Raspberry Pi für Kids - mitpInhalt 8 8 Was blinkt denn da? Mit dem Raspberry Pi Leuchtdioden steuern 207 SOS – mit Python-Befehlen Leuchtdioden ein- und ausschalten. . . . .

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~ Raspberry Pi ~ FüR

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Inhalt

Einleitung 13Zum Aufbau dieses Buches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Aufbau der Kapitel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Downloads auf der Webseite zum Buch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1Der Raspberry Pi 17Von der Hauptplatine zum lauffähigen Computer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Das Betriebssystem installieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Den Raspberry Pi das erste Mal starten und konfigurieren . . . . . . . . . . . . . 27Der Desktop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Den RPi mit dem Funknetz verbinden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34Mit dem Dateimanager arbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35Im LXTerminal Unix-Befehle eingeben. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40Fragen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44Aufgabe: Hintergrundbild . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Antworten zu den Fragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Lösung der Aufgabe: Hintergrundbild . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

© des Titels »Raspberry Pi für Kids« (ISBN 978-3-8266-7648-2) 2015 by mitp-Verlags GmbH & Co. KG, Frechen. Nähere Informationen unter: http://www.mitp.de/7648

Inhalt

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2 Der Raspberry Pi als Mediacenter und Kiosk 47Musik hören mit MOC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Der »kopflose« Raspberry Pi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50Projekt 1: Der Raspberry Pi als ferngesteuerte Musikanlage. . . . . . . . . . . . 54Projekt 2: Ein Kiosksystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Projekt 3: Der Raspberry Pi als Mediacenter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59Fragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69Antworten zu den Fragen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

3 Autorennen und Meteore – Wie programmiert man mit Scratch? 71

Scratch starten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72Projekt 4: »Huuuh!« – Das erste Scratch-Projekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73Projekt 5: Formel 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80Projekt 6: Hilfe, Meteore!. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86Studios auf der Scratch-Website . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98Lösungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101Antworten zu den Fragen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

4 Animierte Geschichten 103Projekt 7: Ein gespielter Witz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103Projekt 8: Interaktive Animationen – Synchronisation durch Nachrichten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110Projekt 9: Ein Quiz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118Das Projekt testen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124Fragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125Antworten zu den Fragen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130Lösung der Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131


Inhalt

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5Projekte mit dem PicoBoard 133Das PicoBoard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133Projekt 10: Magische Worte – Spracherkennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136Projekt 11: Das Applausometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139Projekt 12: Pong . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143Projekt 13: Die Limonadenmischmaschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147Fragen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153Aufgabe: Belichtungsmesser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154Antworten zu den Fragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154Lösung der Aufgabe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

6Interaktive Spiele und Simulatoren 157Projekt 14: Hilf der Ente! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158Projekt 15: Mücken fangen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160Projekt 16: Formel 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167Fragen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172Aufgabe: Mondlandung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172Antworten zu den Fragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174Lösung der Aufgabe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

7Einstieg in Python 177Was ist Python? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177Die Python-Shell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178Das erste Python-Skript . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184Interaktive Programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189Das EVA-Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191Projekt 17: Bremsweg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191Namen und Zuweisungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196Fragen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199Antworten zu den Fragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202Lösungen zu den Aufgaben. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203


Inhalt

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8 Was blinkt denn da? Mit dem Raspberry Pi Leuchtdioden steuern 207

SOS – mit Python-Befehlen Leuchtdioden ein- und ausschalten. . . . . . . . 207Projekt 18: SOS – ein Blinkmuster programmieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217Fragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219Aufgabe: Zwei blinkende LEDs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220Antworten zu den Fragen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221Lösung der Aufgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

9 Der Computer trifft Entscheidungen 223Programmverzweigungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223Projekt 19: Welcher Kunststoff ist das? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226Bedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228Bedingte Wiederholung – die while-Anweisung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231Projekt 20: Zahlenraten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232Lichtsignale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234Projekt 21: Einfaches Blinklicht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234Projekt 22: Blinkmuster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235Fragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236Aufgabe: Sport oder nicht Sport? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236Antworten zu den Fragen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236Lösung: Sport oder nicht Sport? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237

10 Steuerung mit Schaltern 239Schalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239Projekt 23: Zähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242Projekt 24: Ein Türgong – Klangdateien abspielen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245Projekt 25: Alarmanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248Projekt 26: Nullen und Einsen – eine Lochkarte als digitaler Schlüssel . . . 251Fragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260Antworten zu den Fragen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261Lösungen der Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262


Inhalt

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11Anzeigen mit Leuchtdioden 265Projekt 27: Eine LED-Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266Projekt 28: Wandernde Linien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272Ein Baustein mit einer LED-Punktmatrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274Projekt 29: Einzelne LEDs einer Punktmatrix ansteuern. . . . . . . . . . . . . . . . 275Immer das Gleiche! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278Fragen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279Antworten zu den Fragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280Lösungen zu den Aufgaben. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280

12Datensammlungen verarbeiten 283Kollektionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283Sequenzen verarbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285Projekt 30: Die Planeten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288Projekt 31: Kartenziehen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296Projekt 32: Vokabeln lernen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301Projekt 33: Leuchtzeichen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303Projekt 34: Buchstaben auf einer LED-Punktmatrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307Fragen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308Aufgabe: Horoskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309Antworten zu den Fragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310Lösung zur Aufgabe Horoskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310

13LCD-Anzeigen 311Betrieb eines LCD-Displays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311Text auf einer LCD-Anzeige anzeigen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315Ein Stück vom Ganzen: Slicing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317Projekt 35: Eine Digitaluhr mit LCD-Anzeige . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318Projekt 36: Eine Stoppuhr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320Fragen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323Aufgabe: Wandersterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323Antworten zu den Fragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324Lösung: Wandersterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325


Inhalt

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14 Projekte mit dem Ultraschallsensor 327Funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327Projekt 37: Wie groß ist die Fensterfläche des Hauses? . . . . . . . . . . . . . . . 333Projekte mit einem Ultraschallsensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336Projekt 38: Messung des Abstands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339Projekt 39: Sehen mit Ultraschall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344Fragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351Antworten zu den Fragen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353Lösungen der Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354

15 Temperaturmessung und Hausautomatisierung 357Temperaturmessungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357Projekt 40: Temperaturveränderungen messen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360Projekt 41: Daten als CSV-Datei speichern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363Wie steuert man eine Funksteckdose? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367Projekt 42: Nachts eine geheime Botschaft senden . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373Weitere Projekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377Fragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378Antworten zu den Fragen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379Lösungen der Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380

16 Grafische Benutzungsoberflächen 385Wie macht man eine Benutzungsoberfläche? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385Projekt 43: »Du siehst heute gut aus!« . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386Bilder auf Widgets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391Farben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392Projekt 44: Farbmischer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393Projekt 45: Flaggensprache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394Projekt 46: Gymnastik mit Ultraschall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398Auswählen mit Radiobuttons und Checkbuttons. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402Projekt 47: Farbenwahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402Projekt 48: Menüberatung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405Fragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407Aufgabe: Stoppuhr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408Antworten zu den Fragen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408Lösung der Aufgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408


Inhalt

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17Projekte mit der Kamera 411Das Kameramodul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411Das Kameramodul testen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412Die Kamerasoftware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413Projekt 49: Bewegung erkennen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416Projekt 50: Zeitrafferaufnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419Projekt 51: Zeitlupe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422Projekt 52: Schlüssel aus Farben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425Fragen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430Antworten zu den Fragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433Lösungen zu den Aufgaben. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433

18Stets zu Diensten – der Raspberry Pi als Webserver 439Raspberry Pi als Webserver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439Projekt 53: Wie spät ist es? Dynamische Webseiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446Projekt 54: Spion im Garten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449Tethering – Das Handy zum Hotspot machen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452Projekt 55: Streng geheim! Eine Website mit Zugangsschutz . . . . . . . . . . . 453Projekt 56: Über eine Webseite eine LED steuern. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458Projekt 57: Über das Funknetz Haushaltsgeräte steuern . . . . . . . . . . . . . . . 461Fragen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465Aufgabe: Temperaturmessung über das Netz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466Antworten zu den Fragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467Lösung der Aufgabe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467

AHinweise für Eltern und Lehrer 471

Stichwortverzeichnis 477


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