Unterrichts- und Lernmaterial für Mikrocontroller
Unterrichts- und Lernmaterial fürMikrocontroller

Die Hardware

Als Grundausstattung werden je nach eingesetztem Controller/ Kleinrechner unterschiedliche Hardwarekomponenten benötigt. Aus der schier unübersichtlichen Menge an Controllern und Kleinrechnern habe ich mich für die folgenden Module entschieden:

  • BASIC Stamp 2             (Fa. Parallax Inc.)
  • Propeller Controller    (Fa. Parallax Inc.)
  • Arduino UNO
  • Raspberry Pi

Zu den Produkten der Fa. Parallax gibt es gut aufbereitete  Einführungstexte und Dokumentationen, kostengünstige Hardware, die in der Programmiersprache BASIC bzw. Propeller-C angesteuert werden und kostenfreie Software. Erweiterungsmöglichkeiten in Richtung Arduino, Raspberry Pi, XBee, Robotik, Quadrocopter etc. sind umfangreich vorhanden.

Der Arduino ist ein ebenfalls günstiges Controller-Modul, das von vielen Anwendern als Einstieg in die Mikrocontrollerwelt genutzt wird. Für welches System man sich letztlich entscheidet, ist schwierig zu beantworten. Für die genannten Module finden Sie hier umfangreiches Unterrichts- und Lernmaterial. Ich persönlich bevorzuge die Boards/Module der Fa. Parallax, weil sie für den unterrichtlichen Einsatz durchdacht konstruiert sind; es gibt einen Ein-/ Ausschalter für die Spannungsversorgung (wichtig beim Aufbau oder dem Abändern einer Schaltung), die Anbindung mit einem USB-Oszilloskop ist absolut problemlos (im Gegensatz zum Arduino), eine externe Spannungsversorgung mit einer 9V-Batterie ist möglich (wichtig bei Feldversuchen) u.v.a.m..

Insbesondere für die Robotik aber auch sonst hat sich das Board of Education Shield for Arduino von Parallax gut bewährt.

 

Grundausstattung bedeutet, die Grundeinheit ist betriebsbereit und man kann sie mit der zugehörigen kostenfreien Software (SimpleIDE, PBASIC Editor, Raspbian) betreiben. Für Versuche, wie sie in den Lektionen und Übungen für Anfänger angesprochen werden, sind zusätzliche elektronische Bauteile für maximal fünf Euro notwendig.

 

Bei allen genannten Komponenten kommen, wenn man tiefer in die Thematik einsteigen möchte,  Sensoren, elektronische Bauteile, Steckdrähte ggf. Erweiterungsmodule/ Erweiterungsplatinen und anderes mehr hinzu.

1 - Propeller FLiP Modul

40-poliges Modul für die Arbeit mit einem Steckbrett

Benötigte Komponenten

 

  • Propeller FLiP Modul mit USB-micro-B Anschlusskabel
  • Steckbrett
  • Laptop oder PC

Propeller FLiP

Das Modul kann für verschiedene Aufgaben im Unterricht eingesetzt werden. Es eignet sich für:

Sowohl für BlocklyProp als auch für Propeller-C und Assembler sind kostenfreie Entwicklungsumgebungen im Netz herunterladbar.

2 - Board of Education und BASIC Stamp

Board of Education

Benötigte Komponenten

 

  • Board of Education - USB (BoE)
  • BASIC Stamp 2 (BS2) Mikrocontroller Modul
  • mini-USB Verbindungskabel
  • Steckernetzteil 7,5V, 1A
  • Laptop oder PC

BASIC Stamp

Die BASIC-Stamp wird in einem BASIC Dialekt, dem sog. PBASIC, programmiert. Die dazu benötigte Editor-Software gibt es kostenlos als Download bei der Fa. Parallax.

  • PBASIC ist leicht erlernbar. Viele Lektionen im Kapitel BASIC Stamp sind für Jugendliche ab Jahrgangsstufe 5/6 geeignet. Die Lektion BASIC Stamp setzt die Grundlagen für die weitere Arbeit mit Mikrocontrollern.
  • Unter BS-Intelligente Sensoren finden sich Projekte, die für Jugendliche ab 8/9 Jahrgangsstufe bis hinauf in die Oberstufe geeignet sind und die die Lektion BASIC Stamp durchgearbeitet haben.
  • Ein weiteres Thema ist die Robotik. Es wird später bearbeitet. Wenn man sich nicht für die Lektion BS-Intelligente Sensoren interessiert, ist der Einstieg in die Robotik als Aufbaukurs nach der Lektion BASIC Stamp möglich.

3 - Propeller Controller und Boards

Propeller Activity Board
Propeller Board of Education

Benötigte Komponenten

 

  • Propeller Activity Board (PropAE) oder Board of Education (PropBoE)
  • mini-USB Verbindungskabel
  • Steckernetzteil 7,5V, 1A
  • Laptop oder PC

Der Propeller-Controller ist ein 8-Core-Controller. Programmiert wird dieser Baustein in Propeller-C. Dazu liegt bereits ein kompletter Selbstlernkurs vor.

 

Auch für diesen Controller wurde eine eigene Benutzeroberfläche SimpleIDE entwickelt, die kostenfrei bei der Fa. Parallax heruntergeladen werden kann.

 

Wir arbeiten alternativ mit dem Propeller Board of Education und dem Propeller Activity Board.

  • Unter Grundlagen im Register Propeller C befindet sich eine Einführung in die Sprache Propeller-C.
  • Die Lektion Robotik setzt Kentnisse aus der Lektion Einfache Schaltungen voraus. Hier geht es direkt um den Aufbau eines spezifisch mo
  • Die Lektion Einfache Schaltungen im Verzeichnis Propeller Controller führt leicht verständlich mit vielen Anwendungsbeispielen in die Sprache Propeller C ein. Die Themen sind ähnlich denen für die BASIC Stamp, diesmal nur in der Sprache Prop-C. Geeignet für Jugendliche ab Jahrgangsstufe 7/8.
  • difizierten Roboters. Verschiedene Aufgabenstellungen für einen Roboter werden praktisch umgesetzt.
  • Geplant ist zu einem späteren Zeitpunkt eine Lektion über die Bausteingruppe der XBees.
  • Die Lektion Einfache Bauteile wendet sich an diejenigen, die die Lektion Einfache Schaltungen durchgearbeitet haben und befasst sich mit der Ansteuerung verschiedener Sensoren. In einigen Fällen sind mathematische Kenntnisse aus der oberen Mittelstufe oder Oberstufe notwendig. Im Einzelfall wird darauf hingewiesen.

4 - Raspberry Pi

Raspberry Pi Modell 2B

Benötigte Komponenten

 

  • Raspberry Pi Modell 2B (empfohlen)
  • HDMI Kabel
  • Tastatur
  • Monitor
  • WLAN Stick
  • SD-Karte 8GB
  • Steckernetzteil 5V, 2A

5 - Arduino UNO

Benötigte Komponenten

 

  • Arduino UNO
  • USB Kabel
  • Steckernetzteil 7V, 2A (optional)
  • Steckbrett (dringend empfohlen)
  • Laptop oder PC

Der Arduino UNO wird in C programmiert. Es ist deshalb hilfreich, sich mit der Syntax der Sprache ein wenig vertraut zu machen. Einen Einstieg dazu bietet Prop-C.

Die Lektionen sind so gehalten, dass man die Sprache im Verlauf des Durcharbeitens erlernt.

6 - Board of Education Shield for Arduino

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© Reinhard Rahner - Gettorf