Kühnel, C: Arduino

1. Auflage 2020
ISBN: 978-3-8362-7345-9
Verlag: Rheinwerk Verlag GmbH

Buch, Deutsch, 783 Seiten, Format (B × H): 180 mm x 240 mm, Gewicht: 1563 g

Reihe: Rheinwerk Computing

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 eigene 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

- Speicher: EEPROM, FRAM

- WLAN, Bluetooth, BLE, GSM, LoRa, LoRaWAN

- UART, SPI, I²C, 1-Wire

- IoT-Anwendungen in der Cloud: MQTT, Thingspeak, Pushover, Dweet.io

- Projektideen für Maker: Von der Covid-19-Datenbank bis zur Messung des Raumklimas

Autoren/Hrsg.

Kühnel, Claus

Fachgebiete

• Mathematik | Informatik EDV | Informatik Technische Informatik Eingebettete Systeme
• Technische Wissenschaften Elektronik | Nachrichtentechnik Elektronik Elektronik: Sachbuch, Ratgeber
• Technische Wissenschaften Elektronik | Nachrichtentechnik Elektronik Mikroprozessoren

Inhaltsverzeichnis

Materialien zum Buch ... 14
Geleitwort ... 15
1. Arduino -- was ist das? ... 17

1.1 ... Arduino -- etwas Hintergrund ... 17
1.2 ... Open Source: Die Lizenzen des Arduino-Projekts ... 18
1.3 ... Maker und die Arduino-Community ... 21
1.4 ... Arduino Uno Rev3 -- der Standard ... 26
1.5 ... Details zum Mikrocontroller ... 31

2. Arduino-Hardware ... 59

2.1 ... Die Produktfamilie Arduino ... 59
2.2 ... Arduino-kompatible Boards ... 85
2.3 ... Arduino-Shields ... 109

3. Das Experimentierumfeld ... 121

3.1 ... Elektronische Bauteile ... 121
3.2 ... Grundlagen zur Schaltungstechnik ... 139
3.3 ... Breadboards und Zubehör ... 145
3.4 ... Qwiic, Grove und mikroBUS Connection ... 150
3.5 ... Spannungsversorgung ... 154
3.6 ... Messtechnik ... 170
3.7 ... CAD-Software ... 184

4. Arduino-Software ... 193

4.1 ... Schritte bei der Programmerstellung ... 193
4.2 ... Die Arduino-Entwicklungsumgebung ... 194
4.3 ... Die Arduino-Create-Plattform ... 202
4.4 ... Arduino Create vs. Arduino IDE ... 210
4.5 ... Programmieren in C++ ... 211
4.6 ... Den Arduino programmieren ... 242
4.7 ... Alternative Programmierumgebungen ... 270
4.8 ... Arduino-Boards in Betrieb nehmen ... 281

5. Sensoren ... 317

5.1 ... Der Thermistor als Temperatursensor ... 317
5.2 ... Der Temperatursensor TMP36 ... 320
5.3 ... Der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor DHTxx/AM23xx ... 324
5.4 ... Der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor Si7021 ... 330
5.5 ... Der Temperatursensor DS18B20 ... 334
5.6 ... Die barometrischen Drucksensoren BMP180, BMP280 und BME280 ... 339
5.7 ... Der Luftqualitätssensor MQ135 ... 344
5.8 ... Der Grove-Feinstaubsensor PPD42NS ... 350
5.9 ... Der Lichtstärkesensor GY-30 (BH1750FVI) ... 354
5.10 ... Der Farbsensor GY-TCS3200D ... 358
5.11 ... Ultraschall-Entfernungsmessung ... 364
5.12 ... ToF-Entfernungsmessung ... 369
5.13 ... Bewegungsdetektion mit PIR-Sensoren ... 373
5.14 ... Wetterdaten ... 376

6. Eingabeelemente ... 383

6.1 ... Taster und Schalter ... 383
6.2 ... Keypads ... 385
6.3 ... Joysticks ... 393
6.4 ... Drehgeber ... 396
6.5 ... Touch-Sensoren ... 401
6.6 ... Touch-Panels ... 402
6.7 ... RFID ... 406
6.8 ... NFC ... 415

7. Anzeigeelemente ... 429

7.1 ... LEDs und RGB-LEDs ... 429
7.2 ... Sieben-Segment-Anzeige ... 435
7.3 ... LED-Dot-Matrix-Anzeige ... 438
7.4 ... Seriell gesteuerte RGB-LEDs ... 442
7.5 ... LCDs ... 456
7.6 ... OLED-Display ... 479
7.7 ... Touchscreen ... 490

8. Aktoren ... 531

8.1 ... Relais ... 531
8.2 ... Motoren ... 536

9. Externe Speicher ... 571

9.1 ... Internes EEPROM ... 571
9.2 ... Externes EEPROM ... 574
9.3 ... FRAM ... 578

10. Kommunikation ... 583

10.1 ... Serielles Interface UART, der interne Monitor ... 583
10.2 ... SPI ... 590
10.3 ... I2C-Bus ... 595
10.4 ... 1-Wire-Bus ... 598
10.5 ... CAN ... 606
10.6 ... Bluetooth und BLE ... 614
10.7 ... Der Arduino im Netzwerk ... 629
10.8 ... LoRa bzw. LoRaWAN ... 639
10.9 ... GSM ... 664

11. Datenformate und Kommunikationsprotokolle ... 675

11.1 ... JSON ... 675
11.2 ... MQTT ... 678

12. Arduino-Benchmarks ... 687
13. Projektideen für den Arduino ... 691

13.1 ... Tragbare Elektronik (Wearables) ... 691
13.2 ... Überwachung des Raumklimas ... 694
13.3 ... Open Data aus dem Internet ... 702
13.4 ... Pushover-Statusmeldungen ... 713
13.5 ... Arduino Yún ... 722
13.6 ... M5StickC ... 733
13.7 ... Maschinelles Lernen ... 738

14. Gehäuse für den Arduino ... 745

14.1 ... ArduiBox Open -- Hutschienengehäuse für den Arduino ... 745
14.2 ... AZ-Touch MKR/ESP ... 747

15. Der Arduino in industriellen Anwendungen ... 749

15.1 ... Prototyping mit dem Arduino ... 749
15.2 ... Industrieanwendungen ... 749

1. Anhang ... 753

A.1 ... Arduino Programming Cheat Sheet ... 753
A.2 ... Arduino-Simulatoren ... 754
A.3 ... Arduino-Distributoren ... 756
A.4 ... Arduino-Beschaffungskosten ... 757
A.5 ... Technische Daten im Vergleich ... 759
A.6 ... Spezifikation von Widerständen ... 765
A.7 ... Zahlensysteme ... 768

Index ... 771