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Selbstbauprojekt 2017 – GØ1

• Motivation und Konzept der Arduino-Projektplattform

• Arduino Uno, Entwicklungsumgebung IDE

• LCD-Shield

• Beispielprogramm

• Platine für die Teilprojekte P1.1 bis P1.4

• Beispiele - P1.3 Elektronischer Würfel- P1.4 Heißer Draht

• Ausblick und Fazit

Reinhard Noll, DF1RN

Aachen, 23.6.2017

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• bisher:Lötprojekt für Kinder/Jugendliche ab 10 J.,

Projektdauer: 1 x 2.5 h, Unkostenbeitrag: 5,- €

• jetzt: Löten und Programmieren, Zielgruppe: Jugendliche ab 15 J.,und interessierte Funkamateure,

Projektdauer: 2 x 2.5 h,Unkostenbeitrag: 20,- € Projektplattform + 5,- €Lötprojekt

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Motivation für neues Projektkonzept

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• Projektplattform wird entweder von denTeilnehmern erworben oder verbleibt beim OV

• Projektplattform wird für Folgeprojekte genutzt,sodass den Teilnehmern weiterführende Projekteangeboten werden können

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Motivation für neues Projektkonzept

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tKonzept der Projektplattform

Schalter

Reset-Taster

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tKonzept der Projektplattform

Schalter

Reset-Taster

Holzkonstruktion

LötprojektLCD Shield

Arduino Uno

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Steckverbindungen

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tArduino Uno Board – das Original

Schalter

Reset-Taster

digitale I/O, 5 V, D0 - D13

„∼“ → PWM möglich

analoge I/O, 0 - 5 V, A0 – A5

Hohlsteckerbuchse, 2,1 mm, für externe Versorgung, 7 – 12 V

USB-Anschluss,Typ B; Kommunikation und Versorgung

Reset Taste

Buchsenleiste zum Aufstecken von Erweiterungsplatinen (shields)

68,6 x 53,3 mm2

Serial LEDs

MikrocontrollerAtmega 328P

USB-seriell-Konverter

Betriebs-anzeige

grüne LED, mit D13 verbunden

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Arduino – Geschichte, Hardware

• 2005 – Entwicklung von Massimo Banzi und David Cuartielles; C/C++ Code von David Mellis

• Name kommt von einer Bar in Ivrea

• bis 2008 wurden 50 000 boards verkauft; 2013 (Interview D. Cuartielles): 700 000 „offizielle“ boards + gleiche Anzahl clones;

2017: geschätzt mehrere Millionen

• Ein-Platinen-Mikrocontroller, beim Arduino Uno R3: Atmel 8-bitAVR Mikrocontroller (ATmega328); 16 MHz Schwingquarz;Flashspeicher 32 kB (Flash-EEPROM), EEPROM 1 kB, SRAM 2 kB(flüchtiger Speicher); 14 digitale Ein-/Ausgänge, 6 analoge Ein-/Ausgänge

• vorprogrammiert mit Bootloader (Startprogramm), sodass über serielle Schnittstelle ohne externes Programmiergerätprogrammiert werden kann (Umsetzung USB auf seriell mit eigens dafür entwickeltem USB-seriell-Konverter, z.B. ATmega16U2)

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Arduino – Software

• integrierte Entwicklungsumgebung (IDE); Java-Anwendung, die für Windows, Linux und MacOS kostenlos verfügbar ist

• die IDE umfasst: Code-Editor, und GCC (GNU C Compiler oder GNU

Compiler Collection) als Compiler; Einbindung von avr-gcc-Library undweitere Arduino-Libraries, die die Programmierung in C, C++ stark

vereinfachen

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Arduino – Software

• download:https://www.arduino.cc/en/Main/Donate

Datei: arduino-1.8.3-windows.exe

• Installationsanleitung:https://www.arduino.cc/en/Guide/Windows

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Arduino – Shield

• bestückte oder unbestückte Erweiterungsplatinen, die auf das ArduinoBoard aufgesteckt werden

• Beispiele

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LCD – Shield

• LCD Keypad Shield der Fa. DFRobot, zweizeiliges Display, 16 x 2 weißeZiffern mit blauer Hintergrundbeleuchtung; fünf Tasten, die über denEingang A0 ausgelesen werden

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Beispielprogramm - Sketch

Kommentar

Datentyp der Variablen LED ist „int“; LED wird an D4 angeschlossen

wird beim Start einmalig aufgerufen, Zuweisungen

wird bei eingeschaltetem Board wiederholt durchlaufen; das Argumentder Funktion delay gibt eine Zeit in ms an

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tSelbstbauprojekt 2017 -Teilprojekte P1.1 bis P1.5

Teilprojekt P1.1 - Blinkende LEDs; Arduino Uno ohne LCD-Shield

Teilprojekt P1.2 - Ampelsteuerung; Arduino Uno ohne LCD-Shield

Teilprojekt P1.3 - Elektronischer Würfel; Arduino Uno ohne LCD-Shield

Teilprojekt P1.4 - Heißer Draht; Arduino Uno mit LCD-Shield

Teilprojekt P1.5 - Stoppuhr; Arduino Uno mit LCD-Shield

in Zukunft: P2.1, P2.2, …, Pn.x

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tSchaltung für Projektplattform und Lötprojekt

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Platine für Lötprojekt

• Prototyp auf Lochrasterplatine

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P1.3 – elektronischer Würfel

→ video

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P1.4 – Heißer Draht

→ video

Anschluss der Kontaktfigur

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LCD-Anzeige für Heißen Draht1

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P1.5 - Stoppuhr1

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Ausblick - Arduino und HF

• HF/NF-Tastkopf der QRP AG

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HF/NF-Tastkopf - Schaltplan

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Kalibrierkurve

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LCD-Anzeige mit Arduino Uno

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Richtigkeit

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Fazit

• die Projektplattform bietet eine Verknüpfung eines einfach zu programmierendenMicrocontrollers mit einem Lötprojekt

• … erlaubt einen attraktiven Einstieg in die Weltder Microcontroller und deren Anwendungen

• … und ermöglicht vielfältige Erweiterungen und Folgeprojekte

• Vorschlag: OV Aachen erstellt 25 Bausätze, Gesamtkosten für Einkauf: ca. 620,- €

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Danke!

Hans-Jürgen für die beigestellten Muster für LCD-Shield und Arduino Uno Clone

Ludwig für P1.1, P1.2, Vorschläge zur Verbesserung der Schaltung

Moritz für den ersten Entwurf einer Platine

Uli für die Bereitschaft die Holzkonstruktion aufzubauen

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Weitere Informationen

[1] Massimo Banzi, Arduino für Einsteiger, O‘Reilly, 2012, 122 S.

[2] Simon Monk, 30 Arduino projects for theevil genius, McGraw Hill, 2nd Ed., 2013