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Freifach Programmieren
In diesem Kurs werden die Grundlagen von C++ vermittelt, mit Fokus auf die Anwendung mit der Arduino-IDE. Damit werden dann Elektronik-Experimente mit Arduino und/oder ESP32 programmiert.
Ziel ist es, bis vor den Herbstferien so weit mit C++ vertraut zu sein, damit erste Elektronik-Experimente angegangen werden können.
Sammlung von Tutorials und Dokumentation:
- Tutorials: http://ewla.de/dozent/cpp/cpp7.pdf
- Dokumentation: http://www.cplusplus.com/reference/
Assembler und Hacking (Stackoverflow)
Roborobo-Fernbedienung / Ivobot
* RoboRobo-Fernbedienung: roborobo Arduino Library (Sketch → Add Library → Add .zip) * IvoBot:
- Seite der BU2 2017 Beschreibung und Source-Code zum Ivobot
Lektion 10 (Freitag 9. November 2018)
Potentiometer auslesen
Ein Potentiometer hat normalerweise 3 Anschlüsse. Der Widerstand zwischen 1. und 3. Anschluss ist konstant (z.B. 10k$\Omega$). Der Widerstand zwischen 1. und 2. Anschluss kann stufenlos geregelt werden, zwischen 0 und dem Gesamtwiderstand.
Typischerweise wird zwischen 1. und 3. Anschluss 5V angelegt und die Spannung am 2. Anschluss gemessen. Diese variiert dann stufenlos zwischen 0V und 5V, vorausgesetzt, es kann (praktisch) kein Strom über Anschluss 2 abfliessen.
Der 2. Anschluss wird am Arduino an einen der “Analog-Ports” angeschlossen, A0 bis A5. Die Spannung kann mit 10 Bit Auflösung ausgelesen werden mit
int wert = analogRead(A0);
Man erhält einen Wert zwischen 0 (0V) und 1023 (5V).
Hardware PWM
Der Arduino kann Hardware ein PWM-Signal erzeugen, und zwar auf den Pins 3, 5, 6, 9, 10, 11.
Mit einer Auflösung von 8 Bit kann das Signal wie folgt gesteuert werden:
// im setup(): pinMode(3, OUTPUT); // sonst wo: analogWrite(3, 127); // Halbe Kraft voraus... 0 heisst augeschaltet, 255 eingeschaltet
Mögliche Aufgaben
- Steuerung der Helligkeit einer LED
- Steuerung der Motorengeschwindigkeit.
Lektion 7 (Freitag 26. Oktober 2018)
Debugging. Im Setup
Serial.begin(115200)
Im Code:
Serial.print(i); Serial.print(" ist "); Serial.println(j);
Die Ausgabe unter Tools → Serial Monitor (Ctrl-Shift-M) anschauen.
Lektion 6 (Freitag 28. September 2018)
LEDs dimmen mit PWD (Pulsweitenmodulation).
Idee. Ganz schnell ein- und ausschalten. Zeit, während der die LED eingeschaltet ist variieren.
Lektion 5 (Freitag 14. September 2018)
Installation der Arduino-IDE:
- https://www.arduino.cc/en/Main/Software (Windows-Installer auf den eigenen Geräten, zip-Datei auf den Schulcomputern)
- Auf den Schulcomputern einen Ordner auf C:\ anlegen und die IDE darin entpacken.
int ports[] = {12,11,10}; int num = sizeof(ports)/sizeof(int); // Anzahl Elemente void setup() { // put your setup code here, to run once: for (int i=0; i<num; i++) { pinMode(ports[i], OUTPUT); } } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: for (int i=0; i<num; i++) { digitalWrite(ports[i], HIGH); delay(100); // 100ms warten digitalWrite(ports[i], LOW); } delay(500); }
Lektion 4 (Freitag 7. September 2018)
Arrays
// Nur für kleine Arrays! int zahlen[10]; // Variablenname ist Plural! zahlen[0]=2; // Erstes Element Index 0 zahlen[9]=42; // Letztes Element hat Index Länge -1 // Für grosse Arrays: int grenze = 10000000; // Bis **ohne** diese Grenze! bool* prim = new bool[grenze]; // kein new ohne delete! delete[] prim; // Speicher wieder freigeben
Sieb von Erathostenes
Lektion 3 (Freitag 31. August 2018)
Wahrheitswerte ''true'' und ''false'': Datentyp ''bool''
Das Ergebnis eines Vergleichs (z.B. mit ==, !=, <, >, etc. ist ein Wahrheitswert true
oder false
. Diese Werte können in einer Variable mit Typ bool gespeichert werden.
bool gleich; gleich = (42==6*7); if (gleich) { // Gleicher effekt wie gleich==true cout << "gleich ist wahr: " << gleich << endl; } else { cout << "gleich ist falsch: " << gleich << endl; }
Hinweis: Werden andere Typen als bool interpretiert, ist alles wahr, was nicht Null ist. Wird ein bool als Zahl interpretiert, kommt 0 (für false) oder 1 (für true) heraus.
Primzahlen ausgeben
Schreiben Sie ein Programm, das alle Primzahlen bis zu einer gegebenen Grenze ausgibt.
Sieb von Eratosthenes
Ein bool könnte mit einem einzigen Bit dargestellt werden. Tatsächlich werden aber meistens 1 Byte (8 Bits) Speicher dafür reserviert. In einem ersten Schritt wird ein Array von bool reserviert:
int n = 10000; // Obere Grenze bool prim[n]; // prim (true/false) // Initialisierung for (int i=0; i<n; i++) { prim[i]=true; } // Spezialfälle prim[0] = false; prim[1] = false; int wegmit=2; // Erste Primzahl zum rausstreichen while (wegmit*wegmin<n) { // Bis zur Wurzel von n // TODO: Alle Vielfachen von wegmit wegstreichen // TODO: Nächste Primzahl im Array bestimmen. }
Lektion 2 (Freitag 24. August 2018)
For-Schleife
for(INITIALISIERUNG; BEDINGUNG VOR DER SCHLAUFE; AKTION NACH DER SCHLAUFE) { // Dinge, die wiederholt werden }
Typischerweise sieht eine For-Schleife so aus:
for (int i=0; i<100; i++) { // Tu was mit i } // ACHTUNG: i existiert hier nur in der Schleife und nicht ausserhalb!
Spezialfälle
for(;;) { // Endlosschleife } // Das sollte man nie so schreiben, sondern wie? for (int i=0, j=0; i<10; i+=(j==9?1:0), j=(j+1)%10) { cout << i << ", " << j << endl; } // Besser: for (int i=0; i<10; i++) { for (int j=0; j<10; j++) { cout << i << ", " << j << endl; } }
Code lesen
Was macht das folgende Programm?
#include <iostream> using namespace std; int main() { for (int i=0; i<32; i++) { if (i % 3 == 0) { cout << "Dreierzahl" << endl; } else { cout << i << endl; } } return 0; }
FizzBuzz
Schreiben Sie ein Programm, das die Zahlen von 0 bis und mit 31 ausgibt. Anstelle jeder Zahl, die durch 3 teilbar ist, soll “Fizz” ausgegeben werden, anstelle jeder Zahl, die durch 5 teilbar ist, soll “Buzz” ausgegeben werden. Ist die Zahl sowohl durch 3 als auch durch 5 teilbar, soll “FizzBuzz” ausgegeben werden.
}
Kontrollstukturen
if, for, while, break
Verifizieren Sie die ersten 8 Einträge der Tabelle auf https://primes.utm.edu/howmany.html