Arduino Tutorial


Vormerkung

Dieses Dokument erhebt kein Recht auf Vollständigkeit oder Korrektheit.
An einigen Stellen mag es inkonsistent sein
Trotzdem viel Spaß mit Arduino!

Inhalt

Genereller Aufbau

Eine LED ansteuern

Zwei LED's ansteuern

Buzzer ansteuern

Knopf Eingabe

Mehr zu if

while-Schleife

Analoger Ausgang

Variablen

Potentiometer Eingabe

Serieller Monitor

Variablen Ausgabe

LDR(Light-Dependant-Resistor)

Neigungsschalter

Abstandsmesser

Genereller Aufbau



Ein Arduino besitzt viele Pins welche bestimmt Eigenschaften haben.
Hier ein kurzer Überblick:


void setup(){
  
}
 
void loop(){
  
}


Ein Arduino Programm besteht immer aus mindestens diesem Code.
Jedes Programm beginnt zwischen den geschwungenen Klammern nach setup.
Dieser Code wird einmal beim start des Programms ausgefürt.
Der Code zwischen den geschwungenen Klammern nach loop wird immer wieder ausgeführt.

Eine LED ansteuern

void setup(){
  pinMode(7, OUTPUT);
}
 
void loop(){
  delay(1000);
  digitalWrite(7, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(7, LOW);
}


In diesem Beispiel wird eine LED jede Sekunde an und aus gemacht.
Dazu wird in setup mit pinMode dem Arduino gesagt, dass der pin 7 ein OUTPUT ist.
Dadurch können wir ab jetzt den Strom an pin 7 mit digitalWrite an (HIGH) und ausschalten (LOW).
Mit delay können wir dem Arduino sagen, dass er eine bestimmte Anzahl an Milisekunden warten soll.

Baue die Schaltung nach und ändere die delay's im Code und schau was passiert.

Zwei LED's ansteuern

void setup(){
  pinMode(6, OUTPUT);
  pinMode(7, OUTPUT);
}
 
void loop(){
  delay(1000);
  digitalWrite(6, HIGH);
  digitalWrite(7, LOW);
  delay(1000);
  digitalWrite(6, LOW);
  digitalWrite(7, HIGH);
  }
}


In diesem Beispiel werden zwei LED's abwechselnd jede Sekunde an und aus gemacht.
Dazu wurde das Beispiel von davor leicht abgeändert.
Hier wird einfach ein weiterer pin (6) zu einem OUTPUT gemacht.
Jetzt können wir die beiden LED's abwechselnd mit digitalWrite an und ausmachen.

Baue die Schaltung nach und ändere den Code ab, sodass diese Lichtfolge entsteht:
   

Buzzer ansteuern

void setup(){
  pinMode(7, OUTPUT);
  tone(7, 880);
  delay(1000);
  noTone(7);
}
 
void loop(){
  
}


In diesem Beispiel wird mit einem passiven Buzzer der Ton A5 für eine Sekunde gespielt.

Baue die Schaltung nach und ändere den Code ab, sodass eine Melodie abgespielt wird.
Dafür braucht man eine Liste von Frequenzen

Knopf Eingabe

(Widerstand: 10 kΩ) 
void setup(){
  pinMode(7, OUTPUT);
  pinMode(8, INPUT);
}
 
void loop(){
  if(digitalRead(8) == HIGH){
    digitalWrite(7, HIGH);
    delay(3000);
    digitalWrite(7, LOW);
  }
}


In diesem Beispiel leuchtet eine LED drei Sekunden lang, wenn man den Knopf drückt.
Dazu wird in setup dem Arduino gesagt, dass pin 8 ein INPUT ist
Jetzt können wir mit digitalRead herausfinden, ob eine Stromspannung an diesem pin ist.
Mit if können wir prüfen ob etwas bestimmtes zutrifft und jenachdem bestimmten Code ausführen.
In diesem Beispiel wir die Stromspannung an dem pin ausgelesen und mit == geprüft ob diese gleich HIGH ist.
Falls ja wird die LED an pin 7 für drei Sekunden an und dann wieder aus gemacht.

Wenn der Knopf aktiv ist, liegt HIGH am pin.
Wenn der Knopf nicht aktiv ist, liegt LOW am pin.
Es ist wichtig, dass LOW anliegt, da der Arduino nicht mit Zwischenwerten klar kommt.
Um dieses Verhalten zu ermöglichen muss sowohl HIGH als auch LOW mit dem pin verbunden sein.
Damit es nicht zu einem Kurzschluss kommt muss man einen großen Widerstand zwischen die beiden Pole machem.

Baue die Schaltung nach und ändere den Code ab, so dass die LED zweimal aufblinkt beim drücken.

Schwere Aufgabe:
Erweitere die Schaltung um noch einen Knopf.
Lass eine andere Lichtfolge abspielen, wenn der andere Knopf gedrückt wird.

Mehr zu if

if(...){
  ...
}else{
  ...
}


Mit if wird eine Abzweigung im Programm erstellt.
Wenn die Bedingung zutrifft (wahr ist), dann wird der Code zwischen den geschwungenen Klammern ausgeführt.
Falls die Bedingung nicht zutrifft wird dieser Code übersprungen.
Mit einem else kann man nach einem if einen weiteren Codeblock schreiben.
Dieser wird nur dann ausgeführt, wenn die Bedingung nicht stimmt sonst wird dieser Code übersprungen.

while-Schleife

while(...){
  ...
}


Mit while wird eine Schleife im Programm erstellt.
Solange die Bedingung zutrifft (wahr ist) wird der Code zwischen den geschwungenen Klammern ausgeführt.
Falls die Bedingung nicht zutrifft wird dieser Code übersprungen.
Bei while gibt es kein else.
Eine while-Schleife kann dazu führen, dass Endlos-Schleifen entstehen, weil die Bedingung nie Falsch wird.
Eine Endlos-Schleife, führt dazu, dass nur der Code des while ausgeführt wird und sonst keiner.

Analoger Ausgang

(pins die analogWrite benutzen können sind mit ~ markiert) 
void setup(){
  pinMode(5, OUTPUT);
}
 
void loop(){
  analogWrite(5, 255);
  delay(1000);
  analogWrite(5, 125);
  delay(1000);
  analogWrite(5, 0);
  delay(1000);
}


In diesem Beispiel wird eine LED verschieden stark zum Leuchten gebracht.
Es wird dafür analogWrite benutzt.
Anders als digitalWrite kann analogWrite Werte zwischen 0 und 255 annehmen.

Baue die Schaltung nach und ändere einige Werte im Code und schau was passiert.

Variablen

int helligkeit;
 
void setup(){
  pinMode(5, OUTPUT);
  helligkeit = 0;
}
 
void loop(){
  analogWrite(5, helligkeit);
  delay(100);
  helligkeit = helligkeit + 1;
  if(helligkeit == 255){
    helligkeit = 0;
  }
}


In diesem Beispiel wird eine LED langsam heller und heller gestellt.
Sobald die LED komplett scheint wird die Helligkeit wieder zurückgesetzt.
Hierzu wird eine Variable verwendet.
Die Variable wird hier verwendet um die Helligkeit immer wieder zu einem anderen Wert zu setzen.
Mit helligkeit = 0; wird der Wert der Variablen zu 0 gesetzt.
Mit helligkeit = helligkeit + 1; wird helligkeit auf den Wert von helligkeit+ 1 gesetzt.
Oder kurz gesagt es wird 1 dazu gerechnet.
Die Variable setzen wir auf 0,wenn sie den Wert 255 erreicht,
da die LED nachdem sie komplett leuchtet wieder neu anfangen soll.
Baue die Schaltung nach und ändere den Code ab,
sodass die LED immer dunkler wird und dann wieder aufleuchtet (Gegenteil).

Schwere Aufgabe:
Erweitere das Program um noch eine Variable.
Lass die LED langsam aufleuchten und wieder langsam dunkel werden.
Tipp:
Die zweite Variable sollte verwendet werden um die erste Variable zu ändern.
Wenn das maximum oder minimum erreicht wird sollte die Helligkeit nicht zurückgesetzt werden,
sonder die zweite Variable verwendet werden.

Potentiometer Eingabe

int helligkeit;
 
void setup(){
  pinMode(7, OUTPUT);
}
 
void loop(){
  helligkeit = analogRead(A5);
  analogWrite(7, helligkeit);
}


In diesem Beispiel wird ein Potentiometer verwendet um eine LED heller und dunkler zu stellen.
Dazu wird der Ausgang vom Potentiometer mit einen analogen Pin verbunden.
Mit analogRead wird der Wert ausgelesen.
Dieser Wert wird gespeichert und mit analogWrite wird dann die helligkeit der LED gesetzt.

Baue die Schaltung nach und teste diese.
Erweitere die Schaltung danach um eine zweite LED die heller wird wenn die erste dunkler wird und umgekehrt.
Tipp:
Der Wert von helligkeit liegt zwischen 0 und 255.
Mit 255 - helligkeit erhält man den Wert zu dem die andere LED gesetzt werden muss.

Serieller Monitor

void setup(){
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Hello World!");
  Serial.println("Die Zahl 42:");
  Serial.println(42);
}
 
void loop(){
  
}


In diesem Beispiel wird mit Serial.begin(9600); eine Verbindung zum Computer hergestellt.
Sobald die Verbindung hergestellt wurde, kann man mit Serial.println Text, Zhalen oder Variablen ausgeben.
Mit dem Monitor hat man also zugriff auf die sonst unbekannten Variablen des Arduino.
Ändere den Code ab und schau was passiert.
Was passiert, wenn man Serial.println in loop verwendet?

Variablen Ausgabe

int drehung;
 
void setup(){
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop(){
  drehung = analogRead(A5);
  Serial.println(drehung);
  delay(100);
}


In diesem Beispiel wird der Serielle Monitor verwendet, um die Drehung eines Potentiometers auszugeben.

Baue die Schaltung nach und teste diese.

LDR (Light-Dependant-Resistor)

(Widerstand: 10 kΩ) 
int helligkeit;
 
void setup(){
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop(){
  helligkeit = analogRead(A5);
  Serial.println(helligkeit);
  delay(100);
}


In diesem Beispiel wird der Serielle Monitor verwendet, um die Helligkeit, die ein LDR abbekommt, auszugeben.

Baue die Schaltung nach und teste diese.
Schreibe den maximal und minimal Wert auf.
Erweitere die Schaltung um eine LED, welche leutet, wenn der Wert unter der Hälfte zwischen maximal und minimal Wert liegt.
Tipp:
Verwende ein if und < (kleiner als).

Neigungsschalter

(Widerstand: 10 kΩ, 220Ω) 
void setup(){
  pinMode(6, INPUT);
  pinMode(7, OUTPUT);
}
 
void loop(){
  if(digitalRead(6) == HIGH){
    digitalWrite(7, HIGH);
    delay(3000);
    digitalWrite(7, LOW);
  }
}


In diesem Beispiel wird ein Neigungsschalter verwendet um eine LED zum leuchten zu bringen.
Wenn der Neigungsschalter aktiv ist, liegt HIGH am pin.
Wenn der Neigungsschalter nicht aktiv ist, liegt LOW am pin.
Es ist wichtig, dass LOW anliegt, da der Arduino nicht mit Zwischenwerten klar kommt.
Um dieses Verhalten zu ermöglichen muss sowohl HIGH als auch LOW mit dem pin verbunden sein.
Damit es nicht zu einem Kurzschluss kommt muss man einen großen Widerstand zwischen die beiden Pole machem.

Baue die Schaltung nach und lass eine andere Lichtfolge aufblinken.
Vergleiche die Schaltung mit der eines Knopfs.

Abstandsmesser

int cmAbstand;
 
void setup(){
  pinMode(5, INPUT);
  pinMode(6, OUTPUT);
  pinMode(7, OUTPUT);
}
 
void loop(){
  digitalWrite(6, HIGH);
  delayMicroseconds(1000);
  digitalWrite(6, LOW);
  cmAbstand = pulseIn(5, HIGH) / 58.0;
  if(cmAbstand < 10){
    digitalWrite(7, HIGH);
    delay(100);
    digitalWrite(7, LOW);
  }
}


In diesem Beispiel wird der Abstand in cm ausgelesen.
Wenn dieser Abstand weniger als 10cm ist, dann soll die LED kurz aufflackern.
(Der Abstand kann nicht immer korrekt ausgelesen werden, wenn dieser zum Beispiel zu groß ist)

Baue die Schaltung nach und teste wie gut der Sensor den Abstand messen kann.
Füge weitere LED's hinzu welche ab einem bestimmten abstand anfangen zu leuchten.

erstellt 2020 von Anton Böhler