Selbstbauprojekt 2017 GØ1

Transkript

1 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,

2 Motivation für neues Projektkonzept 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, 1 ms Projektdauer: 2 x 2.5 h, Unkostenbeitrag: 20,- Projektplattform + 5,- Lötprojekt 12 2

3 Motivation für neues Projektkonzept Projektplattform wird entweder von den Teilnehmern erworben oder verbleibt beim OV Projektplattform wird für Folgeprojekte genutzt, sodass den Teilnehmern weiterführende Projekte angeboten werden können 12 1 ms 3

4 Konzept der Projektplattform Schalter Reset- Taster 4

5 LCD Shield Arduino Uno Bedienelemente Konzept der Projektplattform Steckverbindungen Schalter Lötprojekt Reset- Taster Holzkonstruktion 5

6 Arduino Uno Board das Original 68,6 x 53,3 mm2 grüne LED, mit D13 verbunden digitale I/O, 5 V, D0 - D13 Schalter PWM möglich Betriebsanzeige Reset Taste ResetTaster Serial LEDs USB-seriellKonverter USB-Anschluss, Typ B; Kommunikation und Versorgung Mikrocontroller Atmega 328P Hohlsteckerbuchse, Buchsenleiste zum Aufstecken von 2,1 mm, für externe Versorgung, 7 12 V Erweiterungsplatinen (shields) analoge I/O, 0-5 V, A0 A5 6

7 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 boards verkauft; 2013 (Interview D. Cuartielles): offizielle boards + gleiche Anzahl clones; 2017: geschätzt mehrere Millionen Ein-Platinen-Mikrocontroller, beim Arduino Uno R3: Atmel 8-bit AVR 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 Programmiergerät programmiert werden kann (Umsetzung USB auf seriell mit eigens dafür entwickeltem USB-seriell-Konverter, z.b. ATmega16U2) 7

8 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 und weitere Arduino-Libraries, die die Programmierung in C, C++ stark vereinfachen 8

9 Arduino Software download: Datei: arduino windows.exe Installationsanleitung: 9

10 Arduino Shield bestückte oder unbestückte Erweiterungsplatinen, die auf das Arduino Board aufgesteckt werden Beispiele 10

11 LCD Shield LCD Keypad Shield der Fa. DFRobot, zweizeiliges Display, 16 x 2 weiße Ziffern mit blauer Hintergrundbeleuchtung; fünf Tasten, die über den Eingang A0 ausgelesen werden 11

12 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 Argument der Funktion delay gibt eine Zeit in ms an 12

13 Selbstbauprojekt 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 13

14 Schaltung für Projektplattform und Lötprojekt 14

15 Platine für Lötprojekt Prototyp auf Lochrasterplatine 15

16 video P1.3 elektronischer Würfel 16

17 video P1.4 Heißer Draht Anschluss der Kontaktfigur 17

18 LCD-Anzeige für Heißen Draht

19 1 2 video 3 4 P1.5 - Stoppuhr 5 19

20 Ausblick - Arduino und HF HF/NF-Tastkopf der QRP AG 20

21 HF/NF-Tastkopf - Schaltplan 21

22 Kalibrierkurve 22

23 LCD-Anzeige mit Arduino Uno 23

24 Richtigkeit 24

25 Fazit die Projektplattform bietet eine Verknüpfung eines einfach zu programmierenden Microcontrollers mit einem Lötprojekt erlaubt einen attraktiven Einstieg in die Welt der Microcontroller und deren Anwendungen und ermöglicht vielfältige Erweiterungen und Folgeprojekte Vorschlag: OV Aachen erstellt 25 Bausätze, Gesamtkosten für Einkauf: ca. 620,- 25

26 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 26

27 Weitere Informationen [1] Massimo Banzi, Arduino für Einsteiger, O Reilly, 2012, 122 S. [2] Simon Monk, 30 Arduino projects for the evil genius, McGraw Hill, 2 nd Ed., V 1 ms 27