Arduino Projekt: LED Würfel: Unterschied zwischen den Versionen

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[[Kategorie:Arduino: Projekt]]
[[Kategorie:Arduino: Projekt]]
[[Datei:Vid3_new.gif|thumb|rigth|600px|Abb. 1: LED Würfel]]
[[Datei:LED Würfel x.gif|thumb|rigth|600px|Abb. 1: LED Würfel]]


'''Autor:''' Justin Frommberger<br/>
'''Autor:''' Justin Frommberger<br>


== '''Ablaufplan''' ==
== Ablaufplan ==
# Betrachten Sie die '''Abbildung 1''' und lesen sich anschließend die '''Aufgabenstellung''' durch.
# Betrachten Sie die [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Datei:LED_W%C3%BCrfel_x.gif '''Abbildung 1'''] und lesen sich anschließend die [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Arduino_Projekt:_LED_W%C3%BCrfel#Aufgabenstellung '''Aufgabenstellung'''] durch.
# Überprüfe, ob alle Materialien von der '''Materialliste''' vorhanden sind.
# Überprüfen Sie, ob alle Materialien von der [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Arduino_Projekt:_LED_W%C3%BCrfel#Ben%C3%B6tigte_Materialien '''Materialliste'''] vorhanden sind.
# Lesen Sie sich '''"Vorab wichtig zu wissen"''' durch.
# Lesen Sie sich [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Arduino_Projekt:_LED_W%C3%BCrfel#Vorab_wichtig_zu_wissen '''"Vorab wichtig zu wissen"'''] durch.
# Bauen Sie mit der Abbildung 3 die '''Schaltung''' für das Projekt auf.
# Bauen Sie mit der Abbildung 3 die [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Arduino_Projekt:_LED_W%C3%BCrfel#Aufbau_Schaltung '''Schaltung'''] für das Projekt auf.
# Überprüfe, ob alle benötigten '''Programme''' installiert sind.
# Überprüfen Sie, ob alle benötigten [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Arduino_Projekt:_LED_W%C3%BCrfel#Ben%C3%B6tigtes_Programm '''Programme'''] installiert sind.
# Starten Sie mit der '''Programmierung''' vom Projekt.
# Starten Sie mit der [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Arduino_Projekt:_LED_W%C3%BCrfel#Start_der_Programmierung '''Programmierung'''] vom Projekt.
* Viel Freude und Erfolg bei der Umsetzung Ihres Projektes!


== '''Aufgabenstellung''' ==
== Aufgabenstellung ==
Entwickeln Sie ein Projekt, das sich mit der '''Konstruktion und Herstellung eines eigenen Würfels''' befasst, um das häufiger auftretende Problem des fehlenden Würfels bei Brettspielen zu lösen.
Entwickeln Sie ein Projekt, das sich mit der '''Konstruktion und Herstellung eines eigenen Würfels''' befasst.
* Bei Betätigung des Tasters sollen die entsprechenden LEDs aufleuchten, um die gewürfelte Zahl darzustellen.
* Bei Betätigung des Tasters sollen die entsprechenden LEDs aufleuchten, um die gewürfelte Zahl darzustellen.
* Die gewürfelte Zahl wird '''random''', zwischen 1 und 6 generiert.
* Die gewürfelte Zahl wird '''zufällig''', zwischen 1 und 6, generiert.<br>


== '''Benötigte Materiallien''' ==
⇒ Für den Fall, dass '''kein Arduino''' zur Verfügung steht oder '''Materialien''' nicht vorhanden sind. Kann dieser '''webbasierter Arduino Emulator''' verwendet werden. [https://wokwi.com/projects/new/arduino-uno [klicken]]
'''Tabelle 1: Materialliste'''  
 
== Benötigte Materialien ==
{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
|+ style = "text-align: left"|
|+ style = "text-align: left"| Tabelle 1: Materialliste
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! Nr. !! Anz. !! Beschreibung !! Bild
! Nr. !! Anz. !! Beschreibung !! Bild
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|<big><big>&#9312;</big></big>  || 1 || [[Arduino|Funduino Arduino UNO R3]] ||[[Datei:Arduino Uno R3.jpg|ohne|100px|]]
|<big><big>&#9312;</big></big>  || 1 || [[Arduino|Funduino Arduino UNO R3]] ||[[Datei:Arduino Uno R3.jpg|ohne|100px|]]
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|<big><big>&#9313;</big></big>  || 1 || USB A zu USB B||[[Datei:Arduino_Kabel.png|ohne|100px|]]
|<big><big>&#9313;</big></big>  || 1 || Typ 2 ||[[Datei:Arduino_Kabel.png|ohne|100px|]]
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|<big><big>&#9314;</big></big>  || 1 || [[Steckbrett]] ||[[Datei:Steckbrett1.png|ohne|100px|]]
|<big><big>&#9314;</big></big>  || 1 || [[Steckbrett]] ||[[Datei:Steckbrett1.png|ohne|100px|]]
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|}
|}


== '''Vorab wichtig zu wissen!''' ==
== Vorab wichtig zu wissen ==
===LED===
===LED===
[[Datei:Anode Kathode.png |thumb|rigth|150px|Abb. 2: LED]]
[[Datei:Anode Kathode.png |thumb|rigth|150px|Abb. 2: LED]]
Beachte beim Arbeiten mit der LED, die Anode und Kathode nicht zu vertauschen.
* Die [[LED (Light Emitting Diode)]] hat zwei Anschlüsse: einen positiven Anschluss (+) und einen negativen Anschluss (-).  
* In die '''Anode''' fließt der Strom hinein (lange Seite), danach fließt der Strom wieder durch die '''Kathode''' hinaus (kurze Seite) siehe Abbildung 2.
* Der positive Anschluss wird als Anode bezeichnet und der negative Anschluss als Kathode (siehe Abbildung 2).
* Wenn die LED am Ende des Projektes nicht leuchtet, kann es sein, dass sie vertauscht wurde.  
* Wenn die LED richtig angeschlossen ist und eine ausreichende Spannung anliegt, leuchtet sie auf.
**In diesem Fall reicht es aus, sie einfach umzudrehen.
* Wenn nicht, kann es sein, dass + und - vertauscht wurde. Dies kann zu potenziellen Schäden führen.<br>
<br>
Beachten Sie, dass LEDs eine begrenzte Vorwärtsspannung haben und einen geeignete '''Vorwiderstand''' benötigen.
* Zur Begrenzung des Stromflusses und Vermeidung von Schäden durch Überstrom


===Arduino Uno R3===
===Arduino Uno R3===
Der Arduino besitzt unterschiedliche [[Arduino_UNO:_Board_Anatomie | Schnittstellen]], er kann nur <nowiki>&thinsp;</nowiki>5&thinsp;Volt ausgeben oder annehmen.<br>
Der Arduino besitzt unterschiedliche [[Arduino_UNO:_Board_Anatomie | Schnittstellen]]. Er kann nur <nowiki>&thinsp;</nowiki>5&thinsp;Volt ausgeben oder annehmen.<br>
Die <nowiki>&thinsp;</nowiki>5&thinsp;V können über eine  [https://de.wikipedia.org/wiki/Pulsdauermodulation PWM] Schnittstelle angepasst werden.
Die <nowiki>&thinsp;</nowiki>5&thinsp;V können über eine  [https://de.wikipedia.org/wiki/Pulsdauermodulation PWM] Schnittstelle angepasst werden.


===Steckbrett===
===Steckbrett===
Erklärung zum Arbeiten mit einem Steckbrett. [[Steckbrett | [klicken]]]
Erklärung zum Arbeiten mit einem Steckbrett [[Steckbrett | [klicken]]]


== '''Aufbau Schaltung''' ==
== Aufbau Schaltung ==
[[Datei:WürfelSchaltung3.png|500px|thumb|right|Abb.3 Schaltung]]
[[Datei:WürfelSchaltung3.png|450px|thumb|right|Abb.3 Schaltung]]
Bevor mit der Programmierung begonnen werden kann, muss die Schaltung wie in '''Abbildung 3''' aufgebaut werden.<br>
Bevor mit der Programmierung begonnen werden kann, muss die Schaltung wie in '''Abbildung 3''' aufgebaut werden.<br><br>
'''Wichtig: ''' Die Widerstände befinden sich an der kurzen Seite der LED (Minus).
'''Wichtig: ''' Die Widerstände befinden sich an der kurzen Seite der LED (Minus).


== '''Programmierung''' ==
== Programmierung ==
=== Benötigtes Programm! ===
=== Benötigtes Programm ===
Lade Sie die aktuellste Version der '''Arduino IDE''' herunter. [https://www.arduino.cc/en/software/ [klicken]]<br>
Laden Sie die aktuellste Version der '''Arduino IDE''' herunter. [https://www.arduino.cc/en/software/ [klicken]]<br>
Stellen Sie sicher, dass Sie die korrekte Version für Ihren PC oder Laptop herunterladen.
Beachten Sie, die richtige Version für deinen PC auszuwählen (siehe Abbildung 4).
<br>
<br>
[[Datei:ArduinoIDE_download.png|500px|miniatur|center|Abb. 3: ArduinoIDE]]
[[Datei:ArduinoIDE_download.png|500px|miniatur|center|Abb. 4: ArduinoIDE]]
<br>
<br>


==='''1. Erstellen der Arduino Datei'''===
----
 
===Erstellen der Arduino Datei===
Starten Sie das Programm '''Arduino IDE'''.<br>
Starten Sie das Programm '''Arduino IDE'''.<br>
Stelle sicher, dass der Arduino über ein Kabel mit dem Computer verbunden ist.<br>
Sobald das Programm gestartet ist, öffnen Sie ein neues Projekt und speichern es anschließend.<br>
Sobald das Programm gestartet ist, soll ein neues Projekt geöffnet und anschließend abgespeichert werden.<br>
Stellen Sie sicher, dass Ihr Arduino über ein Kabel mit dem Computer verbunden ist.<br>
*'''Wichtig: ''' Unter jeder Anleitung ist ein Beispiel vorhanden, das durch Klicken auf '''"Ausklappen"''' sichtbar wird.
*'''Wichtig: ''' Unter jeder Anleitung ist ein Beispiel vorhanden, das durch Klicken auf '''"Ausklappen"''' sichtbar wird.  


{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
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[[Datei:Neu_Speichern.png|250px]]
[[Datei:Neu_Speichern.png|250px]]
|}
|}
Überprüfe, ob das richtige '''Board''' ausgewählt wurde.
Überprüfen Sie, ob das richtige '''Board''' ausgewählt wurde.
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Board check &thinsp;</strong>
| <strong>Board check &thinsp;</strong>
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[[Datei:Board.png|500px]]
[[Datei:Board.png|500px]]
|}
|}
Überprüfe, ob der richtige '''Port''' ausgewählt wurde.<br>
Überprüfen Sie, ob der richtige '''Port''' ausgewählt wurde.<br>
*Die Port Nummer ist für jede Schnittstelle anderes, beachten Sie den Namen, der in Klammern angegeben ist (Arduino Uno).
* Die Port Nummer ist für jede Schnittstelle anders, beachten Sie den Namen, der in Klammern angegeben ist (Arduino Uno).


{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
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[[Datei:Port.png|500px]]
[[Datei:Port.png|500px]]
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==='''2. Start der Programmierung'''===
=== Start der Programmierung ===
Es ist wichtig, die '''Programmierrichtlinien''' beim Programmieren einzuhalten. [[Programmierrichtlinien Einsteiger|[klicken]]]<br>
Es ist wichtig, die [[Programmierrichtlinien Einsteiger|['''Programmierrichtlinien''']]] beim Programmieren einzuhalten.<br><br>
 
Wenn Sie Fragen zur Programmierung haben, finden Sie die Antworten in den [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Kategorie:Arduino:_Projekt_Grundkenntnisse ['''Grundkenntnissen''']].
===='''Initialisierung (Zuweisung)'''====
<br>
Für das Projekt ist es erforderlich, zunächst einige '''Variablen''' und '''Pins''' zu [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Grundkenntnisse_Programmierung_(Pulsierende_LED)#Initialisierung_(Zuweisung) initialisieren].<br>
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Alle Pins können am Arduino oder in Abbildung 3 abgelesen werden, beachte, dass einige LEDs zu zweit initialisiert werden!
==== Initialisierung (Zuweisung)====
Für das Projekt ist es erforderlich, zunächst einige '''Variablen''' und '''Pins''' zu [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Grundkenntnisse_Programmierung_(Pulsierende_LED)#Initialisierung_(Zuweisung) '''initialisieren'''].<br>
Alle Pins können am Arduino oder in '''Abbildung 3''' abgelesen werden. Beachten Sie, dass einige LEDs zu zweit initialisiert werden.
# Pin 7-10 wird den '''LEDS''' zugewiesen.
# Pin 7-10 wird den '''LEDS''' zugewiesen.
# Der '''Button''' erhält den Pin 6.
# Der '''Button''' erhält den Pin 6.
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|
<syntaxhighlight lang="c" style="background-color: #EFF1C1; font-size:larger">
<syntaxhighlight lang="c" style="background-color: #EFF1C1; font-size:small">
//LED PINS
//LED PINS
const byte LEDS_PIN_1 = 10;
const byte LEDS_PIN_1 = 10;
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//TASTER PIN
//TASTER PIN
const byte BUTTON_PIN = 6;
const byte BUTTON_PIN = 6;
byte Button_state;                
byte buttonState = 0;


unsigned long ran;        //Variable für die random Zahl zwischen 1 und 6
/* Variablen deklarieren */
unsigned int time = 2000;    //Delay Zeit
unsigned long zufallszahl = 0;        //Variable für Random Zahl zwischen 1 und 6
unsigned int verzoegerung = 500;    //Delay Zeit


void setup()         
void setup()         
{                     
{                     
//später
 
}
}
void loop()  
void loop()  
{  
{  
//später
 
}
}
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>
|}
|}
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===='''PINS festlegen'''====
==== PINS festlegen====
Nachdem Initialisieren der Variable müssen die Pins als '''OUTPUT''' oder '''INPUT''' deklariert werden.<br>
Nachdem Initialisieren der Variable müssen die Pins als '''OUTPUT''' oder '''INPUT''' deklariert werden.<br>
Hierfür werden die Funktionen <code>'''pinMode(LED,OUTPUT);'''</code> und <code>'''pinMode(LED,INPUT);'''</code> benötigt.<br>
Hierfür werden die Funktionen <code>'''pinMode(LED,OUTPUT);'''</code> und <code>'''pinMode(LED,INPUT);'''</code> benötigt.<br>
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<syntaxhighlight lang="C" style="border: none; background-color: #EFF1C1; font-size:14px">
<syntaxhighlight lang="C" style="border: none; background-color: #EFF1C1; font-size:small">
void setup()         
void setup()         
{                     
{                     
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   pinMode(BUTTON_PIN, INPUT);
   pinMode(BUTTON_PIN, INPUT);
}
}
void loop()
 
{
//später
}
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>
|}
|}
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===='''Random Zahl erstellen'''====
==== Random Zahl erstellen====
Um eine zufällige Zahl zu erhalten, ist es erforderlich, eine spezielle Funktion hinzuzufügen, um sicherzustellen, dass der Wert tatsächlich zufällig ist.<br>
Um eine zufällige Zahl zu erhalten, ist es erforderlich, eine spezielle Funktion hinzuzufügen, um sicherzustellen, dass der Wert tatsächlich zufällig ist.<br>
⇒ [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Grundkenntnisse_Programmierung_(Arduino_LED_W%C3%BCrfel)#randomSeed() <code>'''randomSeed();'''</code>]
⇒ [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Grundkenntnisse_Programmierung_(Arduino_LED_W%C3%BCrfel)#random(); <code>'''randomSeed();'''</code>]


['''Quelltext 3: ''' <code>LED_Würfel.ino</code>]
['''Quelltext 3: ''' <code>LED_Würfel.ino</code>]
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<syntaxhighlight lang="C" style="border: none; background-color: #EFF1C1; font-size:14px">
<syntaxhighlight lang="C" style="border: none; background-color: #EFF1C1; font-size:small">
void setup()         
void setup()         
{                     
{                     
  //Dieser Code wird benötigt, um eine korrekte random Zahl zu generieren
  //Dieser Code wird benötigt, um eine korrekte random Zahl zu generieren
  randomSeed(analogRead(0));
  randomSeed(analogRead(0));
}
void loop()
{
//später
}
}
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>
|}
|}
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===='''if-Bedingung mit Funktionen'''====
==== if-Bedingung mit Funktionen====
Welche Schritte sind erforderlich, damit die gewürfelte Zahl angezeigt wird.<br>
Folgende Schritte sind erforderlich, um die gewürfelte Zahl anzuzeigen:<br>
Ein einfacher Ansatz ist eine if-Bedingung zu verwenden, die bei der Zahl 1 eine einzelne LED einschaltet, bei der Zahl 2 zwei LEDs und so weiter.<br>
* Verwende eine if-Bedingung, die bei der Zahl 1 eine einzelne LED einschaltet, bei der Zahl 2 zwei LEDs und so weiter.<br>
Nutze Sie den Taster zum Starten des Programmes.<br><br>
* Nutzen Sie den Taster zum Starten des Programmes.<br><br>


'''1.''' Starte mit der Programmierung des Tasters.<br>
'''1.''' Starte mit der Programmierung des Tasters.<br>
Der Taster muss ausgelesen werden und in einer Variable abgespeichert werden.<br>
Der Taster muss ausgelesen und in einer Variable abgespeichert werden.<br>
⇒ [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Grundkenntnisse_Programmierung_(Arduino_LED_W%C3%BCrfel)#digitalRead() <code>'''Variable = digitalRead(buttonPin);'''</code>]<br>
⇒ [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Grundkenntnisse_Programmierung_(Arduino_LED_W%C3%BCrfel)#digitalRead() <code>'''Variable = digitalRead(buttonPin);'''</code>]<br>


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<syntaxhighlight lang="C" style="border: none; background-color: #EFF1C1; font-size:14px">
<syntaxhighlight lang="C" style="border: none; background-color: #EFF1C1; font-size:small">
void loop()
void loop()
{
{
  //Liest den Status des Tasters
  //Liest den Status des Tasters
  Button_state = digitalRead(BUTTON_PIN);
  buttonState = digitalRead(BUTTON_PIN);
{
 
//Später
}
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>
|}
|}


'''2.''' Im nächsten Schritt, muss die random Zahl generiert werden, wenn der Taster gedrückt wurde. <br>
'''2.''' Wenn der Taster gedrückt wird, wird die zufällig gewählte Zahl generiert. <br>
⇒ [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Grundkenntnisse_Programmierung_(Arduino_LED_W%C3%BCrfel)#randomSeed() '''<code>randomSeed()</code>''']
⇒ [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Grundkenntnisse_Programmierung_(Arduino_LED_W%C3%BCrfel)#random(); '''<code>randomSeed();</code>''']


['''Quelltext: 5''' <code>LED_Würfel.ino</code>]
['''Quelltext: 5''' <code>LED_Würfel.ino</code>]
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|       
<syntaxhighlight lang="C" style="border: none; background-color: #EFF1C1; font-size:14px">
<syntaxhighlight lang="C" style="border: none; background-color: #EFF1C1; font-size:small">
void loop()
void loop()
{
{
  //Liest den Status des Tasters
//Liest den Status des Tasters
   Button_state = digitalRead(BUTTON_PIN);
   buttonState = digitalRead(BUTTON_PIN);
   if (Button_state == HIGH)
 
   if (buttonState == HIGH)
{
{
   //Randomize zwischen 1 und 6
   //Zufällig zwischen 1 und 6
  ran = random(7);
  zufallszahl = random(7);
}
 
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>
|}
|}


'''3.''' Folgend müsse Sie die if-Bedingung für die einzelnen Zahlen programmieren. <br>
'''3.''' Folglich müssen die if-Bedingungen für die Zahlen 1 bis 6 programmiert werden. <br>
⇒ [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Grundkenntnisse_Programmierung_(Arduino_LED_W%C3%BCrfel)#digitalWrite() '''<code>digitalWrrite();'''</code>]<br>
Beachten Sie, dass der Button vorher gedrückt werden muss.<br>
⇒ [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Grundkenntnisse_Programmierung_(Pulsierende_LED)#if-Bedingung '''if-Bedingung''']
⇒ [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Grundkenntnisse_Programmierung_(Arduino_LED_W%C3%BCrfel)#digitalWrite() '''<code>digitalWrite();'''</code>]<br>
⇒ [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Grundkenntnisse_Programmierung_(Pulsierende_LED)#if-Bedingung <code>'''if-Bedingung() { }'''</code>]


['''Quelltext 6: ''' <code>LED_Würfel.ino</code>]
['''Quelltext 6: ''' <code>LED_Würfel.ino</code>]
Zeile 245: Zeile 250:
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|       
<syntaxhighlight lang="C" style="border: none; background-color: #EFF1C1; font-size:14px">
<syntaxhighlight lang="C" style="border: none; background-color: #EFF1C1; font-size:small">
void loop()
  if (buttonState == HIGH)
{
{
   //Liest den Status des Tasters
   //Zufällig zwischen 1 und 6
  Button_state = digitalRead(BUTTON_PIN);
  zufallszahl = random(7);
  if (Button_state == HIGH){
 
    //Randomize zwischen 1 und 6
    ran = random(7);
     //Nummer 1
     //Nummer 1
     if (ran == 1){
     if (zufallszahl == 1)
    {
       digitalWrite (LED_PIN_4, HIGH);
       digitalWrite (LED_PIN_4, HIGH);
     }
     }
     //Nummer 2
     //Nummer 2
     if (ran == 2){
     if (zufallszahl == 2)
    {
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
     }
     }
     //Nummer 3
     //Nummer 3
     if (ran == 3){
     if (zufallszahl == 3)
    {
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       digitalWrite (LED_PIN_4, HIGH);
       digitalWrite (LED_PIN_4, HIGH);
     }
     }
     //Nummer 4
     //Nummer 4
     if (ran == 4){
     if (zufallszahl == 4)
    {
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
     }
     }
     //Nummer 5
     //Nummer 5
     if (ran == 5){
     if (zufallszahl == 5)
    {
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       digitalWrite (LED_PIN_4, HIGH);
       digitalWrite (LED_PIN_4, HIGH);
  }
    }
   //Nummer 6
   //Nummer 6
   if (ran == 6){
   if (zufallszahl == 6)
  {
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_2, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_2, HIGH);
Zeile 286: Zeile 295:
</syntaxhighlight>
</syntaxhighlight>
|}
|}
'''4.''' Nun zum letzten Schritt der Programmierung. <br>
'''4.''' Zusätzlich sollen die LEDs nach dem Einschalten eine längere Leuchtdauer haben und erst ausgehen, wenn kein Taster gedrückt wird.<br>
Zwei Ereignisse müssen noch beachtet werden, eins, dass die LEDs länger leuchten.<br>
Fügen Sie hierfür in jeder if-Bedingung eine '''Verzögerung (delay)''' hinzu und setzen Sie im '''ELSE''' alle Pins auf LOW.<br>
Zweitens müssen die LEDs ausgehen, wenn kein Taster gedrückt wurde.<br>
⇒ [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Grundkenntnisse_Programmierung_(Pulsierende_LED)#delay() <code>'''delay();'''</code>] <br>
'''Tipp: ''' Hierfür wird ein <code>'''delay();'''</code> und <code>'''digitalWrite(Pin,Low);'''</Code> benötigt.<br>
⇒ [https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Grundkenntnisse_Programmierung_(Arduino_LED_W%C3%BCrfel)#digitalWrite() <code>'''digitalWrite(Pin,Low);'''</code>]
'''Quelltext 7: ''' <code>LED_Würfel.ino</code>
 
['''Quelltext 7: ''' <code>LED_Würfel.ino</code>]
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Lösung &thinsp;</strong>
| <strong>Lösung &thinsp;</strong>
|-
|-
|       
|       
<syntaxhighlight lang="C" style="border: none; background-color: #EFF1C1; font-size:14px">
<syntaxhighlight lang="C" style="border: none; background-color: #EFF1C1; font-size:small">
void loop()
{
  //Liest den Status des Tasters
  Button_state = digitalRead(BUTTON_PIN);
  if (Button_state == HIGH){
    //Randomize zwischen 1 und 6
    ran = random(7);
     //Nummer 1
     //Nummer 1
     if (ran == 1){
     if (zufallszahl == 1)
    {
       digitalWrite (LED_PIN_4, HIGH);
       digitalWrite (LED_PIN_4, HIGH);
       delay (time);
       delay (verzoegerung);
     }
     }
     //Nummer 2
     //Nummer 2
     if (ran == 2){
     if (zufallszahl == 2)
    {
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       delay (time);
       delay (verzoegerung);
     }
     }
     //Nummer 3
     //Nummer 3
     if (ran == 3){
     if (zufallszahl == 3)
    {
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       digitalWrite (LED_PIN_4, HIGH);
       digitalWrite (LED_PIN_4, HIGH);
       delay (time);
       delay (verzoegerung);
     }
     }
     //Nummer 4
     //Nummer 4
     if (ran == 4){
     if (zufallszahl == 4)
    {
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       delay (time);
       delay (verzoegerung);
     }
     }
     //Nummer 5
     //Nummer 5
     if (ran == 5){
     if (zufallszahl == 5)
    {
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       digitalWrite (LED_PIN_4, HIGH);
       digitalWrite (LED_PIN_4, HIGH);
       delay (time);
       delay (verzoegerung);
  }
    }
   //Nummer 6
   //Nummer 6
   if (ran == 6){
   if (zufallszahl == 6)
  {
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_2, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_2, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       delay (time);
       delay (verzoegerung);
   }
   }
   }
   }
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|}
|}


== '''Musterlösung''' ==
== Musterlösung ==
Sollte Ihr Code nicht ordnungsgemäß funktionieren, empfehle ich Ihnen, ihn anhand der Musterlösung zu überprüfen.
Sollte Ihr Code nicht ordnungsgemäß funktionieren, überprüfen Sie ihn anhand der Musterlösung.
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
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| <strong>Müsterlösung &thinsp;</strong>
| <strong>Müsterlösung &thinsp;</strong>
|-
|-
|
|
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//LED PINS
//LED PINS
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//TASTER PIN
//TASTER PIN
const byte BUTTON_PIN = 6;
const byte BUTTON_PIN = 6;
byte Button_state;
byte buttonState = 0;


/* Variablen deklarieren */
/* Variablen deklarieren */
unsigned long ran;        //Variable für Random Zahl zwischen 1 to 6
unsigned long zufallszahl = 0;        //Variable für Random Zahl zwischen 1 und 6
unsigned int time = 2000;    //Delay Zeit
unsigned int verzoegerung = 500;    //Delay Zeit


void setup ()
void setup ()
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{
{
   //Liest den Status des Tasters
   //Liest den Status des Tasters
   Button_state = digitalRead(BUTTON_PIN);
   buttonState = digitalRead(BUTTON_PIN);
   if (Button_state == HIGH){
 
    //Randomize zwischen 1 und 6
   if (buttonState == HIGH){
     ran = random(7);
 
     zufallszahl = random(7);   //Zufällig zwischen 1 und 6


     //Nummer 1
     //Nummer 1
     if (ran == 1){
     if (zufallszahl == 1)
    {
       digitalWrite (LED_PIN_4, HIGH);
       digitalWrite (LED_PIN_4, HIGH);
       delay (time);
       delay (verzoegerung);
     }
     }
     //Nummer 2
     //Nummer 2
     if (ran == 2){
     if (zufallszahl == 2)
    {
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       delay (time);
       delay (verzoegerung);
     }
     }
     //Nummer 3
     //Nummer 3
     if (ran == 3){
     if (zufallszahl == 3){
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       digitalWrite (LED_PIN_4, HIGH);
       digitalWrite (LED_PIN_4, HIGH);
       delay (time);
       delay (verzoegerung);
     }
     }
     //Nummer 4
     //Nummer 4
     if (ran == 4){
     if (zufallszahl == 4)
    {
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       delay (time);
       delay (verzoegerung);
     }
     }
     //Nummer 5
     //Nummer 5
     if (ran == 5){
     if (zufallszahl == 5)
    {
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       digitalWrite (LED_PIN_4, HIGH);
       digitalWrite (LED_PIN_4, HIGH);
       delay (time);
       delay (verzoegerung);
  }
    }
   //Nummer 6
   //Nummer 6
   if (ran == 6){
   if (zufallszahl == 6)
  {
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_1, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_2, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_2, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       digitalWrite (LEDS_PIN_3, HIGH);
       delay (time);
       delay (verzoegerung);
   }
   }
   }
   }
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</syntaxhighlight>
|}
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Quelle: [https://www.instructables.com/Arduino-Led-Dice/ Link]   
[https://www.instructables.com/Arduino-Led-Dice/ Quelle]   


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Aktuelle Version vom 12. September 2023, 07:07 Uhr

Abb. 1: LED Würfel

Autor: Justin Frommberger

Ablaufplan

  1. Betrachten Sie die Abbildung 1 und lesen sich anschließend die Aufgabenstellung durch.
  2. Überprüfen Sie, ob alle Materialien von der Materialliste vorhanden sind.
  3. Lesen Sie sich "Vorab wichtig zu wissen" durch.
  4. Bauen Sie mit der Abbildung 3 die Schaltung für das Projekt auf.
  5. Überprüfen Sie, ob alle benötigten Programme installiert sind.
  6. Starten Sie mit der Programmierung vom Projekt.

Aufgabenstellung

Entwickeln Sie ein Projekt, das sich mit der Konstruktion und Herstellung eines eigenen Würfels befasst.

  • Bei Betätigung des Tasters sollen die entsprechenden LEDs aufleuchten, um die gewürfelte Zahl darzustellen.
  • Die gewürfelte Zahl wird zufällig, zwischen 1 und 6, generiert.

⇒ Für den Fall, dass kein Arduino zur Verfügung steht oder Materialien nicht vorhanden sind. Kann dieser webbasierter Arduino Emulator verwendet werden. [klicken]

Benötigte Materialien

Tabelle 1: Materialliste
Nr. Anz. Beschreibung Bild
1 Funduino Arduino UNO R3
1 Typ 2
1 Steckbrett
18+ Jumperkabel, männlich/männlich
7 LED beliebige Farbe
8 Widerstand
120 Ω
1 Taster

Vorab wichtig zu wissen

LED

Abb. 2: LED
  • Die LED (Light Emitting Diode) hat zwei Anschlüsse: einen positiven Anschluss (+) und einen negativen Anschluss (-).
  • Der positive Anschluss wird als Anode bezeichnet und der negative Anschluss als Kathode (siehe Abbildung 2).
  • Wenn die LED richtig angeschlossen ist und eine ausreichende Spannung anliegt, leuchtet sie auf.
  • Wenn nicht, kann es sein, dass + und - vertauscht wurde. Dies kann zu potenziellen Schäden führen.


Beachten Sie, dass LEDs eine begrenzte Vorwärtsspannung haben und einen geeignete Vorwiderstand benötigen.

  • Zur Begrenzung des Stromflusses und Vermeidung von Schäden durch Überstrom

Arduino Uno R3

Der Arduino besitzt unterschiedliche Schnittstellen. Er kann nur  5 Volt ausgeben oder annehmen.
Die  5 V können über eine PWM Schnittstelle angepasst werden.

Steckbrett

Erklärung zum Arbeiten mit einem Steckbrett [klicken]

Aufbau Schaltung

Abb.3 Schaltung

Bevor mit der Programmierung begonnen werden kann, muss die Schaltung wie in Abbildung 3 aufgebaut werden.

Wichtig: Die Widerstände befinden sich an der kurzen Seite der LED (Minus).

Programmierung

Benötigtes Programm

Laden Sie die aktuellste Version der Arduino IDE herunter. [klicken]
Beachten Sie, die richtige Version für deinen PC auszuwählen (siehe Abbildung 4).

Abb. 4: ArduinoIDE



Erstellen der Arduino Datei

Starten Sie das Programm Arduino IDE.
Sobald das Programm gestartet ist, öffnen Sie ein neues Projekt und speichern es anschließend.
Stellen Sie sicher, dass Ihr Arduino über ein Kabel mit dem Computer verbunden ist.

  • Wichtig: Unter jeder Anleitung ist ein Beispiel vorhanden, das durch Klicken auf "Ausklappen" sichtbar wird.

⇒ Überprüfen Sie, ob das richtige Board ausgewählt wurde.

⇒ Überprüfen Sie, ob der richtige Port ausgewählt wurde.

  • Die Port Nummer ist für jede Schnittstelle anders, beachten Sie den Namen, der in Klammern angegeben ist (Arduino Uno).

Start der Programmierung

Es ist wichtig, die [Programmierrichtlinien] beim Programmieren einzuhalten.

Wenn Sie Fragen zur Programmierung haben, finden Sie die Antworten in den [Grundkenntnissen].


Initialisierung (Zuweisung)

Für das Projekt ist es erforderlich, zunächst einige Variablen und Pins zu initialisieren.
Alle Pins können am Arduino oder in Abbildung 3 abgelesen werden. Beachten Sie, dass einige LEDs zu zweit initialisiert werden.

  1. Pin 7-10 wird den LEDS zugewiesen.
  2. Der Button erhält den Pin 6.
  3. Eine Variable zum Speichern, ob der Button betätigt wurde.
  4. Eine Variable zum Speichern, einer zufälligen Zahl.
  5. Eine Konstante Variable zum Speichern eines Delays.

[Quelltext 1: LED_Würfel.ino]


PINS festlegen

Nachdem Initialisieren der Variable müssen die Pins als OUTPUT oder INPUT deklariert werden.
Hierfür werden die Funktionen pinMode(LED,OUTPUT); und pinMode(LED,INPUT); benötigt.
pinMode();

[Quelltext 2: LED_Würfel.ino]


Random Zahl erstellen

Um eine zufällige Zahl zu erhalten, ist es erforderlich, eine spezielle Funktion hinzuzufügen, um sicherzustellen, dass der Wert tatsächlich zufällig ist.
randomSeed();

[Quelltext 3: LED_Würfel.ino]


if-Bedingung mit Funktionen

Folgende Schritte sind erforderlich, um die gewürfelte Zahl anzuzeigen:

  • Verwende eine if-Bedingung, die bei der Zahl 1 eine einzelne LED einschaltet, bei der Zahl 2 zwei LEDs und so weiter.
  • Nutzen Sie den Taster zum Starten des Programmes.

1. Starte mit der Programmierung des Tasters.
Der Taster muss ausgelesen und in einer Variable abgespeichert werden.
Variable = digitalRead(buttonPin);

[Quelltext 4: LED_Würfel.ino]

2. Wenn der Taster gedrückt wird, wird die zufällig gewählte Zahl generiert.
randomSeed();

[Quelltext: 5 LED_Würfel.ino]

3. Folglich müssen die if-Bedingungen für die Zahlen 1 bis 6 programmiert werden.
Beachten Sie, dass der Button vorher gedrückt werden muss.
digitalWrite();
if-Bedingung() { }

[Quelltext 6: LED_Würfel.ino]

4. Zusätzlich sollen die LEDs nach dem Einschalten eine längere Leuchtdauer haben und erst ausgehen, wenn kein Taster gedrückt wird.
Fügen Sie hierfür in jeder if-Bedingung eine Verzögerung (delay) hinzu und setzen Sie im ELSE alle Pins auf LOW.
delay();
digitalWrite(Pin,Low);

[Quelltext 7: LED_Würfel.ino]

Musterlösung

Sollte Ihr Code nicht ordnungsgemäß funktionieren, überprüfen Sie ihn anhand der Musterlösung.

Quelle



→ zurück zum Hauptartikel: BA: Arduino-Projekte für die Lehre