Arduino

Benjamin Kappel, studierter Elektrotechniker und Arduino-Enthusiast, absolviert zurzeit den Masterstudiengang Informationstechnik/Technische Informatik an der Universität Rostock. Darüber hinaus ist er als IT-Dozent tätig. Dabei bildet er im Schwerpunkt Jugendliche weiter. Privat lebt er mit seiner Frau und der gemeinsamen kleinen Tochter in unmittelbarer Nähe zur Ostsee.

Programmieren lernen mit dem Arduino. 15

  1.  Ein Streifzug durch die Welt der Prozessoren. 23

       1.1. Was ist ein Prozessor und was tut er?. 23

       1.2. Verschiedene Arten von Prozessoren. 31

       1.3. Zusammenfassung. 37

  2.  Ich stelle vor -- der Arduino. 39

       2.1. Aufbau des Arduino. 39

       2.2. Ein Microcontroller für jeden. 42

       2.3. Wer die Wahl hat, hat die Qual -- die Modelle des Arduino. 43

       2.4. Installation der Software und Anschließen des Arduino. 50

  3.  Ich packe meinen (Elektronik)-Koffer. 57

       3.1. Ladung, Spannung, Strom -- Willkommen in der E-Technik. 57

       3.2. Die drei Freunde in der Elektronik: Das ohmsche Gesetz, der Maschen- und der Knotensatz. 59

       3.3. Widerstand ist nicht immer zwecklos. 72

       3.4. Reihen- und Parallelschaltung. 80

       3.5. Bauteile der Elektronik. 84

       3.6. Rechnen ist gut, simulieren ist aber auch nicht verkehrt -- Einführung in Spice. 90

       3.7. Was kommt denn nun wirklich in den Koffer?. 97

       3.8. Zusammenfassung. 98

  4.  Es werde Licht -- die Entwicklungsumgebung und die Grundlagen von C. 101

       4.1. Verdrahten für Fortgeschrittene -- vom Schaltplan zur Schaltung. 102

       4.2. Eine kurze Geschichte der Programmiersprachen. 109

       4.3. Die Arduino-IDE. 110

       4.4. Aufbau eines Programms für den Arduino. 114

       4.5. Den Sketch 'hübscher' machen. 121

       4.6. Ein bisschen Dynamik schadet nie. 127

       4.7. Morsen mit dem Arduino. 135

       4.8. Zusammenfassung. 147

       4.9. C -- Ultrakurz-Zusammenfassung der Syntax. 149

  5.  Der Entscheidungshelfer. 159

       5.1. Die Sache mit dem Zufall. 159

       5.2. Aufbau der Schaltung. 167

       5.3. Ran an die Steuerung. 168

       5.4. Jetzt neu: Der Entscheidungshelfer auch mit mehr Möglichkeiten. 182

       5.5. Zusammenfassung und Ausblick. 192

  6.  Nachbau der Frontbeleuchtung von K.I.T.T. aus Knight Rider. 193

       6.1. Aufbau der Schaltung. 193

       6.2. Aus 'Licht an und aus' wird hell und dunkel -- Grundlagen der Pulsweitenmodulation (PWM). 195

       6.3. Dimmen für Anfänger. 200

       6.4. Das Lauflicht. 208

       6.5. Zusammenfassung und Ausblick. 220

  7.  Wer austeilen kann, der muss auch einstecken können. 223

       7.1. Pull-up-Widerstand. 223

       7.2. Polling vs. Interrupt. 226

       7.3. Licht an, Licht aus -- jetzt neu mit Taster. 232

       7.4. Das Licht im Hausflur. 246

       7.5. Zusammenfassung und Ausblick. 251

  8.  Timer und Counter. 253

       8.1. Timer bzw. Counter -- was dahintersteckt. 253

       8.2. Aufbau der Schaltung. 258

       8.3. Ein sekundengenaues Pulsieren. 258

       8.4. Der 'Geekdown' -- der etwas andere Countdown. 267

       8.5. Zusammenfassung und Ausblick. 275

  9.  Wie ein Arduino das Sprechen lernt -- serielle Kommunikation. 277

       9.1. Grundlagen der Kommunikation. 278

       9.2. Aufbau der Schaltung und weitere Vorbereitungen. 284

       9.3. 'Nummer 5 lebt und spricht' -- der Arduino lernt das Sprechen. 289

       9.4. Der Arduino empfängt Daten. 298

       9.5. Zusammenfassung und Ausblick. 305

10.  Die 7-Segment-Anzeige. 307

       10.1. Die 7-Segment-Anzeige näher betrachtet. 308

       10.2. Schaltung für den Countdown. 313

       10.3. Der Countdown. 320

       10.4. Den Countdown spannender machen. 325

       10.5. Ihr erstes Spiel für den Arduino. 333

       10.6. Zusammenfassung und Ausblick. 346

11.  Der faule (schlaue) Gärtner. 349

       11.1. Grundbegriffe rund um das Thema 'messen'. 349

       11.2. Was ist Temperatur, und warum hat sie so viele Kelvins?. 351

       11.3. Die analoge Welt vs. die digitale Welt. 353

       11.4. Einfache Messschaltung. 356

       11.5. Aufbau der Messschaltung. 360

       11.6. Der Arduino misst die Temperatur. 362

       11.7. Zusammenfassung und Ausblick. 377

12.  Der Gärtner wird jetzt digital. 379

       12.1. Die verschiedenen Topologien. 379

       12.2. I²C. 383

       12.3. Datenpakte und Register für das Thermometer TC74. 386

       12.4. Aufbau der Schaltung. 388

       12.5. Ihr erstes digitales Thermometer. 391

       12.6. Zusammenfassung und Ausblick. 407

13.  Der Gärtner für den Massenmarkt. 409

       13.1. Wie kann Feuchtigkeit gemessen werden?. 409

       13.2. Der DHT11 im Detail. 411

       13.3. Aufbau der Schaltung. 414

       13.4. Der bezahlbare Gärtner entsteht. 416

       13.5. Zusammenfassung und Ausblick. 429

14.  Bin ich schon drin? -- Abstandsmessung mit dem Arduino. 431

       14.1. Verfahren für die Abstandsmessung. 431

       14.2. Die Sensoren im Detail. 439

       14.3. Aufbau der Schaltung. 443

       14.4. Die Einparkhilfe entsteht. 445

       14.5. Deine eigene Horrorfilm-Beleuchtung. 455

       14.6. Zusammenfassung und Ausblick. 467

15.  Alles für die Katz'? Beschäftigungstherapie für Stubentiger. 469

       15.1. Wenn sich etwas bewegt, dann ist es bestimmt ein Motor. 470

       15.2. Aufbau des Gehäuses für das Katzenspielzeug. 473

       15.3. Aufbau der Schaltung. 483

       15.4. Die Motoren leben!. 488

       15.5. Licht aus, Bewegung an. 500

       15.6. Zusammenfassung und Ausblick. 507

16.  Der Arduino spricht im Netzwerk. 509

       16.1. Arduino goes Transformer -- die Arduino Shields. 509

       16.2. Was ich schon immer über Ethernet erzählen wollte. 513

       16.3. Das Client-Server-Modell. 522

       16.4. Das Prinzip einer Fernbedienung -- Entwicklung eines eigenen Protokolls. 523

       16.5. Schaltungsaufbau. 527

       16.6. Die Fernsteuerung entsteht. 531

       16.7. Der Pflanz-Versorgungs-O-Mat sendet eine E-Mail. 547

       16.8. Zusammenfassung und Ausblick. 560

17.  Fernsteuerung via Bluetooth. 563

       17.1. Das Für und Wider der Funkkommunikation. 563

       17.2. Das Ding vom blauen Zahn. 564

       17.3. Aufbau der Schaltung. 565

       17.4. Verändern der Bluetooth-Eigenschaften. 568

       17.5. Die Fernsteuerung entwickeln. 571

       17.6. Fernsteuerung via App. 577

       17.7. Zusammenfassung und Ausblick. 578

18.  Displays -- Warum Anzeige nicht gleich Anzeige ist. 579

       18.1. LCD und das LCD Keypad Shield. 579

       18.2. Die Tasten auswerten. 585

       18.3. Laufschrift. 591

       18.4. Reaktionszeitmesser. 597

       18.5. Der Arduino wird zum Spielautomaten. 625

       18.6. Zusammenfassung. 659

19.  Aller Anfang war schwer. 661

       19.1. Hilfe, mein Herd verschickt Spam! -- Heimautomatisierung mit dem Arduino. 661

       19.2. Und nun zum Schluss. 662

  Index. 663