Lerne die Hardware kennen
Betrachten wir die Hardware an dieser Stelle etwas genauer.
Fangen wir hierzu einfach mal mit den einzelnen Teilen aus dem Basic-Hardware-Set an. Kannst du alle Teile zuordnen?
Ziehe die entsprechenden Komponenten (Teile) auf den zugehörigen Namen.
Betrachten wir die Anschlüsse des Mikrocontrollers genauer
„Erst die Aufgaben, dann die Info“.
Alle Antworten (um die Aufgaben zu meistern) findest du in den Texten und dem Video unter den Aufgaben!
Sie helfen dir, den Mikrocontroller „Arduino Uno“ besser zu verstehen. Natürlich hilft es dir auch, wenn du deinen Mikrocontroller einfach mal genau betrachtest (Stichwort Beschriftung).
Hier findest du 10 Begriffe.
Ordne die 10 Begriffe den 10 Strichen am Mikrocontroller zu (ziehe die Textfelder auf die Striche)
Betrachten wir den Mikrocontroller noch etwas genauer.
Gib die richtige Lösung ein.
Die Pins des Mikrocontrollers
Hier eine kleine Übersicht dazu, welche Aufgaben die Pins am Board haben:
Digitale Pins
In einem ersten Schritt werden die digitalen Pins beispielsweise zur Steuerung von Leuchtdioden verwendet, indem wir den Ausgang (Output) ein oder ausschalten (um die LED entsprechend an- oder auszumachen). Später schließen wir einen Taster (ebenfalls an die digitalen Pins) an und können einlesen (Input), ob der Taster gerade gedrückt ist oder eben nicht.
(Digitale) PWM-Pins
Manche digitale Pins besitzen ein zusätzliches Symbol ~
Hierbei handelt es sich um PWM-Pins. Die Pulsweitenmodulation (kurz PWM) kann beispielsweise genutzt werden, um eine LED nur mit halber leuchtstärke anzusteuern (wie das geht, betrachten wir später).
Digitale Pins 0 und 1 (TX/RX)
Die digitalen Pins 0 und 1 sollten nicht als I/O-Pins (Eingabe/Ausgabe-Pins, beispielsweise für LEDs oder Taster) verwendet werden. Auffällig an ihnen ist die Beschriftung TX und RX. Diese zeigt, dass die beiden Pins als serielle Schnittstelle (UART, beispielsweise also zur Kommunikationsschnittstelle zu eurem Computer) genutzt werden. Zu den TX/RX-Pins gibt es auch entsprechende On-Board-LEDs, die blinken, wenn Daten gesendet oder empfangen werden.
Digitaler Pin 13
Die meisten Arduinos haben zusätzlich eine On-Board-LED, die mit einem digitalen Pin (meistens Pin 13, sowie einem On-Board-Widerstand) in Reihe geschaltet ist. Schließt man diesen Pin also eine LED an und programmiert ihn (den Pin), programmiert man immer die LED und die OnBoard-LED auf.
Analoge Pins
Die analogen Pins werden primär genutzt, um Sensordaten auszulesen (AD-Wandler).
Alternativ können sie auch als digitale Pins (mit fester Spannung) genutzt werden.
AREF
Hier kann eine externe Referenzspannung (0-5V) angelegt werden.
Zum Vergleich: Die interne Referenzspannung des ATmega328P liegt bei 1,1V. Dieser Pin wird eher selten verwendet und ist hier auch eher der Vollständigkeit halber aufgeführt.
V IN
VIN kann alternativ zur Stromversorgung des Mikrocontrollers verwendet werden. Siehe hierzu „Stromversorgung“
SDA, SCL (analoge Pins A4 und A5)
Einige Board besitzen separate SDA- und SDL-Anschlüsse. Alternativ hierzu können auch die beiden analogen Pins A4 (SDA, serial data) und A5 (SDC, serial clock) verwendet werden. Diese werden beispielsweise für die Ansteuerung von Bauelementen mit dem I2C-Bussystem benötigt.
5V und 3,3V
Diese Pins dienen zum Abgreifen einer definierten Spannung (5V bzw. 3,3V) und können mehr Strom liefern als die I/O-Pins (analoge und digitale Pins). An dem 5V Pin wird später beispielsweise das LCD-Display angeschlossen.
GND
Diese GND-Pins werden als Masse (Referenzspannung 0V) verwendet.
Durch jedes Bauteil, dass an den Mikrocontroller angeschlossen wird, fließt Strom. Schließt ihr beispielsweise eine LED an Pin 13 an, fließt der Strom aus Pin 13 -> durch die LED -> in GND.
RES-Pin
Auf allen Boards befindet sich ein Reset-Button. Wird dieser betätigt, startet der Mikrocontroller neu. Alternativ hierzu, kann auch der RES-Pin auf Masse (GND) gezogen werden. Das kann später (mit Tastern oder Transistoren genutzt werden), um das Board neu zu starten und alles zurückzusetzen.
So könnt ihr den Mikrocontroller mit Strom versorgen
USB-Port
Die einfachste Art das Board mit Strom zu versorgen ist es, den USB-Port zu verwenden. Hier müsst ihr nichts weiter beachten.
2,1mm DC Anschluss
Alternativ könnt ihr das Board auch über die DC-Buchse mit Strom versorgen (beispielsweise mit eine Batterie-Clip und einer 9V-Batterie, max. 1A).
VIN-Pin
Alternativ könnt ihr auch den VIN-Pin des Arduinos verwenden. Denkt daran, dass ihr hier nicht nur den VIN-Pin, sondern auch GND mit eurer Spannungsquelle verbinden müsst.
Die empfohlene Versorgungsspannung liegt bei 7-12V.
Maximal können 20V angelegt werden, dies führt jedoch zur Erhitzung der Spannungsregler auf dem Mikrocontroller (bei kurzen Zeiten nicht schlimm).
An den digitalen Pins liegt immer eine Spannung von 0V oder 5V an (digital bedeutet, dass es nur diese Werte „0 oder 5“ gibt).
Die analogen Pins können alle Werte zwischen 0 und 5V annehmen (einlesen).
Der maximale Strom, den ein I/O-Pin liefern kann, liegt bei 40mA. Der Gesamtstrom aller I/O-Pins darf 200mA nicht überschreiten. Deshalb dürft ihr momentan nie mehr als 10 LEDs auf einmal anschließen! Die “Power-Pins“ (z.B. der 5V-Pin), können viel höhere Strome ausgeben: Anschluss über USB (bis 500mA), Anschluss mit einem Netzteil (bis 1000mA).