Arduino. 65 Praktische Projekte - John Boxall

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Inhalt

Danksagungen (17)

1. Einleitung (19)

• Unbegrenzte Möglichkeiten (20)
• Popularität (24)
• Teile und Zubehör (24)
• Erforderliche Software (25)
  
  • Mac OS X (25)
  • Windows XP und neuer (29)
  • Ubuntu Linux 9.04 und höher (33)
• Sicherheit (36)
• Was kommt als nächstes? (36)

2. Schauen Sie sich zuerst das Arduino-Board und die IDE-Umgebung an (37)

• Arduino-Board (37)
• Einführung in die IDE
  
  • Kommandobereich (43)
  • Textbereich (44)
  • Nachrichtenbereich (44)
• Erstellen Sie Ihre erste Skizze in der IDE (45)
  
  • Kommentare (45)
  • Die setup () Funktion (46)
  • Gerätesteuerung (46)
  • Die loop()-Funktion (47)
  • Skizzenprüfungen (49)
  • Skizze senden und ausführen (50)
  • Ändern einer Skizze (50)
• Was kommt als nächstes? (50)

3. Erste Schritte (51)

• Projektplanung (52)
• Ein paar Worte zur Elektrizität (53)
  
  • Intensität (53)
  • Spannung (53)
  • Leistung (53)
• Elektronische Komponenten (53)
  
  • Widerstand (54)
  • LED-Diode (57)
  • Universalplatine (58)
• Projekt Nr. 1: Erstellen einer Welle aus blinkenden LEDs (61)
  
  • Algorithmus (61)
  • Ausrüstung (61)
  • Skizze (61)
  • Muster (62)
  • Führen Sie eine Skizze aus (63)
• Verwenden von Variablen
• Projekt Nr. 2: Wiederholen einer Anweisung mit einer for-Schleife 65
• Helligkeitsänderung von LEDs durch Pulsweitenmodulation (66)
• Projekt Nr.3: ein Anwendungsbeispiel der PWM-Methode (67)
• Zusätzliche elektronische Komponenten (68)
  
  • Transistor (68)
  • Gleichrichterdiode (69)
  • Relais (70)
• Stromkreise mit höherer Spannung (71)
• Was kommt als nächstes? (72)

4. Schaltungskomponenten (73)

• Schaltpläne anwenden (74)
  
  • Komponentenidentifikation (75)
  • Anschlüsse im Schaltplan (77)
  • Musterschemaanalyse (77)
• Kondensator (78)
  
  • Messen der Kapazität eines Kondensators (78)
  • Kondensatorwerte lesen (79)
  • Arten von Kondensatoren (79)
• Digitaleingang (80)
• Projekt Nr. 4: Beispiel für die Verwendung des Digitaleingangs (82)
  
  • Algorithmus (82)
  • Ausrüstung (83)
  • Schaltplan (83)
  • Skizze (87)
  • Ändern einer Skizze (87)
  • Erläuterung der Skizze (87)
  • Erstellen von Konstanten mit dem #define-Ausdruck 88
  • Lesen des Status digitaler Pins (88)
  • Entscheidungen treffen mit einer if-Anweisung 88
  • Zusätzliche Entscheidungen mit If-then-else-Anweisungen treffen 89
• Boolesche Variablen 90
  
  • Vergleichsoperatoren 90
  • Kombinieren mehrerer Vergleichsoperationen 91
• Projekt Nr. 5: Kfz-Verkehrskontrolle (92)
  
  • Tor (92)
  • Algorithmus (93)
  • Ausrüstung (93)
  • Muster (93)
  • Skizze (94)
  • Führen Sie eine Skizze aus (97)
• Analoge versus digitale Signale (98)
• Projekt Nr. 6: Batterietester (99)
  
  • Tor (99)
  • Algorithmus 99
  • Ausrüstung (100)
  • Muster (100)
  • Skizze (100)
• Arithmetische Operationen im Arduino-System 102
  
  • Float-Variablen
  • Zahlenvergleichsoperatoren 103
• Verbesserung der Genauigkeit analoger Signalmessungen mit einer Referenzspannung (103)
  
  • Verwendung einer externen Referenzspannung (103)
  • Verwenden der internen Referenzspannung (104)
• Einstellbarer Widerstand (105)
• Piezo-Summer (106)
  
  • Schematische Darstellung des Piezoelements (107)
• Projekt Nr. 7: Praktische Anwendung des Piezo-Summers 107
• Projekt Nr. 8: Bau eines schnellen Thermometers (108)
  
  • Tor (109)
  • Ausrüstung (109)
  • Muster (110)
  • Skizze (110)
  • Eine Skizze perfektionieren (112)
• Was kommt als nächstes? (112)

5. Arbeiten mit Funktionen (113)

• Projekt Nr. 9: Erstellen einer Funktion, die eine bestimmte Aktion wiederholt 114
• Projekt 10: Erstellen einer Funktion zum Einstellen der Anzahl der LED-Zyklen (115)
• Erstellen einer Funktion, die einen Wert zurückgibt 116
• Projekt Nr.11: Bau eines schnellen Thermometers mit blinkenden LEDs (117)
  
  • Ausrüstung (117)
  • Muster (118)
  • Skizze (118)
• Anzeigen der von der Arduino-Karte empfangenen Daten im Monitorfenster der seriellen Schnittstelle (120)
  
  • Monitor für serielle Schnittstelle (120)
• Projekt Nr. 12: Temperaturanzeige im Serial Port Monitor-Fenster (122)
  
  • Diagnose von Systemen mit einem Serial Port Monitor (123)
• Entscheidungen mit While-Anweisungen treffen 124
  
  • Das do-while-Konstrukt 125
• Senden von Daten vom Serial Port Monitor an das Arduino-System (125)
• Projekt Nr. 13: Eine Zahl mit zwei multiplizieren (126)
• Lange Variablen 127
• Projekt Nr. 14: Verwendung von Long-Variablen 128
• Was kommt als nächstes? (129)

6. Zahlen, Variablen und arithmetische Operationen (131)

• Generieren von Zufallszahlen 132
  
  • Generierung von Zufallszahlen aus freier Pin-Spannung 132
• Projekt Nr. 15: Erstellen eines elektronischen Würfels (134)
  
  • Ausrüstung (134)
  • Muster (134)
  • Skizze (134)
  • Ändern einer Skizze
• Eine kurze Einführung in Binärzahlen 137
  
  • Bytes 137
• Erhöhen der Anzahl der verfügbaren digitalen Pins mit Schieberegistern (138)
• Projekt Nr. 16: Erstellen einer binären Zahlenanzeige bestehend aus LEDs 140
  
  • Ausrüstung (140)
  • Verkettung von Schieberegister 74HC595 (140)
  • Skizze (142)
• Projekt Nr. 17: Implementieren eines Binär-Quiz 143
  
  • Algorithmus (143)
  • Skizze (143)
• Arrays (146)
  
  • Ein Array definieren 146
  • Bezug auf Werte in einem Array 147
  • Schreiben und Lesen von in Arrays gespeicherten Daten
• Siebensegment-LED-Anzeigen (148)
  
  • LED-Anzeigensteuerung (150)
• Projekt Nr. 18: Erstellen einer einstelligen Anzeige (151)
  
  • Ausrüstung (151)
  • Muster (151)
  • Skizze (151)
  • Zweistellige Anzeige (153)
• Projekt Nr. 19: Steuerung von zwei 7-Segment-LED-Anzeigemodulen (154)
  
  • Ausrüstung (154)
  • Muster (154)
  • Modulo (155)
• Projekt Nr.20: Bau eines digitalen Thermometers (156)
  
  • Ausrüstung (157)
  • Skizze (157)
• LED-Matrix-Anzeigemodule (158)
  
  • Diagramm der LED-Matrix-Anzeigeschaltung (159)
  • Anschließen eines Stromkreises (161)
• Bitweise Arithmetik 161
  
  • Der bitweise Konjunktionsoperator 162
  • Der Bit-Alternative-Operator 162
  • Der bitweise exklusive alternative Operator 163
  • Der bitweise Negationsoperator
  • Bitweise linke und rechte Verschiebungsoperatoren 163
• Projekt Nr. 21: Erstellen eines LED-Matrix-Displays (164)
• Projekt Nr. 22: Projizieren von Bildern auf ein LED-Matrix-Display (165)
• Projekt Nr. 23: Projizieren eines Bildes auf das LED-Matrix-Display (167)
• Projekt Nr. 24: Animationspräsentation auf LED-Matrix-Display (169)
  
  • Skizze (169)
• Was kommt als nächstes? (170)

7. Flüssigkristallanzeigen (171)

• Zeichen-LCD-Module (172)
  
  • Umgang mit dem Zeichen-LCD-Modul in einer Skizze (173)
  • Textanzeige (174)
  • Anzeigen von Variablen und Zahlen 175
• Projekt Nr. 25: Benutzerdefinierte Zeichen definieren 176
• Grafische LCD-Module (178)
  
  • Anschließen des grafischen LCD-Moduls (179)
  • Verwenden des LCD-Moduls (179)
  • Anzeigesteuerung (180)
• Projekt Nr. 26: Textfunktionen in der Praxis 180
  
  • Erstellen komplexer visueller Effekte 181
• Projekt Nr.27: Aufbau eines schnellen Thermometers mit Verlaufsanzeige (183)
  
  • Algorithmus 183
  • Ausrüstung (183)
  • Skizze (184)
  • Ergebnis (185)
  • Ändern einer Skizze
• Was kommt als nächstes? (186)

8. Erweiterung der Fähigkeiten der Arduino-Plattform (187)

• Module (188)
• ProtoShield-Prototypplatine (190)
• Projekt Nr. 28: Erstellen eines benutzerdefinierten Moduls mit acht LEDs (191)
  
  • Ausrüstung (192)
  • Muster (192)
  • ProtoShield Steckbrett-Layout (192)
  • Entwurf (193)
  • Bauteillöten (194)
  • Ändern eines benutzerdefinierten Moduls 195
• Skizzen mit Bibliotheken erweitern 196
  
  • Bibliotheken für Module importieren 196
• MicroSD-Speicherkarten (201)
  
  • Testen einer microSD-Karte (201)
• Projekt Nr. 29: Schreiben von Daten auf eine Speicherkarte (202)
• Projekt Nr.30: Bau eines Temperaturaufzeichnungsgeräts (205)
  
  • Ausrüstung (205)
  • Skizze (205)
• Verwalten der Anwendungslaufzeit mit den Funktionen millis () und micros () 208
• Projekt Nr. 31: Bau einer Stoppuhr (210)
  
  • Ausrüstung (210)
  • Schaltplan (210)
  • Skizze (210)
• Unterbrechungen (213)
  
  • Unterbrechungsmodi 213
  • Interrupt-Konfiguration
  • Aktivieren und Deaktivieren von Interrupts
• Design Nr. 32: Anwenden von Interrupts 214
  
  • Skizze (214)
• Was kommt als nächstes? (216)

9. Ziffernblock (217)

• Mit dem Ziffernblock 217
  
  • Anschließen des Ziffernblocks (218)
  • Programmieren der Verwendung des Ziffernblocks (219)
  • Testen einer Skizze
• Entscheidungen mit Switch-Case-Konstruktionen treffen
• Design Nr. 33: Erstellen eines Schlosses mit Ziffernblock (221)
  
  • Skizze (221)
  • Skizzenoperation 223
  • Skizzentest 223
• Was kommt als nächstes? (224)

10.Lesen von Benutzereingaben über Touchscreens (225)

• Touchscreens (226)
  
  • Anschließen des Touchscreens (226)
• Projekt Nr. 34: Adressieren von Bereichen auf einem Touchscreen (227)
  
  • Ausrüstung (227)
  • Skizze (227)
  • Skizzentest 229
  • Berührungspunkte des Kartenbildschirms (229)
• Projekt Nr.35: Konstruktion eines Zwei-Zustands-Berührungsschalters (230)
  
  • Skizze (231)
  • Skizzenoperation 232
  • Skizzentest 233
• Projekt Nr.36: Bau eines in drei Bereiche unterteilten Berührungsschalters (233)
  
  • Touchscreen-Karte (233)
  • Skizze (234)
  • Skizzenoperation 235
• Was kommt als nächstes? (236)

11. Die Arduino-Produktfamilie (237)

• Projekt Nr. 37: Bauen Sie Ihre eigene Arduino-Plattform auf einem universellen Board (238)
  
  • Ausrüstung (238)
  • Schaltplan (241)
  • Ausführen einer Testskizze 244
• Die reiche Familie der Arduino-Boards (247)
  
  • Arduino Uno-Board (249)
  • Freetronics Elf Platine (249)
  • Freeduino-Fliese (250)
  • Boarduino-Fliese (250)
  • Arduino Nano-Board (251)
  • Arduino LilyPad-Platine (251)
  • Arduino Mega 2560-Board (252)
  • Freetronics EtherMega-Board (253)
  • Arduino Due Board (253)
• Was kommt als nächstes? (254)

12. Motoren und Bewegung (255)

• Geräte mit ausführenden Motoren in Bewegung setzen (256)
  
  • Auswählen des Exekutivmotors (256)
  • Anschließen eines ausführenden Motors (257)
  • Laufender Exekutivmotor (257)
• Projekt Nr.38: Bau eines analogen Thermometers (259)
  
  • Ausrüstung (259)
  • Muster (259)
  • Skizze (260)
• Verwendung von Elektromotoren (261)
  
  • Darlington-Transistor TIP120 (262)
• Projekt Nr. 39: Motorsteuerungen (262)
  
  • Ausrüstung (262)
  • Muster (263)
  • Skizze (264)
• Projekt Nr.40: Bau und Steuerung eines Raupenroboters (265)
  
  • Ausrüstung (265)
  • Muster (267)
  • Skizze (270)
• Kollisionserkennung 272
• Design Nr. 41: Roboterkollisionserkennung mit DIP-Schalter (272)
  
  • Muster (273)
  • Skizze (273)
• Infrarot-Abstandssensoren (276)
  
  • Anschließen eines Stromkreises (276)
  • Testen eines Infrarot-Abstandssensors (276)
• Projekt Nr. 42: Roboterkollisionserkennung mit Infrarot-Abstandssensor (279)
• Ultraschall-Abstandssensoren (281)
  
  • Anschließen des Ultraschallsensors (282)
  • Verwendung des Ultraschallsensors (282)
  • Testen des Ultraschall-Abstandssensors (282)
• Projekt Nr. 43: Roboterkollisionserkennung mit Ultraschall-Abstandssensor (284)
  
  • Skizze (284)
• Was kommt als nächstes? (287)

13. Verwendung des GPS-Systems auf der Arduino-Plattform (289)

• Was ist GPS? (290)
• Testen des GPS-Moduls (291)
• Projekt Nr. 44: Bau eines einfachen GPS-Empfängers (293)
  
  • Ausrüstung (293)
  • Skizze (294)
  • Anzeigen der Position auf dem LCD-Bildschirm (295)
• Projekt 45: Aufbau einer Präzisionsuhr mit GPS (296)
  
  • Ausrüstung (296)
  • Skizze (296)
• Projekt Nr. 46: Aufzeichnen der Position eines sich bewegenden Objekts über die Zeit (298)
  
  • Ausrüstung (298)
  • Skizze (298)
  • Registrierte Orte auf der Karte anzeigen (300)
• Was kommt als nächstes? (302)

14. Drahtlose Datenübertragung (303)

• Verwenden kostengünstiger drahtloser Kommunikationsmodule (304)
• Projekt Nr. 47: Remote Wireless Device Control (305)
  
  • Die Ausrüstung, die die Senderschaltung (305) umfasst
  • Diagramm des Senders (306)
  • Die Ausrüstung, die die Empfängerschaltung (306) umfasst
  • Empfängerschema (306)
  • Skizze des Senders (308)
  • Skizze des Empfängers (309)
• XBee Wireless Data Transfer Modules – Größere Reichweite und schnellere Übertragung (310)
• Projekt Nr. 48: Datenübertragung mit XBee-Modulen (312)
  
  • Skizze (312)
  • Konfigurieren des Computers zum Empfangen von Daten (313)
• Projekt Nr.49: Bau eines ferngesteuerten Thermometers (314)
  
  • Ausrüstung (314)
  • Gerätelayout (315)
  • Skizze (315)
  • Geräteunterstützung (317)
• Was kommt als nächstes? (317)

15. Infrarot-Fernbedienung (319)

• Was ist Infrarot? (319)
• Vorbereitung zur Verwendung von Infrarot (320)
  
  • Infrarotempfänger (320)
  • Pilot (321)
  • Testskizze (321)
  • Testen des Systems 322
• Projekt Nr. 50: Arduino Infrarot-Fernbedienung (323)
  
  • Ausrüstung (323)
  • Skizze (323)
  • Erweitern der Skizze
• Projekt 51: Bau eines ferngesteuerten Roboters (325)
  
  • Ausrüstung (325)
  • Skizze (326)
• Was kommt als nächstes? (328)

16. Lesen von RFID-Etiketten (329)

• Die interne Struktur von RFID-Geräten (330)
• Hardwaretest (331)
  
  • Muster (331)
  • Testen des Schemas 331
• Projekt Nr.52: Aufbau eines einfachen Zugangskontrollsystems auf Basis der RFID-Technologie (333)
  
  • Skizze (333)
  • Skizzenbetrieb
• Schreiben von Daten in das eingebaute EEPROM des Arduino-Systems (336)
  
  • Lesen und Schreiben von Daten im EEPROM (337)
• Projekt Nr.53: Entwicklung eines RFID-Zutrittskontrollsystems mit „Last Action“-Speicher (338)
  
  • Skizze (338)
  • Skizzenbetrieb
• Was kommt als nächstes? (341)

17. Datenbusse (343)

• I2C-Bus (344)
• Projekt Nr. 54: Verwendung des externen EEPROM 346
  
  • Ausrüstung (346)
  • Muster (346)
  • Skizze (347)
  • Ergebnis (349)
• Projekt Nr. 55: Verwenden eines Port-Expander-Layouts
  
  • Ausrüstung (350)
  • Muster (350)
  • Skizze (352)
• SPI-Bus (353)
  
  • Verbindungsstifte (353)
  • Implementieren der SPI-Bus-Unterstützung (354)
  • Senden von Daten an ein SPI-Gerät (355)
• Design Nr. 56: Verwenden eines digitalen variablen Widerstands (356)
  
  • Ausrüstung (356)
  • Muster (357)
  • Skizze (357)
• Was kommt als nächstes? (359)

18. Echtzeituhren (361)

• Anschließen des RTC-Moduls (362)
• Projekt Nr. 57: Datums- und Uhrzeitanzeige mit Echtzeituhr (362)
  
  • Ausrüstung (363)
  • Skizze (363)
  • Skizzenoperation 365
• Projekt Nr. 58: Erstellen einer einfachen Digitaluhr (367)
  
  • Ausrüstung (368)
  • Skizze (368)
  • Skizzenoperation und generierte Ergebnisse 371
• Projekt Nr. 59: Aufbau eines Arbeitszeiterfassungssystems auf Basis der RFID-Technologie (371)
  
  • Ausrüstung (372)
  • Skizze (373)
  • Skizzenoperation 377
• Was kommt als nächstes? (377)

19. Internet (379)

• Was brauchen wir? (379)
• Projekt Nr. 60: Bau einer Fernüberwachungsstation (381)
  
  • Ausrüstung (381)
  • Skizze (381)
  • Fehlerbehebung (384)
  • Skizzenoperation 385
• Projekt Nr. 61: Ein zwitschernder Arduino (386)
  
  • Ausrüstung (386)
  • Skizze (386)
• Steuern des Arduino-Systems über eine Website (388)
• Projekt Nr. 62: Teleduino-Konfiguration und Arduino-Fernbedienung (389)
  
  • Ausrüstung (389)
  • Skizze (389)
  • Arduino-Fernbedienung (391)
• Was kommt als nächstes? (392)

20. Mobilfunkkommunikation (393)

• Ausrüstung (394)
  
  • Vorbereiten des Leistungsmoduls (395)
  • Konfigurieren und Testen Ihrer Hardware
  • Betriebsfrequenz ändern (398)
• Projekt Nr. 63: Erstellen eines Arduino Callers (400)
  
  • Ausrüstung (400)
  • Muster (401)
  • Skizze (401)
  • Skizzenoperation 402
• Projekt Nr. 64: Erstellen eines Arduino zum Senden von SMS (403)
  
  • Skizze (403)
  • Skizzenoperation 404
• Projekt Nr. 65: SMS-gesteuerte Systemkonfiguration (405)
  
  • Ausrüstung (405)
  • Muster (405)
  • Skizze (405)
  • Skizzenoperation 408
• Was kommt als nächstes? (408)

Index (411)