Arduino - Physical Computing fur Bastler, Designer und Geeks - Manuel Odendahl, Julian Finn, Alex Wenger (2009).pdf

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Arduino
Microcontroller-
Programmierung für alle
Prototype Your Life
Mit kompletter
Programmiersprachen-
referenz
basics
o’r e i l l y s
Physical Computing
für Bastler, Designer & Geeks
Manuel Odendahl,
Julian Finn & Alex Wenger
Arduino – Physical Computing
für Bastler, Designer und Geeks
Manuel Odendahl, Julian Finn, Alex Wenger
Beijing
·
Cambridge
·
Farnham
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Köln
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Tokyo
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Copyright der deutschen Ausgabe:
© 2009 by O’Reilly Verlag GmbH & Co. KG
1. Auflage 2009
Bibliografische Information Der Deutschen Bibliothek
Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der
Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten
sind im Internet über
http://dnb.ddb.de
abrufbar.
Lektorat: Volker Bombien, Köln
Fachliche Begutachtung: Maximilian Rest, Köln
Korrektorat: Eike Nitz, Köln
Satz: III-satz, Husby, www.drei-satz.de
Umschlaggestaltung: Michael Oreal, Köln
Produktion: Karin Driesen, Köln
Belichtung, Druck und buchbinderische Verarbeitung:
Druckerei Kösel, Krugzell; www.koeselbuch.de
ISBN 978-3-89721-893-2
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Inhalt
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Einleitung
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
Von Königen und Kondensatoren
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Die Geschichte des Arduino-Projekts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Der Arduino, das unbekannte Gerät . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Arduino-Projekte: eine kleine Vorstellung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Die Arduino-Entwicklungsumgebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IX
1
1
3
8
17
22
2
Physical Computing, elektrische Grundlagen und der Sprung ins kalte Wasser
. . . . . . . . .
Elektrische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Schaltungen, Bauteile und Schaltbilder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Löten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fehlersuche in elektronischen Schaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
35
43
64
73
3
Workshop LED-Licht
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Erste Schritte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Eine blinkende LED – das »Hello World« des Physical Computing . . . . . . . . . . . . . .
83
83
84
4
LEDs für Fortgeschrittene
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
109
LED-Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Animationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tamagotchi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Brainwave und Biofeedback. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
109
113
115
118
120
Max.
Linie
Max.
Linie
V
5
Sprich mit mir, Arduino!
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
129
Nach Hause telefonieren mit der seriellen Konsole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Automatisierung mit Gobetwino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
6
Arduino im Netz
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
153
Hello World – ein Mini-Webserver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
Sag's der Welt mit Twitter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Fang die Bytes – Datalogger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
7
Sensoren
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
171
Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
Aktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
Elektronischer Würfel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
8
Ein kleiner Arduino-Roboter
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
199
Flieg, Arduino, flieg! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
Arduino und der Asuro-Robot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
9
Musik-Controller mit Arduino
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
211
Musik steuern mit dem Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Das MIDI-Protokoll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Die MidiDuino-Bibliothek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zweiter Sketch: Mikroskopischer Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Dritter Sketch: Miniatur-Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Vierter Sketch: Ein MIDI-Zauberstab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fünfter Sketch: MIDI-Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
211
217
223
225
226
229
232
10 Musik mit Arduino
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
235
Töne aus dem Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Erster Sketch: Töne mit langsamer PWM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zweiter Sketch: Angenehme Klänge mit schneller PWM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Dritter Sketch: Steuerung von Klängen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Vierter Sketch: Berechnungen in einer Interrupt-Routine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fünfter Sketch: Musikalische Noten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
235
239
240
242
244
247
A
Arduino-Boards und Shields
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
253
Arduino-Boards. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
Arduino-Shields. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
VI
Inhalt
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