Erste Schritte, mit einem Arduino

Hier zeige ich Ihnen die ersten Schritte mit einem Arduino und erkläre was ein Microcontroller ist. Also lassen Sie uns loslegen.
Zuerst die Teile, die Sie brauchen. Sie benötigen natürlich zuerst einen Arduino, welcher ist erst einmal nicht wichtig. Ich benutze hier einen Arduino UNO da dieser der simpelste von allen ist. Zusätzlich brauchen Sie für dieses Tutorial noch drei LEDs rot, grün und gelb, drei passende Vorwiderstände (z.B. 390Ohm, je nach LED-Typ), ein Breadboard und Jumperkabel. (Bei Bedarf noch Breadboard Steckbrücken. Wenn Sie 
genug Jumper-Kabel haben brauchen Sie sie aber eigentlich nicht.)



Alle benötigten Teile für das Tutorial









Links sehen Sie die Teile die Ich verwendet habe.

Als nächstes benötigen Sie die Arduino-IDE zum Programmieren des Boards.

Dazu gehen Sie auf arduino.cc  und laden sich die aktuellste Version der Arduino-IDE für Ihr Betriebssystem herunter.






Nun ist alles startklar für Ihr erstes Microcontroller-Projekt. Aber was ist eigentlich ein Microcontroller jetzt genau? Diese Frage möchte ich jetzt als Erstes erläutern bevor wir mit dem Programmieren loslegen.


Ein Microcontroller besteht aus verschiedenen Teilen. Zum Grundgerüst eines jeden Controllers gehören SRAM Speicher, Flash Speicher, ein EEPROM (Nicht bei allen Microcontroller Architekturen.), ein Prozessor und Ein sowie Ausgabe Controller.

Natürlich variieren die verschiedenen Bestandteilen von Hersteller zu Hersteller und von Typ zu Typ. Ich habe hier die wichtigsten Elemente aufgelistet. Und werde sie Ihnen nun kurz erklären.

Der Prozessor sollte vom Verständnis her klar sein. Er hat die Aufgabe das Programm auszuführen und die Daten an Controller sowie Peripherie weiterzuleiten. Aber woher kommt das Programm das ausgeführt werden soll und wohin werden Daten zwischengespeichert?

Das auszuführende Programm kommt aus dem Flash-Speicher, wohin es auch beim Programmieren des Controllers programmiert oder "gebrannt" wird.  SRAM und der EEPROM werden zu Speicherung von temporären Werten genutzt, wobei beim SRAM anders als beim EEPROM die Daten nach der Trennung von der Versorgungsspannung verloren gehen.

Letztlich bleiben noch die Controller zur Ein und Ausgabe von Daten. Diese Controller werden dazu benötigt um beispielsweise eine LED einzuschalten oder den logischen Zustand eines Tasters abzufragen.



 

So, nun haben Sie hoffentlich den Grundaufbau eines Microcontrollers verstanden und vielleicht auch ein bisschen wie er funktioniert.

Jetzt wollen wir unser erstes Programm auf den Microcontroller flashen und unsere erste Schaltung auf das Breadboard stecken.

Als erstes wollen wir eine LED zum blinken bekommen. Dazu stecken wir eine LED ins Breadboard ,sodass jedes Beinchen in einer Spalte steckt.

In der Spalte, in der das längere Beinchen der LED steckt (Anode), stecken wir das Beinchen eines der Vorwiderstände.

Das andere Beinchen des Vorwiderstands stecken wir in eine Andere Spalte. Das kürzere Beinchen der LED (Kathode) verbinden wir nun mit einem Jumper mit GND (Auch Ground oder - bezeichnet.).

Das noch nicht verbundene Beinchen des Vorwiderstandes verbinden wir nun mithilfe eines Jumpers mit Pin 3 des Arduinos.

Meine Verkabelung können Sie rechts sehen.

 

Eine grüne LED mit Vorwiderstand verkabelt am Arduino.



Hier habe ich nun den Arduino Sketch für euch.:


void setup() {
  pinMode(3, OUTPUT);  //Den Pin der grünen LED als Ausgang setzen.
}


void loop() {
  digitalWrite(3, HIGH);   //Schaltet die LED an Pin3 ein
  delay(500);                       //Der Code wartet eine halbe Sekunde
  digitalWrite(3, LOW);    //Schaltet die LED an Pin3 aus
  delay(500);                       //Der Code wartet eine halbe Sekunde
}


 

Hinter dem Befehl, steht ein Kommentar mit der jeweiligen Erklärung. Eingeleitet durch das C/C++ Kommentarzeichen // .

 

Zum hochladen des Sketches auf deinen Arduino müssen Sie als Erstes auf den Reiter Werkzeuge gehen, dann unter Board Ihr Board auswählen und unter Port den COM-Port auswählen unter dem Ihr Arduino angeschlossen ist. Bei original Arduinos, steht dort eigentlich immer an welchem COM-Port der Arduino angeschlossen ist.

Folgend, klicken sie den Pfeil oben links in der IDE der nach rechts zeigt. 

Dann sollte die grüne LED nach dem kompilieren und hochladen anfangen zu blinken.


 

Zum Abschluss wollen wir noch eine Ampel bauen.

Dazu stecken Sie die beiden anderen LEDs zu der grünen in das Breadboard, wie oben erklärt, sodass sie eine Ampel entsteht.

Anschließend, verbinden Sie die gelbe LED mit Pin 6 und die rote LED mit Pin 5.

Die grüne LED bleibt an Pin 3.

 

Auch hier im folgenden wieder den Code, mit Erklärung, des Befehls als Kommentar dahinter.:


 

void setup() {
  pinMode(3, OUTPUT); //Den Pin der grünen LED als Ausgang setzen.
  pinMode(5, OUTPUT); //Den Pin der roten LED als Ausgang setzen.
  pinMode(6, OUTPUT); //Den Pin der gelben LED als Ausgang setzen.
}

void loop() {
  digitalWrite(5, HIGH);   //Schaltet die LED an Pin5 ein.
  delay(5000);                       //Der Code wartet fünf Sekunden.
  digitalWrite(5, LOW);    //Schaltet die LED an Pin5 aus.
  digitalWrite(6, HIGH);   //Schaltet die LED an Pin6 ein.
  delay(500);                       //Der Code wartet 500 Millisekunden.
  digitalWrite(6, LOW);    //Schaltet die LED an Pin6 aus.
  digitalWrite(3, HIGH);   //Schaltet die LED an Pin3 ein.
  delay(2000);                       //Der Code wartet zwei Sekunden.
  digitalWrite(3, LOW);   //Schaltet die LED an Pin3 aus.
  digitalWrite(6, HIGH);   //Schaltet die LED an Pin6 ein.
  delay(500);                       //Der Code wartet 500 Millisekunden.
  digitalWrite(6, LOW);    //Schaltet die LED an Pin6 aus.
}

 

So habe ich es gemacht.
















 

Download: Blink-Code
Hier können sie den ersten Beispiel-Code aus diesem Tutorial herunterladen.
blink_example.ino (0.46KB)
Download: Blink-Code
Hier können sie den ersten Beispiel-Code aus diesem Tutorial herunterladen.
blink_example.ino (0.46KB)

 

Download: Ampel-Code
Hier können Sie den zweiten Beispiel-Code dieses Tutorials herunterladen.
traffic_light_example.ino (1.09KB)
Download: Ampel-Code
Hier können Sie den zweiten Beispiel-Code dieses Tutorials herunterladen.
traffic_light_example.ino (1.09KB)