Programmierung eines Arduino µC in der Programmiersprache C++ (modulare Workshopreihe)

Was werden Sie lernen?

Der 4-Stunden-Grundlagen-Workshop wird Sie in die Lage versetzen, kleine Programme in der Programmiersprache C++ (auch: Cpp) mit Hilfe einer kostenlosen Software zu programmieren. Im Aufbaukurs und im Expertenkurs werden Ihre Kenntnisse vertieft und Sie lernen weitere Befehle kennen.

Modularer Aufbau unserer Workshops:

Wir bieten unterschiedliche Workshops, um C++ mit der Arduino IDE zu programmieren:

• Für 1 älteres Schulkind in Begleitung eines bevollmächtigten Erwachsenen eignet sich ein 3-Stunden-Workshop mit µC-Grundlagen-Programmierung. (Für jüngere Schulkinder bieten wir einen 1,5-Stunden-Elektronikkurs ohne Programmierung, an dem Sie auch online mit mehreren Personen teilnehmen können. Informieren Sie sich hierzu bitte auf unserer Internetseite institut.lu)
• Für Erwachsene bieten wir µC-Programmierungs-Workshops als Modul Grundkurs (halbtags), Aufbaukurs (halbtags) und Expertenkurs (ganztags) an. Diese Workshops sind aufgrund der Dauer für Kinder nicht geeignet.

Sie brauchen kein eigenes Material - alles wird beigestellt!

Jeder Person wird ein eigener kleiner Arbeitsplatz für die Dauer des Workshops zur Verfügung gestellt.
Dieser besteht aus einem Steckbrett (Breadboard), verschiedenen LEDs, Kabel und weiterer Hardware. Zur Programmierung des µC werden Ihnen zusätzlich ein komplett eingerichteter Laptop mit Software und allen benötigten Treibern sowie ein Mikrocontroller (µC) beigestellt.

Alle Projekte werden am Beamer mit Steckplan und Cpp-Programm vorgestellt. So können Sie selbst jeden einzelnen vorgestellten Schritt auf dem Steckbrett nachbauen und ggf. programmieren. Löten ist nicht erforderlich!

Aufbau:

Sie erhalten zunächst eine Kurzeinweisung über Elektronik / Elektrik und die benutzen Bauteile.
Nach einer Vorstellung der benötigten Befehle über Beamer können Sie direkt mit der Programmierung beginnen.

Nachdem Sie das Programm erstellt und eingelesen haben und die LEDs verkabelt haben, sehen Sie schon nach kurzer Zeit Ihre Erfolge!

Gerne stellen wir Ihnen auf Wunsch Mikrocontroller, Kabel, Widerstände, Taster, LEDs usw. zum Mitnehmen gegen einen Unkostenbeitrag zusammen, damit Sie zu Hause weiter experimentieren können.

Unterricht:

Unsere Kursleiter sind ausschließlich ausgebildete Fachkräfte (Meister und Ingenieure) mit langjähriger Berufserfahrung.
Um Ihnen ein effektives Lernen zu gewährleisten unterrichten wir in Kleingruppen.

Einen Überblick über die bisher durchgeführten Projekte erhalten Sie auf unserer Internetseite htpps://institut.lu/diy-projekte/ oder als Video in unserer Galerie https://institut.lu/galerie/.

Unterrichtssprache:

Der Kurs wird hauptsächlich auf Deutsch angeboten. Um dem Kurs folgen zu können, sind minimale Grundkenntnisse (Anfängerniveau) der deutschen Sprache ausreichend. Sie können Ihre Fragen auch auf Französisch, Englisch und Luxemburgisch stellen.

Die Programmiersprache C++ ist Sprachenunabhängig. Englischkenntnisse sind nicht erforderlich.

Wir arbeiten mit der für den Menschen ungefährlichen Niederspannung (über USB-Stecker vom Laptop mit 5V) nach der Methode Learning-by-doing unter fachkundiger Anleitung.

Es gibt immer Teilnehmer oder Gruppen, die bereits Vorkenntnisse haben oder einfach schneller sind als andere. Deshalb halten wir optionale Aufgaben bereit.
Nach einer kurzen theoretischen Einführung lernen Sie…

… im 3 Stunden-Workshop mit µC-Programmierung:

• Verschiedene Leuchtdioden (LEDs) aus dem sichtbaren und dem nicht-sichtbaren Bereich mit Vorwiderstand auf einem Steckbrett (Breadboard) zu verkabeln.
• Einen Mikrocontroller (auch: Mikroprozessor oder Board, Miniboard) vom Typ „Uno“ oder „Nano“ über die Entwicklungsumgebung Arduino® IDE (englisch: Integrated Development Environment) zu programmieren.
• Den Mikrocontroller (µC) mit der Arduino-IDE® zu verbinden und das Programm auf das Board zu übertragen.
• LEDs mit dem µC gesteuert ein- und auszuschalten (Software-Schalter).
• Optional: Aufbau und Anschluss einer RGB-LED
• LEDs über den µC mit einer Zeitfunktion regelmäßig blinken zu lassen.
• LEDs über den µC mit einer Zufallsfunktion flackern zu lassen.
• LEDs über den µC abwechselnd ein- und auszuschalten (z.B. einfache Ampel mit Zeitfunktion)

… zusätzlich im 4-Stunden-Grundkurs (halbtags):

• LEDs über den µC durch Pulsweitenmodulation (PWM) zu dimmen.
• Die Funktion eines Photowiderstands kennen, ihn zu verkabeln, die Werte auszulesen und über einen Monitor darzustellen.
• Eine Bedingung zu programmieren, so dass z.B. LEDs bei Dunkelheit eingeschaltet und bei ausreichend Helligkeit über den µC ausgeschaltet werden (Straßenbeleuchtung)
• Optional: Aufbau und Anschluss einer RGB-LED

… zusätzlich im 4-Stunden-Aufbaukurs (halbtags):

• Bibliotheken (Module, Unterprogramme) zu verstehen und einzubinden.
• Die Funktion eines Ultraschallsensors kennen und ihn über den µC als Abstandsmesser auszulesen.
• Eine 8×8-Matrix zu erstellen und zu programmieren.
• Optional: Darstellung einer BCD-Uhr auf der 8×8-Matrix
• Eine Bedingung zu programmieren, so dass z.B. ab einem bestimmten Abstand des Ultraschallsensors die 8×8-Matrix unterschiedliche Werte/Symbole zeigt.

… zusätzlich im 8-Stunden-Expertenkurs (ganztags):

• Ein Farberkennungsmodul selbst zu erstellen (ohne Bibliotheken)
• Ein Anzeigemodul (LCD- oder OLED-Monitor) zu programmieren und Bibliotheken einzubinden.
• Die Funktion eines Servomotors und dessen Programmierung.
• Einen Schrittmotor mit Treibermodul und Spannungsversorgung zu verkabeln und zu programmieren.
• Den Einsatz und die Programmierung einer Folientastatur oder einer Fernbedienung

weitere optionale Aufgaben sind z.B.:

• Eine 7-Segment-Anzeige mit oder ohne Bibliothek zu programmieren
• Einsatz eines Potentiometers als variablen Widerstand.
• Farbwechsel und PWM bei einer RGB-LED
• Ampelschaltung mit Tasteranforderung (Fußgängerampel)
• Farbwechsel und PWM bei einer RGB-LED