Kursbeschreibung: Einführung zu den Themen ESP32 - Arduino - TXT - u.A.

Die Welt der Microcontroller ist spannend und vielseitig - und mit den richtigen Tools und Kenntnissen kannst du eigene Projekte zum Leben erwecken! In dieser Einführung tauchen wir in die Programmierung von Microcontrollern ein, mit besonderem Fokus auf die grafische Programmierumgebung Ardublock3 und RoboPro (Coding).

Hier ist eine Vorschau auf die Themen:

Arduino - Der Klassiker für Einsteiger

Einrichtung und Erkunden der Entwicklungsumgebung Ardublock3. Grundlagen der Arduino-Programmierung (Sketch, Pins, Bibliotheken). Einfache Projekte: LED-Blinking, Temperaturmessung, Motorensteuerung. Erweiterung mit Shields und Sensoren. 

ESP32 - Der Alleskönner für IoT-Projekt

Einrichtung und Erkunden der Entwicklungsumgebung Ardublock3. Programmierung für IoT-Anwendungen: Daten sammeln, ins Internet senden und smarte Geräte steuern. Beispielprojekt: ESP32 als Webserver oder für die Fernsteuerung von Geräten. Fortgeschrittene Anwendungen: WLan & Bluetooth Kommunikation zwischen mehreren Arduinos oder mit anderen Geräten.

TXT von fischertechnik

Einführung in das TXT System und seine Funktionen. Programmierung mit der ROBOPro-Software. Praktische Beispiele: Steuerung von Motoren, Sensoren und LEDs. Integration in Automatisierungsprojekte und Robotik.

Vernetzung und Kombination der Systeme

Wie du TXT, ESP32 und Arduino in einem Projekt kombinieren kannst. Datenübertragung zwischen den Controllern (z. B. über Serial oder I2C).

Tipps und Tricks für erfolgreiche Projekte

Fehlerbehebung und Debugging. Inspiration für eigene Projekte: Vom smarten Hühnerstall bis hin zu autonomen Robotern.

Egal, ob du ein Anfänger bist oder bereits ein wenig Erfahrung hast - dieses Thema bietet dir das nötige Wissen, um deine Ideen in die Tat umzusetzen.

Voraussetzungen: Grundlegende Computerkenntnisse. Eigener Laptop mit installierter Software (kostenlose Versionen verfügbar) ist von Vorteil, aber nicht zwingend erforderlich.

Zielgruppe: Schüler:innen, Künstler:innen, Erfinder:innen und alle, die sich für Microcontroller interessieren.

Tauche ein in die Welt der Programmierung ein und bringe deine Ideen in der Off- und OnlineWelt zum laufen!

 

Was ist ein Mikrocontroller ?

Ein Mikrocontroller (engl. Microcontroller, abgekürzt MCU) ist ein kompakter integrierter Schaltkreis, der einen Prozessor, Speicher und Peripheriefunktionen auf einem einzigen Chip vereint. Mikrocontroller werden in eingebetteten Systemen eingesetzt, um spezifische Aufgaben zu steuern und zu automatisieren. Sie sind in vielen elektronischen Geräten wie Haushaltsgeräten, Autos, Industriemaschinen, medizinischen Geräten und IoT-Geräten (Internet of Things) zu finden.

Hauptkomponenten eines Mikrocontrollers:

  1. Prozessor (CPU):

    • Führt Programmanweisungen aus.

    • Kann je nach Modell 8-Bit, 16-Bit oder 32-Bit sein.

  2. Speicher:

    • Flash-Speicher: Speichert das Programmcode.

    • RAM: Temporärer Speicher für Daten während der Ausführung.

    • EEPROM: Speichert Daten, die auch nach dem Ausschalten erhalten bleiben.

  3. Peripherie:

    • Eingabe/Ausgabe-Ports (GPIO): Zum Anschluss von Sensoren, LEDs, Schaltern usw.

    • Timer/Zähler: Für zeitgesteuerte Aufgaben.

    • Analog-Digital-Wandler (ADC): Wandelt analoge Signale (z. B. von Sensoren) in digitale Werte um.

    • Kommunikationsschnittstellen: UART, SPI, I2C, USB, CAN usw. für die Kommunikation mit anderen Geräten.

    • PWM (Pulsweitenmodulation): Zur Steuerung von Motoren oder LEDs.

  4. Taktgeber:

    • Ein interner oder externer Oszillator, der die Taktrate für die CPU und Peripherie liefert.

Beliebte Mikrocontroller-Familien:

  • AVR (z. B. ATmega-Serie, verwendet in Arduino-Boards)

  • ARM Cortex-M (z. B. STM32, ESP32)

  • PIC (von Microchip)

  • ESP8266/ESP32 (mit integriertem Wi-Fi für IoT-Anwendungen)

  • Raspberry Pi Pico (mit RP2040-Chip)

Anwendungsbereiche:

  • Haushaltsgeräte: Waschmaschinen, Mikrowellen, Kühlschränke.

  • Automobilindustrie: Steuerung von Motoren, Airbags, Infotainment-Systemen.

  • Industrielle Automatisierung: Robotersteuerung, Sensordatenverarbeitung.

  • IoT-Geräte: Smart Home, Wearables, Umweltüberwachung.

  • Medizinische Geräte: Blutdruckmessgeräte, Insulinpumpen.

Programmierung von Mikrocontrollern:

Mikrocontroller werden in der Regel in C oder C++ programmiert, manchmal auch in Assembly oder höheren Sprachen wie MicroPython. Entwicklungsumgebungen (IDEs) wie Arduino IDE, STM32CubeIDE oder PlatformIO werden häufig verwendet.

Vorteile von Mikrocontrollern:

  • Kompaktheit: Alles auf einem Chip.

  • Energieeffizienz: Ideal für batteriebetriebene Geräte.

  • Kostengünstig: Geringe Herstellungskosten.

  • Echtzeitfähigkeit: Schnelle Reaktion auf Eingaben.

Mikrocontroller sind das Herzstück vieler moderner Technologien und spielen eine Schlüsselrolle in der digitalen Transformation und Automatisierung.