Arduino

Die Arduino-Community stellt Makern eine ausgezeichnete Grundlage für eigene Projekte zur Verfügung. Die offene Mikrocontroller-Architektur und eine komfortable Entwicklungsumgebung machen den Arduino zum idealen Ausgangspunkt für die eigenen Bastelprojekte. Dass Sie mit dem Arduino aber noch viel mehr machen können als nur LEDs leuchten zu lassen, beweist dieses umfassende Handbuch: Von der Temperaturmessung bis zum maschinellen Lernen und der anspruchsvollen Auswertung von Daten finden Sie hier Beispiele und Erklärungen zu allen Fragen, die Elektronikbegeisterte interessieren. Aus dem Inhalt: - Modellübersicht: Mikrocontroller für Maker - Breadboards, Löten, Stromversorgung - Entwicklungsumgebung und Programmierung - Schaltungsdesign mit Fritzing und Eagle - Sensoren: Temperatur, Feuchtigkeit, Bewegung, Ultraschall, Luftqualität u. v. m. - Displays: LED, LCD, OLED, Touchscreens - Relais, Motoren, Schaltaktoren - Speicher: EEPROM, FRAM - WLAN, Bluetooth, BLE, GSM, LoRa, LoRaWAN, LTE-M, NB-IoT - UART, SPI, I²C, 1-Wire - IoT-Anwendungen in der Cloud: WQTT, Thingspeak, Pushover, Dweet.io - Projektideen für Maker: von der Messung des Raumklimas und Radioaktivität bis zum Einsatz von Kameras

Dr. Claus Kühnel studierte Informationstechnik an der Technischen Universität Dresden und hat über viele Jahre Embedded Systems für die Labordiagnostik u.a. entwickelt. In diesem interdisziplinären Spannungsfeld kam er mit der Maker-Szene in Berührung. Er hat zahlreiche Artikel und Bücher zu Hard- und Software von Mikrocontrollern im In- und Ausland veröffentlicht. Von der Zeitschrift Elektronik erhielt sein Beitrag "Arduino & Co" die Auszeichnung "Artikel des Jahres 2011". Mit Leidenschaft gibt er sein umfangreiches und fundiertes Wissen an interessierte Leser weiter.

0. Materialien zum Buch ... 15 0. Geleitwort ... 17 1. Arduino -- was ist das? ... 19 1.1 ... Arduino -- etwas Hintergrund ... 19 1.2 ... Open Source: Die Lizenzen des Arduino-Projekts ... 20 1.3 ... Maker und die Arduino-Community ... 23 1.4 ... Arduino Uno Rev3 -- der Standard ... 25 1.5 ... Details zum Mikrocontroller ... 30 2. Die Arduino-Hardware ... 59 2.1 ... Die Produktfamilie Arduino ... 59 2.2 ... Arduino-kompatible Boards ... 100 2.3 ... Arduino-Shields ... 141 2.4 ... Expansionsboards ... 150 3. Das Experimentierumfeld ... 155 3.1 ... Elektronische Bauteile ... 155 3.2 ... Grundlagen zur Schaltungstechnik ... 173 3.3 ... Breadboards und Zubehör ... 178 3.4 ... Qwiic, Grove und mikroBUS Connection ... 183 3.5 ... Spannungsversorgung ... 187 3.6 ... Messtechnik ... 201 3.7 ... CAD-Software ... 211 4. Arduino-Software ... 217 4.1 ... Schritte bei der Programmerstellung ... 217 4.2 ... Die Arduino-Entwicklungsumgebung ... 218 4.3 ... Die Arduino-Create-Plattform ... 223 4.4 ... Arduino Create vs. Arduino IDE ... 227 4.5 ... Programmieren in C++ ... 228 4.6 ... Den Arduino programmieren ... 258 4.7 ... Arduino-Boards in Betrieb nehmen ... 285 4.8 ... Arduino-Debugging ... 305 4.9 ... MicroPython mit Arduino ... 319 4.10 ... Grafische Programmierung mit ArduBlock ... 322 4.11 ... Simulation mit Wokwi ... 326 5. Sensoren ... 329 5.1 ... Der Thermistor als Temperatursensor ... 329 5.2 ... Der Temperatursensor TMP36 ... 332 5.3 ... Der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor DHTxx/AM23xx ... 336 5.4 ... Der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor Si7021 ... 342 5.5 ... Der Temperatursensor DS18B20 ... 345 5.6 ... Die barometrischen Drucksensoren BMP180, BMP280 und BME280 ... 349 5.7 ... Sensoren zur Messung der Luftqualität ... 354 5.8 ... Der Grove-Feinstaubsensor PPD42NS ... 363 5.9 ... Der Umweltsensor SEN55 ... 367 5.10 ... Der Lichtstärkesensor GY-30 (BH1750FVI) ... 368 5.11 ... Das Farbsensormodul GY-TCS3200D ... 372 5.12 ... Ultraschall-Entfernungsmessung ... 377 5.13 ... ToF-Entfernungsmessung ... 382 5.14 ... Bewegungsdetektion mit PIR-Sensoren ... 385 5.15 ... Wetterdaten ... 388 6. Eingabeelemente ... 395 6.1 ... Taster und Schalter ... 395 6.2 ... Keypads ... 397 6.3 ... Joysticks ... 404 6.4 ... Drehgeber ... 407 6.5 ... Touch-Sensoren ... 411 6.6 ... Touch-Panels ... 412 6.7 ... RFID ... 416 6.8 ... NFC ... 425 7. Anzeigeelemente ... 439 7.1 ... LEDs und RGB-LEDs ... 439 7.2 ... Sieben-Segment-Anzeigen ... 445 7.3 ... LED-Dot-Matrix-Anzeigen ... 448 7.4 ... Seriell gesteuerte RGB-LEDs ... 452 7.5 ... LCDs ... 463 7.6 ... OLED-Displays ... 480 7.7 ... ePaper ... 490 7.8 ... M5Stack-Displays ... 491 7.9 ... Touchscreens ... 492 8. Aktoren ... 533 8.1 ... Relais ... 533 8.2 ... Motoren ... 538 9. Externe Speicher ... 571 9.1 ... Internes EEPROM ... 571 9.2 ... Externes EEPROM ... 574 9.3 ... FRAM ... 577 10. Kommunikation ... 581 10.1 ... Serielles Interface UART, der interne Monitor ... 581 10.2 ... SPI ... 587 10.3 ... Der I2C-Bus ... 593 10.4 ... Der 1-Wire-Bus ... 596 10.5 ... CAN ... 602 10.6 ... Bluetooth und BLE ... 610 10.7 ... Der Arduino im Netzwerk ... 624 10.8 ... LoRa bzw. LoRaWAN ... 642 10.9 ... GSM ... 669 10.10 ... LTE ... 675 10.11 ... 3GPP LPWAN ... 680 11. Mikrocontroller-Netzwerke ... 711 11.1 ... nRF24L01-Netzwerke ... 712 11.2 ... nRF24L01-Mesh ... 735 11.3 ... Meshtastic ... 735 11.4 ... ZigBee ... 751 12. Datenformate und Kommunikationsprotokolle ... 767 12.1 ... JSON ... 767 12.2 ... MQTT ... 770 13. Projektideen für den Arduino ... 777 13.1 ... Tragbare Elektronik (Wearables) ... 777 13.2 ... Überwachung des Raumklimas ... 780 13.3 ... OpenWeatherMap: Open Data aus dem Internet ... 798 13.4 ... Pushover-Statusmeldungen ... 804 13.5 ... Überwachung von Pflanzen ... 811 13.6 ... Messung von radioaktiver Strahlung ... 816 13.7 ... M5StickC ... 824 13.8 ... Kameraanwendungen ... 829 13.9 ... Batteriebetriebener und solargepufferter IoT-Knoten ... 839 13.10 ... Low-Power-IoT-Knoten mit Display ... 847 13.11 ... Approximation nichtlinearer Sensorkennlinien ... 855 13.12 ... Maschinelles Lernen ... 859 Anhang ... 863 A.1 ... Arduino-Distributoren ... 863 A.2 ... Internationale Beschaffung ... 863 A.3 ... Technische Daten im Vergleich ... 864 A.4 ... Spezifikation von Widerständen ... 868 Index ... 873