Arduino Kursreihe

Die Arduino-Kursreihe kombiniert die Welt der Elektronik mit der Informatik. Lerne alles über die Bauteile und die Programmiersprache. Mit ein wenig Übung bist du danach in der Lage, deine eigenen Projekte zu gestalten!

Die Kurse sind sowohl für Anfänger als auch Fortgeschrittene geeignet. Durch das interaktiv aufgebaute Kurssystem könnt ihr selbst bestimmen, wie viel und wie schnell ihr lernt, wichtig ist: Ihr könnt von Anfang an mitprogrammieren, -aufbauen und -knobeln! Zusätzlich werden regelmäßige Fragestunden angeboten. 

Kursübersicht:

Grundkurs

Im Kurs der Reihe erarbeiten wir uns die Grundlagen der Programmierung: also wie ist ein Programm eigentlich aufgebaut, wie kann ich Funktionen verwenden/erstellen/einbinden und was ist eine if/else-Abfrage.

Neben dem Programmcode ist natürlich auch das Verständnis der verwendeten Hardware wichtig. Auch hier beginnen wir ganz einfach: mit ein paar LEDs, Widerständen, dem Breakboard und natürlich einem Mikrocontroller: dem Arduino.

Zusätzlich zu der Arduino-IDE, in der ihr euren Mikrocontroller programmieren könnt, verwenden wir ein weiteres Programm: die Lernumgebung. Diese ermöglicht das bessere Verständnis eures selbst erstellten Codes und hilft euch dabei, die Grundlagen der Programmierung spielend leicht zu meistern.



Hardware:


Basic-Hardware-Set

Software:


Lernumgebung, Arduino-IDE, USB-Treiber

Vorkenntnisse:

Keine
Wir beginnen mit den Grundlagen

Aufbaukurs 1 + 2

Im zweiten Kurs der Reihe betrachten wir erneut die if/else-Abfrage und erweitern die Programmiersprache um die while-Schleife, millis() und Modulo.

Neben den bereits bekannten LEDs verwenden wir auch Taster und Potentiometer, schließen ein LCD-Display an den Mikrocontroller an und lernen dieses zu programmieren.



Hardware:


Basic-Hardware-Set + Erweiterungs-Kit-LCD

Software:


Lernumgebung, Arduino-IDE, USB-Treiber

Vorkenntnisse:

Funktionen erstellen und verwenden
if-else-Abfrage
LEDs und Taster anschließen

Demo-Kurs

Wie sehen die Kurse aus? – Was wird gemacht? – Wie werden die Inhalte vermittelt?

Hier findest du einen kleinen Teil aus dem ersten Kurs der Reihe: Dem Grundkurs!

Schau einfach mal rein, beginne mit dem dem Arduino zu arbeiten und lerne alles über den Mikrocontroller und dessen programmierung!

- weitere Kurse in Planung -

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Downloadbereich

Die Software ist für eure Projekte genauso wichtig wie die Hardware.

Hier könnt ihr euch nicht nur alles kostenlos herunterladen, ihr erfahrt auch mehr über die einzelnen Programme und warum wir sie einsetzen!

Mithilfe der Lernumgebung werden grundlegende Programmierkenntnisse erarbeitet und gefestigt.

Die Arduino – IDE wird benötigt, um den Mikrocontroller (Arduino) zu programmieren.

Damit der Arduino mit dem PC verbunden werden kann, werden entsprechende Treiber benötigt.

Hardware

Jeder Kurs der Arduino-Reihe basiert auf einem speziell zusammengestellten Hardware-Set.

Basic-Hardware-Set

Das Basic-Hardware-Set wird für alle Kurse der Arduino-Reihe benötigt und kann mit beliebig vielen Erweiterungs-Kits kombiniert/erweitert werden.

LCD Erweiterungs-Kit

Erweiterungs-Kit für Aufbaukurs 1

Die Arduino-Kursreihe

Grundkurs

Du musst für den Kurs angemeldet sein, um auf die Inhalte (ausgenommen Vorbereitung und Hardware) zugreifen zu können

Vor dem Kurs

Vor Kursbeginn solltest du dir die 3 Programme installieren und dir die richtige Hardware bereitlegen.

Wenn du Fragen hast oder noch Hardware brauchst, schreib mir einfach eine kurze Nachricht.

Funktionen und Kommentare

Wie werden Funktionen erstellt und eingebunden, was sind Kommentare.

Lerne die Lernumgebung und erfahre, welche Befehle es gibt, um Karel zu steuern. Danach geht es direkt los: Schreibe deine ersten kleinen Programme.

Programmiere den Mikrocontroller

Bevor du den Mikrocontroller verwendest, musst du dem Programm sagen, welches Board du programmierst und wo es angeschlossen ist. Schließe Hardware an und programmiere Hardware und Mikrocontroller.

Variablen und der Serielle Monitor

Jedes Programm braucht Variablen! Die Ausgabe von Werten und Texten kann verwendet werden, um Fehler im eigenen Code zu finden.

Teste anschließend dein Wissen und programmiere den Morse-Code.

Einführung Kontrollstrukturen

Kontrollstrukturen sind sehr Wichtige Werkzeuge! Sie bestimmen, wann und wie lange bestimmte Code-Abschnitte ausgeführt werden. Wir starten einfach: Mit if-else. Durch sie lassen sich nun auch Taster verwenden. In späteren Lektionen lernen wir noch weitere Kontrollstrukturen kennen.

Und weiter geht's ...

Den ersten Schritt hast du gemeistert: Die Hardware anschließen – ansteuern – programmieren und verstehen! Mit LEDs und Tastern kannst du umgehen.

Doch es gibt noch so viel mehr zu entdecken und zu meistern!

„Arduino“ ist als Kursreihe ausgelegt, weiter geht im Aufbaukurs 1.

Schreibe größere und komplexere Programme, schließe ein LCD-Display an und konstruiere dein erstes (von vielen) Mini-Spielen mit einem Mikrocontroller!

Die Arduino-Kursreihe

Aufbaukurs 1 + 2

Du musst für den Kurs angemeldet sein, um auf die Inhalte (ausgenommen Vorbereitung und Hardware) zugreifen zu können

Vor dem Kurs

Vor Kursbeginn solltest du dir die 3 Programme installieren und dir die richtige Hardware bereitlegen.

Wenn du Fragen hast oder noch Hardware brauchst, schreib mir einfach eine kurze Nachricht.

Millis und Modulo

Eine neue Funktion. Im Vergleich zu delay bringt sie einige Vorteile mit, ist aber etwas schwerer zu verwenden. Um richtig mit der Funktion umzugehen, solltest du wissen, wie Daten auf einem Mikrocontroller gespeichert werden und neue Datentypen kennen lernen.
In Kombination mit dem Modulo-Operator kannst du sie sehr vielfältig einsetzen.

Das LCD - Modul

Ein neues Bauelement: Das LCD (Liquid Crystal Display).
Wir verwenden an dieser Stelle einen bereits angelöteten Pin-Header mit 16 Anschlüssen (wird später nochmal wichtig) um das LCD anzuschließen und zu programmieren.

Weitere Kontrollstrukturen und Datentypen

If-else kennst du bereits. Im nächsten Schritt erweitern wir die Kontrollstrukturen um Schleifen.
Neu hinzu kommen auch weitere (die vorerst letzten) Datentypen, so dass du nun auch in der Lage bist, mit Kommazahlen zu rechnen.

Bauelemente unter der Lupe

Neben der Programmierung der einzelnen Bauteile ist es auch wichtig sie zu verstehen! Deshalb betrachten wir zwei der einfachsten Bauelemente, die wir die ganze Zeit verwenden an dieser Stelle einfach mal etwas genauer.
Diese Lektion beantwortet somit beispielsweise Fragen wie: „Kommt der Widerstand vor oder hinter die LED und warum brauche ich ihn überhaupt“.

digitale Schalter, dimmbare LEDs und weitere Bauelemente

Bisher konnten wir stehts nur 0 oder 5V verwenden, wir waren digital. Wäre es nicht schön alle Werte dazwischen auch nutzen zu können. Hierzu führen wir einen neuen Begriff (und damit verbunden neue Funktionen) ein: Analog.
Zudem werden weitere Bauelemente aus dem Erweiterungs-Kit verwendet: Transistor als digitale Schalter und ein Poti mal anders.

Übung macht den Meister

Lerne besser mit Kontrollstrukturen umzugehen. Hierzu betrachten wir erneut die if-Abfrage sowie die while-Schleife sowohl in der Lernumgebung als auch auf dem Mikrocontroller.

Das Basic-Hardware-Set

Jeder Kurs der Arduino-Reihe basiert auf einem speziell zusammengestellten Hardware-Set.

Alternativ zu der im folgenden vorgestellten Hardware kannst du auch deine eigenen Bauelemente verwenden. Achte nur darauf, dass du alles hast.

Das Basic-Hardware-Set wird für alle Kurse der Arduino-Reihe benötigt und kann mit beliebig vielen Erweiterungs-Kits kombiniert/erweitert werden.

BezeichnungSpezifikationAnzahl
Mikrocontroller-BoardATmega328, CH340#1
USB-KabelUSB-B auf USB-A#1
Jumper-KabelM – M, 10cm#15
Jumper-KabelM – M, 20cm#15
Jumper-KabelM – F, 20cm#5
Jumper-KabelF – F, 20cm#5
Breadboard830 Kontakte#1
LEDRot, 5mm#5
LEDGelb, 5mm#5
LEDGrün, 5mm#5
LEDBlau, 5mm#5
LEDWeiß, 5mm#5
Widerstand100Ω#10
Widerstand220Ω#15
Widerstand10kΩ#5
TasterSPST#5

Mikrocontroller

 

Mikrocontroller

ATmega328P

USB-Chipsatz

CH340

USB-Port

USB-B

Digitale I/O Pins

#14 (#6 als PMW-Pins nutzbar)

Analoge I/O-Pins

#8

Eingangsspannung

7 – 12V

Betriebsspannung

5V

DC-Stromstärke pro I/O-Pin

40mA

DC-Stromstärke für 3.3 V Pin

50mA

LEDs

Durchmesser

5mm

Durchlassspannung

Weiß: 3,0 – 3,2V

Grün: 3,0 – 3,2V

Gelb: 3,0 – 3,2V

Blau: 2,0 – 2,2V

Rot: 1,8 – 2,0V

Durchlassstrom

20 mA

Jumper-Kabel

Stift/Buchse

2,54 mm

Female – Female

Male – Male

Male – Female

Female – Female

Länge

10cm, 20cm

Breadboard

Kontakte

#830

Maße (LxBxH)

165x55x9 mm

Taster

Schaltertyp

SPST, Drucktastenschalter

Maße (LxBxH)

6x6x6 mm

Widerstand

Typ

Kohleschichtwiderstand

Das LCD Erweiterungs-Kit

Jeder Kurs der Arduino-Reihe basiert auf einem speziell zusammengestellten Hardware-Set.

Erweitere dein Basic-Hardware Set mit neuen Bauteilen aus dem LCD Erweiterungs-Kit.

LCD

Anschluss

16 Pin

Auflösung 

16×2 Zeichen

Hintergrundbeleuchtung

blau

IC

HD44780

Spannung 

5V

 

Pinbelegung

VSS

GND

VDD

Versorgungsspannung

V0

Kontrastspannung

RS

Register

RW

Read/Write 

E

Enable

D0 – D7

Datenleitungen

A

Hintergrundbeleuchtung

K

Hintergrundbeleuchtung

RGB-LED

Typ

gemeinsame Anode

Durchmesser

5mm

Pins

#4

Potentiometer

Bezeichnung

B10k

Widerstand

0 – 10kΩ

Transistor

Bezeichnung

Tip-120

Typ

Bipolartransistor

Bauform

TO-220

Schalttyp

NPN

UCE0

60V

IC

5A

Ptot

65W

 

Widerstand

Typ

Kohleschichtwiderstand

Widerstand

220Ω