JOY-IT ARD MEGA2560 KIT Instructions

MEGA2560

Mikrocontroller Lernset

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Pascalstr. 8 47506 Neukirchen-Vluyn

ME

1. INHALTSVERZEICHNIS

1. Inhaltsverzeichnis

2. Allgemeine Informationen

3. Sowareinstallation

4. Widerstände

5. Lektionen

1. Lektion : Hallo Welt

2. Lektion : Blinkende LED

3. Lektion : PWM Lichtkontrolle

4. Lektion : Ampellichter

5. Lektion : LED Jagd-Eekt

6. Lektion : Tastengesteuerte LED

7. Lektion : Responder Experiment

8. Lektion : Aktiver Summer

9. Lektion : Passiver Summer

10. Lektion : Analogwert auslesen

11. Lektion : Fotowiderstand

12. Lektion : Flammensensor

13. Lektion : Tilt-Sensor

14. Lektion : 1-Zier LED Segment Anzeige

15. Lektion : 4-Ziern LED Segment Anzeige

16. Lektion : LM35 Temperatursensor

17. Lektion : 74HC595 Schieberegister

18. Lektion : RGB LED

19. Lektion : Infrarot Fernbedienung

20. Lektion : 8x8 LED Matrix

6. Sonstige Informationen

7. Support

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1. ALLGEMEINE INFORMATIONEN

Sehr geehrter Kunde,

vielen Dank, dass Sie sich für unser Produkt entschieden haben. Im
Folgenden zeigen wir Ihnen, was bei der Inbetriebnahme und der
Verwendung zu beachten ist.

Sollten Sie während der Verwendung unerwartet auf Probleme stoßen,
so können Sie uns selbstverständlich gerne kontaktieren.

Technische Daten

Unser Board ist ein hochwertiger Nachbau und kompatibel mit dem
Arduino Mega 2560. Es handelt sich aber ausdrücklich nicht um einen
originalen Arduino.
Das Mega 2560 ist das richtige Mikrocontrollerboard für die, die schnell
und unkompliziert in die Programmierwelt einsteigen wollen. Dieses Set

führt Sie durch eine Vielzahl von Projekten. Sein ATMega2560-

Mikrocontroller bietet Ihnen genügend Leistung für Ihre Ideen und
Projekte. Er ist 101,52 x 53,3 mm groß und besitzt mit 54 digitalen
Ein- und Ausgängen und 16 analogen Eingängen, viele Verbindungsmög­lichkeiten.

Model ard_Mega2560R3

Mikrocontroller ATMega2560

Eingangsspannung 7 - 12 V

Maximale Eingangsspannung 6 - 20 V

Digitale IO 54 (14 mit PWM)

Analoge IO 16

DC Strom IO 40 mA

DC Strom 3,3 V 50 mA

Speicher 256 kB (8 kB für Bootloader)

SRAM 8 kB

EEPROM 4 kB

Clock Speed 16 MHz

Abmessungen 101,52 x 53,3 mm

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Anschlussbelegung

Spannungsregler

USB-B-Port

ICSP für USB

AREF

GND

PWM
Schnittstelle

TXO

RXO

Kommunikations­schnittstelle

Digitale

I/O Pins

Analoge
Eingänge

Energieversorgung

Reset

IOREF

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3. SOFTWAREINSTALLATION

Damit man mit der Programmierung des Joy-IT ard_Mega2560R3 begin-

nen kann, muss vorab auf dem Computer, der für das Programmieren
verwendet wird, eine Entwicklungsumgebung, sowie die Treiber für das
zugehörige Betriebssystem, installiert werden.

Als Entwicklungsumgebung bietet sich die Arduino DIE an (welche Sie

hier zum Download finden), die von dem Arduino Hersteller als

OpenSource Soware unter der GPLv2 veröentlicht wurde, die sich vom
Konzept und Aufbau an Einsteiger richtet.
Diese ist vollständig kompatibel zum Joy-IT ard_Mega2560R3 und bein­haltet neben der Programmierumgebung auch die benötigten Treiber,
um direkt loslegen zu können.

Nach der Installation der Soware, muss das entsprechende Mikrocon­trollerboard in der Programmierumgebung eingerichtet werden. Hierzu

befolgen Sie die folgenden zwei Schritte:

1. Unter

Werkzeuge → Board

muss

Arduino/Genuino Mega or Mega

2560

ausgewählt sein.

2. Unter

Werkzeuge → Port

wählen Sie dann den Port aus, der mit

Arduino/Genuino Mega or Mega 2560

gekennzeichnet ist.

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4. WIDERSTÄNDE

In diesem Set befinden sich drei verschiedene Widerstände 220 Ω, 1 kΩ

und 10 kΩ. Auf Widerständen befindet sich eine Farbcodierung mit
welcher man den Widerstand berechnen oder erkennen kann, wenn man
diesen nicht mittels eines Multimeters nachmessen kann.
In diesem Kapitel lernen Sie wie Sie dies Widerstände berechnen können
um die folgenden Lektionen besser durchführen zu können, denn Sie
müssen die verschiedenen Widerstände identifizieren können um die Auf­bauten korrekt nachzubauen.

Zunächst muss man die Anzahl der Ringe auf den Widerstand erfassen,
denn Widerstände können vier oder fünf Ringe besitzen. In diesem Set
besitzen die Widerstände 5 Ringe, wodurch der Widerstandswert genauer
angegeben ist als bei 4 Ringen.
Nun muss festgestellt werden, welcher Ring der erste ist. Dieser lässt sich
dadurch erkennen, dass dieser weiter weg vom Körperende ist.

Man kann nun den Widerstandswert mittels einer Formel berechnen. Bei

5 Ringen dienen die ersten 3 Ringe als Widerstandszähler und der vierte
als Multiplikator, was den gesamten Widerstandswert berechnet. Der
füne Ring ist dabei der Toleranzring, welcher die Abweichung des
Widerstandswerts angibt. Bei vier Ringen fällt der dritte Ring weg als
Widerstandszähler und dient dann als Multiplikator. Der vierte Ring ist
dann als folge der Toleranzring.

Die Ringe besitzen einen bestimmten Farbcode, wo jede Farbe einen
bestimmten Wert besitzt. Im folgenden sehen Sie die Farbtabelle bei 5
Ringen:

1. Ring 2.Ring 3. Ring 4. Ring

(Multiplikator)

5. Ring

(Toleranz)

Ringfarbe

Schwarz 0 0 0 - -

Braun 1 1 1 x 10 1 %

Rot 2 2 2 x 100 2%

Orange 3 3 3 x 1.000 -

Gelb 4 4 4 x 10.000 -

Grün 5 5 5 x 100.000 0,5 %

Blau 6 6 6 x 1.000.000 0,25 %

Violett 7 7 7 x 10.000.000 0,1 %

Grau 8 8 8 - -

Weiß 9 9 9 - -

Gold - - - x 0,1 5 %

Silber - - - x 0,01 10 %

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Betrachten wir nun unsere Widerstände lassen sich diese schnell
berechnen. Beginnen wir mit dem 220 Ω Widerstand.

1. Ring:
Rot : 2

2. Ring:
Rot : 2

3. Ring:
Schwarz : 0

4. Ring (Multiplikator):
Schwarz : -

5. Ring (Toleranz):
Braun : 1 %

Durch die Widerstandszähler ergibt sich die Zahl 220. Dadurch das der
Multiplikator keinen Wert besitzt, kann der Widerstand auf 220 Ω be­stimmt werden mit einer Toleranz von 1 %, welcher dieser Widerstand
abweichen kann.

1. Ring:

Braun : 1

2. Ring:
Schwarz : 0

3. Ring:
Schwarz : 0

4. Ring (Multiplikator):
Braun : x 10

5. Ring (Toleranz):
Braun : 1 %

Die ersten drei Ringe ergeben den ersten Wert von 100, welcher mittels
dem Multiplikator (x 10) auf den Widerstandswert von 1000 Ω berechnet
wird. Dies kann auch in 1 kΩ umgerechnet werden. Also besitzt dieser
Widerstand einen Widerstandswert von 1 kΩ mit einer Toleranz von 1 %.

1. Ring:
Braun : 1

2. Ring:
Schwarz : 0

3. Ring:
Schwarz : 0

4. Ring (Multiplikator):
Rot : x 100

5. Ring (Toleranz):
Braun : 1 %

Die ersten drei Ringe ergeben wieder den ersten Wert von 100. Mittels
dem Multiplikator von x 100 ergibt sich der Widerstandswert von 10.000
Ω, welcher sich in 10 kΩ umrechnen lässt. Auch dieser Widerstand hat
wieder eine Toleranz von 1 %.

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5. LEKTIONEN

Lektion 1 : Hallo Welt

Wir beginnen mit etwas simplem. Für dieses Projekt benötigt man nur die
Platine und ein USB Kabel, um die Lektion zu starten. Dies ist ein
Kommunikationstest für deinen Mega2560 und deinen PC, sowie ein
grundlegendes Projekt für Ihren ersten Versuch in der Arduino Welt!

Nachdem die Installation der Treiber abgeschlossen ist, lass uns die
Arduino Soware önen und einen Code verfassen, welcher es dem
Mega2560 ermöglicht

Hallo Welt!

unter deiner Anweisung anzuzeigen.
Natürlich kannst du auch einen Code verfassen, welcher den Mega2560
ohne Anweisung wiederholt

Hallo Welt!

ausgeben lässt. Ein simple
if()-Anweisung wird dies übernehmen. Wir können die LED an Pin 13
anweisen, erst zu blinken und anschließend

Hallo Welt!

anzuzeigen,

nachdem der Arduino den Befehl dazu bekommt.

int val; // Definiert die variable “Val”
int ledpin=13; // Definiert digitales Interface 13

void setup() {

Serial.begin(9600);
// Setzt die Baudrate auf 9600 um der Konfiguration der Software zu

//entsprechen. Wenn es mit einem bestimmten Gerät verbunden ist,

//muss die Baudrate übereinstimmen.

pinMode(ledpin,OUTPUT);

// Bestimmt den Digital Pin 13 als Ausgang. Wenn I/O Ports an

// einem Arduino verwendet werden, wird diese Konfiguration immer
// benötigt.

}

void loop() {

val=Serial.read();
// Liest die Anleitung oder Char-Symbole

// vom PC zum Arduino und ordne sie “Val” zu.

if(val=='R') {

// Bestimmt ob die Anweisung oder der erhaltene Buchstabe „R“ ist.

// Falls es „R” ist,

digitalWrite(ledpin,HIGH);
// Schaltet die LED am Digital Pin 13 ein.

delay(500);

digitalWrite(ledpin,LOW);
// Schaltet die LED am Digital Pin 13 aus.

delay(500);

Serial.println("Hello World!"); // Zeigt „Hallo Welt!” an.

}
}

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Klicken Sie auf den seriellen Monitor und füge R , dann wird die LED auf
dem Board aufleuchten und Ihr PC wird die Information

Hallo Welt!

vom

Arduino erhalten.

Lektion 2: Blinkende LED

In dem Hallo Welt! Programm sind wir der LED bereits begegnet. Diesmal
werden wir eine LED mit einem der digitalen Pins verbinden. Es werden
die folgenden Teile benötigt:

Mega2560 Platine

1x

USB-Kabel

1x

Rote M5 LED

1x

220 Ω Widerstand

1x

Breadboard

1x

Überbrückungskabel

2x

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Wir folgen dem folgendem Schaltplan. Hier benutzen wir den digitalen
Pin 10. Wir verbinden die LED mit einem 220 Ω Widerstand um

Beschädigungen durch zu hohem Strom zu vermeiden.

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int ledPin = 10; // Definiert Digital Pin 10.

void setup() {

pinMode(ledPin, OUTPUT);
// Definiert Pin mit verbundener LED als Ausgang.

}

void loop() {

digitalWrite(ledPin, HIGH); // Schaltet die LED ein.

delay(1000); // Wartet eine Sekunde.

digitalWrite(ledPin, LOW); // Schaltet die LED aus.

delay(1000); // Wartet eine Sekunde

}

Nachdem Hochladen des Programmes werden Sie die LED, welche mit
Pin 10 verbunden ist, im 1-Sekundentakt aufleuchten sehen.

Lektion 3: PWM Lichtkontrolle

PWM (kurz für Pulse Width Modulation) ist eine Technik, welche benutzt
wird um analoge Signalpegel in digitale zu kodieren. Ein Computer ist

nicht dazu in der Lage analoge Spannung auszugeben. Er kann nur

digitale Spannung mit den Werten wie 0 V oder 5 V ausgeben. Daher wird
ein hochauflösender Zähler benutzt, um einen spezifischen analogen
Signalpegel zu kodieren, indem man den Auslastungsgrad von PWM
moduliert. Das PWM Signal ist ebenfalls digitalisiert, da zu jedem
Zeitpunkt die Energieversorgung entweder 5 V (an) oder 0 V (aus) ist.

Die Spannung oder der Strom wird der analogen Last (das Gerät, dass die
Energie verbraucht) durch wiederholte Impulsfolgen zugeführt, indem
permanent zwischen dem ein- und ausgeschalteten Zu­stand gewechselt wird. Der Wertz der Ausgangsspannung
wird anhand der An- und Aus-Zustände ermittelt.

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Es gibt viele Anwendungsfälle für PWM: Regulierung der Lampenhellig­keit, Regulierung der Motorengeschwindigkeit usw..

Das sind die drei Grundparameter von PWM:

Mega2560 Platine

1x

USB-Kabel

1x

Rote M5 LED

1x

220 Ω Widerstand

1x

Breadboard

1x

Überbrückungskabel

6x

1x

Potentiometer

1. Die Amplitude der Impulsbreite

(Minimum / Maximum)

2. Die Pulsperiode

(Die gegenseitige Pulsfrequenz in einer Sekunde)

3. Der Spannungspegel

(wie: 0 - 5 V)

Es gibt 6 PWM Schnittstellen auf dem Mega2560: digitaler Pin 3, 5, 6, 9, 10
und 11.

In vorherigen Experiment haben wir die tastenkontrollierte LED kennen
gelernt, bei der wir ein digitales Signal verwendet haben, um einen
digitalen Pin zu kontrollieren.
Nun werden wir einen Potentiometer verwenden um die Helligkeit der
LED kontrollieren zu können. Wir benötigen hierfür:

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Der Eingang des Potentiometers ist analog, also verbinden wir ihn mit
dem analogen Port. Die LED verbinden wir mit dem PWM-Port. Ein

anderes PWM-Signal kann die Helligkeit der LED regulieren.

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In diesem Experiment werden wir den Analogwert des Potentiometers
lesen und den wert dem PWM-Port zuordnen, sodass eine entsprechende

Änderung der Helligkeit der LED beobachtet werden kann.

Außerdem werden wir den Analogwert auf dem Bildschirm anzeigen.

int potpin = 0; // Initialisiert analogen Pin 0
int ledpin = 11; // Initialisiert den digitalen Pin 11 (PWM Ausgang)
int val = 0; // Speichert den Wert der Variable vom Sensor

void setup() {

pinMode(ledpin,OUTPUT);
// Definiert digitalen Pin 11 als „Ausgang“

Serial.begin(9600); // Setzt Baudrate auf 9600

}

void loop() {

val = analogRead(potpin);
// Liest den Analogwert vom Sensor und weist diesen „Val“ zu

Serial.println(val); // Zeigt den Wert von „Val“
analogWrite(ledpin,val/4);

// Schaltet die LED ein und stellt die Helligkeit ein (Maximalwert: 255)

delay(10); // Wartet 0,01 Sekunden

}

Nach der Übertragung des Programms und bei Bewegung des
Potentiometers, können wir Veränderungen bei den angezeigten Werten
beobachten. Außerdem können wir eine oensichtliche Änderung der
LED-Helligkeit erkennen.

Lektion 4: Ampellichter

Im vorherigen Programm haben wir das blinkende LED Experiment mit
nur einer LED durchgeführt. Jetzt wird es Zeit, ein etwas komplizierteres
Experiment durchzuführen: Ampellichter.
Eigentlich sind diese beiden Experimente sich sehr ähnlich. Während
dieses Experiments werden wir 3 LEDs mit verschiedenen Farben nutzen,
während im letzten nur eine LED zum Einsatz kam. Wir benötigen hierfür:

1x

Mega2560 Platine

1x

USB-Kabel

1x

Rote M5 LED

1x

Gelbe M5 LED

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1x

Grüne M5 LED

3x

220 Ω Widerstand

1x

Breadboard

4x

Überbrückungskabel

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Da dies eine Situation von Ampellichtern ist, sollte die Leuchtzeit jeder
einzelnen LED genau so lange, wie bei einer echten Ampel sein. In diesem

Programm werden wir die Arduino-Verzögerungsfunktion nutzen, um die

Verzögerungszeit zu kontrollieren.

int redled =10; // Initialisiert digitalen Pin 8
int yellowled =7; // Initialisiert digitalen Pin 7
int greenled =4; // Initialisiert digitalen Pin 4

void setup() {

pinMode(redled, OUTPUT); // Setzt den Pin mit der roten LED als „Ausgang“

pinMode(yellowled, OUTPUT);// Setzt den Pin mit der gelben LED als „Ausgang“
pinMode(greenled, OUTPUT);// Setzt den Pin mit der grünen LED als „Ausgang“

}

void loop() {

digitalWrite(greenled, HIGH); // Schaltet die grüne LED ein

delay(5000); // Wartet 5 Sekunden
digitalWrite(greenled, LOW); // Schaltet die grüne LED aus
for(int i=0;i<3;i++) // Blinkt 3x
{

delay(500); // Wartet 5 Sekunden

digitalWrite(yellowled, HIGH); // Schaltet die gelbe LED ein
delay(500); // Wartet 5 Sekunden

digitalWrite(yellowled, LOW); // Schaltet die gelbe LED aus

}

delay(500); // Wartet 5 Sekunden

digitalWrite(redled, HIGH); // Schaltet die rote LED ein
delay(5000); // Wartet 5 Sekunden
digitalWrite(redled, LOW); // Schaltet die rote LED aus

}

Wenn die Datei hochgeladen wurde, sind die Ampellichter sichtbar. Das
grüne Licht wird für 5 Sekunden leuchten und sich dann abschalten.
Danach wird das gelbe Licht 3 Mal blinken und anschließend wird das

rote Licht für 5 Sekunden leuchten, sodass ein Kreislauf gebildet wird.

Lektion 5: LED Jagd-Eekt

Wir sehen o Reklametafeln, welche versehen sind mit bunten LEDs. Die­se ändern sich ständig um verschiedene Eekte zu formen. In diesem Ex­periment wird ein Programm erstellt, welches den LED Jagd-Eekt simu­liert. Dazu wird benötigt:

1x

Mega2560 Platine

1x

USB-Kabel

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6x

M5 LED

6x

220 Ω Widerstand

1x

Breadboard

13x

Überbrückungskabel

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int BASE = 2 ; // Der I/O Pin für die erste LED #
int NUM = 6; // Anzahl der LEDs

void setup() {

for (int i = BASE; i < (BASE + NUM); i ++) {
pinMode(i, OUTPUT); // Setzt I/O Pinne als Ausgang

}

}

void loop() {

for (int i = BASE; i < (BASE + NUM); i ++){
digitalWrite(i, LOW); // Setzt I/O Pinne auf „niedrig“

// schaltet die LEDs nacheinander ein
delay(200); // Verzögerung
}

for (int i = BASE; i < (BASE + NUM); i ++) {
digitalWrite(i, HIGH); // Setzt I/O Pinne auf „hoch“,

// schaltet die LEDs nacheinander ab
delay(200); // Verzögerung
}

}

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Lektion 6: Tastengesteuerte LED

I/O-Port ist eine Schnittstelle, welche als Eingang und als Ausgang

fungiert. Bis jetzt haben wir nur den Ausgang benutzt. In diesem

Experiment werden wir versuchen den Eingang zu benutzen, um den
Ausgangswert des angeschlossenen Gerätes auslesen zu können. Wir
werden eine Taste und eine LED als Eingang und als Ausgang verwenden,
um ein besseres Verständnis über die I/O-Funktion zu bekommen.
Tastenschalter, den vielen wahrscheinlich bekannt ist, haben einen
Schaltwert (digitalen Wert). Wenn der Schalter gedrückt wird schließt
sich der Schaltkreis und befindet sich in einem leitenden Status.
Dazu benötigen wir:

1x

Mega2560 Platine

1x

USB-Kabel

1x

Rote M5 LED

1x

220 Ω Widerstand

1x

10 kΩ Widerstand

1x

Tastenschalter

1x

Breadboard

6x

Überbrückungskabel