie dazu zum Arbeitsplatz, und navigieren Sie zu C:\Programme\Arduino\arduino-0017.

2.2 Installieren der Software 19

Bild 2.5: Verzeichnis für Extraktion festlegen

Die Arduino-Software kann jetzt gestartet werden. Beachten Sie, dass für das Arduino-Programm keine Verknüpfung angelegt wird. Wenn Sie möchten, können Sie mit der rechten Maustaste auf das Arduino-Programmsymbol klicken, eine Verknüpfung anlegen und diese dann auf den Desktop ziehen. In den nächsten beiden Abschnitten wird die gleiche Prozedur für die Installation auf einem Mac- oder einem Linux-Com-puter beschrieben. Als Windows-Benutzer können Sie diese beiden Abschnitte über-springen.

20 Kapitel 2: Schnelleinstieg

Bild 2.6: Assistent zum Suchen neuer Hardware (Windows)

Bild 2.7: Festlegen der Quelle für die USB-Treibersuche

2.2 Installieren der Software 21

Bild 2.8: Starten der Arduino-Software unter Windows

2.2.2 Installation unter Mac OS X

Die Installation der Arduino-Software auf einem Mac ist wesentlicher einfacher als auf einem PC.

Zuerst müssen Sie die Datei herunterladen. Auf dem Mac handelt es sich dabei um eine Disk-Image-Datei. Nach dem Herunterladen wird das Disk-Image gemounted und ein Finder-Fenster geöffnet. Die Arduino-Anwendung selbst wird (wie üblich bei Mac-Rechnern) durch Ziehen vom Disk-Image in den Ordner Programme installiert. Das Disk-Image enthält außerdem zwei Installationspakete für die USB-Treiber. Wählen Sie das Paket für Ihre Systemarchitektur aus. Nur wenn Sie einen Mac verwenden, der vor März 2006 hergestellt wurde, müssen Sie die PPC-Version anstelle der Intel-Version verwenden. Beim Ausführen des Installationsprogramms können Sie einfach auf Weiter klicken, bis Sie den Dialog Disk auswählen erreichen. Dort müssen Sie eine Festplatte auswählen, um fortfahren zu können. Da die Software eine Kernel-Erweiterung installiert, müssen Sie vor dem Abschluss der Installation Ihr Kennwort eingeben. Sie finden die Arduino-Software jetzt im Ordner Programme, von wo aus Sie die Software starten können. Da Sie die Software häufiger benötigen werden, können Sie über einen Rechtsklick auf das Programmsymbol im Dock die Option Im Dock behalten auswählen.

22 Kapitel 2: Schnelleinstieg

Als Mac-User können Sie den folgenden Abschnitt zur Installation unter Linux überspringen.

Bild 2.9: Installation der Arduino-Software unter Mac OS X

Bild 2.10: Installation der USB-Treiber unter Mac OS X

2.3 Konfigurieren der Arduino-Umgebung 23

2.2.3 Installation unter Linux

Es gibt sehr viele verschiedene Linux-Distributionen. Die neuesten Informationen hierzu finden Sie auf der Arduino-Homepage. Für die meisten Linux-Versionen ist die Installation relativ unkompliziert. Die USB-Treiber sind aller Wahrscheinlichkeit nach bereits im System installiert, ebenso wie die AVR-GCC-Bibliotheken und die Java-Umgebung, die von der Arduino-Software benötigt werden.

Im besten Fall müssen Sie also nur noch die TGZ-Datei für die Arduino-Software von der Arduino-Homepage (www.arduino.cc) herunterladen und extrahieren. Dieser Ord-ner ist dann Ihr Arduino-Arbeitsverzeichnis. Sollten Sie Probleme haben, holen Sie sich Hilfe und Rat in der Linux-Community. Für die Arduino-Software benötigen Sie min-destens die Java Runtime 5 und die aktuellen AVR-GCC-Bibliotheken. Wenn Sie in Google »Arduino-Installation unter SUSE Linux« (oder eine beliebige andere Distribu-tion) eingeben, finden Sie jede Menge nützliche Hinweise.

2.3 Konfigurieren der Arduino-Umgebung

Welche Art von Computer Sie auch verwenden, die Arduino-Software sollte jetzt installiert sein. Jetzt ist es an der Zeit, ein paar Einstellungen vorzunehmen. Wir müssen für den seriellen Port, der an den USB-Port des Arduino-Boards angeschlossen ist, den Betriebssystemnamen festlegen. Außerdem müssen wir angeben, welches Arduino-Modell wir verwenden. Dazu müssen Sie zuerst Ihr Arduino-Board über den USB-Port an Ihren Computer anschließen, sonst können Sie den seriellen Port nicht auswählen. Den seriellen Port legen Sie über das Menü Tools fest. Die Liste der Ports unter Linux ist mit der auf einem Macintosh-Computer nahezu identisch. Wenn Sie mehrere USB- oder Bluetooth-Geräte mit Ihrem Mac verwenden, stehen Ihnen in der Regel eine Reihe von Auswahlmöglichkeiten zur Verfügung. Wählen Sie den Listeneintrag aus, der mit »dev/tty.usbserial.« beginnt. Unter Windows können Sie COM3 als seriellen Port aus-wählen. Im Menü Tools können Sie jetzt Ihr Board auswählen. Wenn Sie das neuere Modell Duemilanove verwenden, wählen Sie die erste Option. Wenn Sie das ältere Modell Diecimila verwenden, wählen Sie die zweite Option.

24 Kapitel 2: Schnelleinstieg

Bild 2.11: Auswahl des seriellen Ports auf einem Mac

Bild 2.12: Auswahl des seriellen Ports unter Windows

2.4 Herunterladen der Projekt-Software 25

Bild 2.13: Einrichten des Boards

2.4 Herunterladen der Projekt-Software

Alle Projekt-Sketches stehen zum Download bereit. Der gesamte Download hat eine Größe von weniger als 1 MB. Es ist also sinnvoll, alle Projekt-Sketches auf einmal herunterzuladen, auch wenn Sie nicht alle Programme (gleich) nutzen wollen. Rufen Sie dazu die englischsprachige Seite www.arduinoevilgenius.com auf, und wählen Sie links oben die Option Downloads.

Klicken Sie auf den Link evil_genius.zip, um eine ZIP-Datei mit allen Projekten herun-terzuladen. Wenn Sie Windows verwenden, entpacken Sie die Datei nach Eigene Dateien\Arduino. Auf einem Mac- oder Linux-Computer sollten Sie das Paket im Home-Verzeichnis unter Dokumente/Arduino entpacken. Nachdem Sie die Dateien installiert haben, können Sie in der Arduino-Software unter File > Sketchbook auf die Dateien zugreifen.

251

Stichwortverzeichnis

Symbole !-Befehl 170 _Reset_-Anschluss 28

A Abisolierzange 237 Alexander Brevig 99 allOff-Funktion 189 analoges Multimeter 240 Anschluss für die serielle Programmierung

34 Arbeitsspeicher 27, 33 Arduino Diecimila-Board 15

auswählen 23 Arduino Duemilanove-Board 15

auswählen 23 Arduino Lilypad 34 Arduino Playground 243 Arduino-Board-Bauteile 29

Anschluss serielle Programmierung 34 Reset-Schalter 34 USB-Schnittstellen-Chip 34

Arduino-Protoshield 64 Assistent für die Extrahierung 17 Assistent für neue Hardware 18 ATmega168 34 ATmega328 34 Ausgänge 27

automatischer Messbereich 240

B Bauteilkasten 236 Bibliotheken, in Arduino-Software

einbinden 100, 217 Bipolartransistor 134 Blinkende LED, Steckplatine (Projekt 1) 45 Blink-Programm 15

ändern 43 Blink-Sketch 43

C Code 43 C-Programmiersprache 27

Beispiel 36 Binnenmajuskel 37 Datentypen 39 Funktion 38 Integer 37 Konstanten 38 logische Operatoren 42 logischer Ausdruck 42 Parameter 39 Schleifen 39, 53 Strichpunkt 37 Strings 40 Variablen 39

252 Stichwortverzeichnis

D Datentypen 39 DAU 156 Dekadenzähler 141 Diecimila Siehe Arduino-Diecimila-Board Digital-Analog-Umsetzer 156 digitales Multimeter 240 Disk-Image 21 Drehwiderstände 76, 199 Duemilanove Siehe Arduino Duemilanove-

Board Durchgangsprüfung 242

E EEPROM 33, 120, 124, 207 Eingänge 27 elektromotorische Kraft 174 EMK 174 EPROM 27

F Feldeffekttransistor 81, 142 FETs 81

MOSFETS 186 Fototransistor 110 Fotowiderstand 109 Funktionen 38

G Gegen-EMK 174, 204 gemeinsame Anode 135 getEncoderTurn-Funktion 106 GND 29

H Hysterese 179

I Integer 37 Integration der Messwerte 114

J Jumper am Stromversorgungsanschluss 15

K Kollektor-Gegenkopplung 169 Kondensatoren 152 Konstanten 38

L ledPin 37 LEDs

1 W-Luxeon-LED 61 Hinzufügen einer externen LED 46

Lochrasterplatine Layout 84

logische Ausdrücke 42 logische Operatoren 42

M magnetischer Reedschalter 214 Magnetspule 202 Marketing-Operator 170 Messen der Spannung 241 Messen der Stromstärke 241 Messen des Widerstands 242 Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren

186 Morsealphabet 57 MOSFETs 186

N Netzbrummen 156

Stichwortverzeichnis 253

O Ohm’sches Gesetz 30 OmniGraffle 228 Operatoren 42

Marketing-Operator 170 Oszillator 34

P Parameter 39 Pendeln 176 Piezosummer 197 playNote-Funktion 161 PNP-Transistor 136 Präprozessor-Anweisungen 120 Programm 43 Protoshield 67 Pulsweitenmodulation 81

R RAM 27 random-Funktion 89 randomSeed-Funktion 90 Rechteckwellen 157 Reset-Knopf 15 Reset-Schalter 34 Ruby-Programmiersprache, installieren 154

S Schaltkreise

Schaltkreissymbole 230 Schaltplan 228

Schaltpläne Siehe auch einzelne Projekte Schaltpläne, Konventionen 228 Schleifen 39, 53 Serial Monitor 61, 114 Serieller Port, Einstellungen 23

Shields 66, 78, 194 Shirriff, Ken 210 Sinuswellen 157 Sketches 43 Software

Blink-Sketch 43 Spannung, messen 240 Spannungsregler 28 Stanley, Mark 99 Stromnetz 156, 173

T Theremin 164 Thermistoren 117 Transistoren

Datenblatt 234 Feldeffekttransistor 81 in diesem Buch verwendete 233 MOSFETs 186 NPN-Bipolartransistor 63 PNP-Transistor 136

Transistor-Transistor-Logik 28 TTL 28

U Updates 18 USB-Kabel, Typ A auf Typ B 15 USB-Schnittstellen-Chip 34 USB-Treiber, installieren 18

V Variablen 39 Verstärkung 63

W Web-Farbpalette 129

254 Stichwortverzeichnis

Website 16 Widerstände 46

Drehwiderstand 76, 78 Farbcodes 232 Werte 32

Widerstandsmessung 242

Z Zufallszahlgenerierung 89

Simon Monk

> Arduino™-Projekte mit LEDs und Licht

> Arduino™-Projekte mit Sensoren

> Arduino™-Projekte mit Sound

> ... und viele weitere interessante Anleitungen

30 Arduino™

Selbstbau-Projekte

Know-howist blau.

Arduino™

30 Mal teuflischer Spaß mit Ihrem Computerund dem Arduino-Board!

Sie schmieden finstere Pläne, um die Weltherrschaft an sich zu reißen? Dann lassen Sie sich nicht länger aufhalten: Mit Arduino (und natürlich Ihrer eigenen Genialität) schaffenSie es spielend, elektronische Teufeleien auszuhecken und dieMächtigen dieser Erde damit in Atem zu halten. Dank der fortgeschrittenen Technologie des Arduino-Mikrocontroller-Entwicklungssystems lassen sich Projekte von ganz neuerTragweite realisieren und mit dem eigenen Computer steuern.

Dieses trickreiche Praxisbuch zeigt Ihnen, wie es geht: Die 30 vorgestellten Arduino-Projekte eignen sich für Windows,Mac und Linux und bringen Sie auf den neuesten Stand in Sachen C-Programmierung. Vorkenntnisse sind dazu nichtnotwendig. Die Software zur Programmierung des Arduino-Boards ist leicht zu bedienen und für alle genannten Betriebs-systeme kostenlos erhältlich. Sie schließen einfach ein Arduino-Board an Ihren Computer an, programmieren es und verbinden es mit weiteren Bauteilen, um aus dem Ganzen pfiffige und ausgefuchste Geräte zu zaubern. Alle benötigtenTeile sind leicht zu beschaffen!

30 Arduino-Projekte mit allem, was dazugehört:

� Klare und anschauliche Anweisungen mit hilfreichen Illustrationen,Schritt für Schritt erklärt.

� Vielfältige Details und Aufbaupläne zu jedem Projekt.

� Erklärungen zu den technischen Hintergründen der Projekte.

� Schluss mit dem Frust: Alle benötigten Teile sind aufgelistet und Sieerfahren, wo man sie am besten bekommt.

Kein Hexenwerk – bauenSie zum Beispiel eine der folgendentechnischen Raffinessen:

• Morsecode-Übersetzer

• Leistungsstarkes Stroboskop

• Lampen zur Behandlung von Winterdepressionen

• LED-Würfel

• Tastenfeld zur Eingabe von Sicherheits-Codes

• Puls- oder Temperaturmessgerät

• Oszilloskop

• Lichtharfe

• LCD-Thermostat

• Ventilator

• Hypnose-Scheibe

• Servogesteuerter Laser

• Lügendetektor

• Magnetisches Türschloss

• Infrarotfernbedienung

Über den Autor:Simon Monk verfügt über einen Bachelor-Abschluss in Kybernetik und Informatik und hat einen Doktortitel im Bereich Software-Entwicklung. Seit seiner Schulzeit ist er begei-sterter Hobbyelektroniker. Sein Wissen gibt er inunregelmäßigen Abständen als Autor für verschiedene Hobby-Elektronikmagazine an andere weiter.

Simon Monk

39,95 EUR [D]ISBN 978-3-645-65136-3

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