Programmierung

Software Installation Windows

• Gehe auf die Homepage ​http://arduino.cc/en/Main/Software
  
• Lade dir in dem Abschnitt Download die Software fuer Windows herrunter. Zum Zeitpunkt des Girlsdays 2011 war die Version arduino-0022.zip aktuell.
  
• Entpacke die herruntergeladene Datei (arduino-0022.zip)
  
• Gehe in das entpackte Verzeichniss arduino-0022 und doppelklick auf arduino.exe
  
• die Arduino Entwicklungsumgebung sollte jetzt gestartet sein

Weitere Information findest du auf der Homepage ​http://arduino.cc/en/Guide/Windows

Software Installation Linux (Ubuntu 10.10)

Die orginal englischsprachige Installationsanleitung findest die hier ​http://arduino.cc/playground/Linux/Ubuntu oder du folgst einfach unseren Anweisungen:

• Lade dir die .debs Dateien fuer arduino, arduino-core, and librxtx-java herrunter und speicher sie in einem leeren Verzeichniss. Die Dateien kannst du direkt von den folgenden Links herunterladen:

• librxtx-java
  • amd: ​http://mirror.informatik.uni-mannheim.de/pub/linux/distributions/ubuntu//pool/universe/r/rxtx/librxtx-java_2.2pre2-3~maverick1_amd64.deb
  • i368: ​http://mirror.informatik.uni-mannheim.de/pub/linux/distributions/ubuntu//pool/universe/r/rxtx/librxtx-java_2.2pre2-3~maverick1_i386.deb
• arduino-core ​http://mirror.informatik.uni-mannheim.de/pub/linux/distributions/ubuntu//pool/universe/a/arduino/arduino-core_0022+dfsg-1~maverick1_all.deb
• arduino ​http://mirror.informatik.uni-mannheim.de/pub/linux/distributions/ubuntu//pool/universe/a/arduino/arduino_0022+dfsg-1~maverick1_all.deb

Sollte diese Links nicht funtionieren kannst du die Dateien auch von anderen Servern herunterladen. Benutzte dazu diese Links:

• ​http://packages.ubuntu.com/maverick-backports/librxtx-java
• ​http://packages.ubuntu.com/maverick-backports/arduino-core
• ​http://packages.ubuntu.com/maverick-backports/arduino

• gehe in den Ordner mit den heruntergeladenen Dateien und installiere die Packete mit

    sudo dpkg -i *.deb

• jetzt kannst du Verzeichniss mit den heruntergeladenen Dateien loeschen.

Falls du mit dieser Installationsbeschreibung nicht klar kommst, dann hilft dir mit sicherheit diese Seite weiter: ​http://www.pluggy.me.uk/arduino-ubuntu/

• Gehe in das Verzeichniss /usr/arduino-0022
  

• starte die Arduino Entwicklungsumgebung mit

    ./arduino

• die Arduino Entwicklungsumgebung sollte jetzt gestartet sein.

Weitere Information findest du auf der Homepage ​http://www.arduino.cc/playground/Learning/Linux

Software Installation Mac OS X

Bitte den Anweisungen auf der Homepage ​http://arduino.cc/en/Guide/MacOSX folgen :).

Programmieren des Arduino

Um das Formel1 Auto zu programmieren, werden zwei Software Komponenten benoetigt. Zum einen zwei Dateien die als Software Bibliothek von der Arduino Entwicklungsumgebung benoetigt wird, und zum anderen das Programm zur Steuerung des Roboters, dass du waehrend des Girlsdays auf den Roboter geladen hast. Dazu fuehre bitte folgende Schritte aus:

• Gehe in das Verzeichnis /usr/arduino-0022/libraries. In diesem Verzeichnis erstellst du ein neues Verzeichnis mit den Name Formel1.

    mkdir Formel1

• Nun lade die zwei Dateien ​Formel1.cpp und ​Formel1.h herunter und speichert diese im neu angelegten Verzeichnis Formel1. 1. Jetzt erstelle bitte eine Verzeichnis Girlsday auf dem Desktop und speicher die Datei ​Formel1.pde dort. Diese Datei beinhaltet das Program, welches den Roboter steuert und auf den Roboter hochgeladen wird.

Das wars! Nun hast du alles was an Software benoetigt wird.

Entwicklungsumgebung Arduino

Benoetigtes Zubehoer
Zum Programmieren des Formel1 Autos wird ein USB Kabel ​www.pollin.de Bestellnummer: 721 395 mit einem USB Adapter ​www.watterott.com Art.Nr.: 2008438 benoetigt.

Anschliessen des BristelBots mit dem PC
Verbinde das USB Kabel mit dem USB Adapter und schliesse es an deinem PC an. Stecke jetzt den Adapter an die Platine vom Formel1 Wagen so wie es auf dem Bild zu sehen ist (Die Bauteile des Adapters muessen in Fahrtrichtung zeigen.).

Oeffnen des Formel1 Auto Beispielprogramms
Um das Beispielprogramm zu oeffnen klicke auf File > Open und waehle die Datei Girlsdatei.pde aus dem Girlsday Verzeichnis auf dem Desktop aus.

Waehle deine Arduino Version aus
Bevor du dein Formel1 Auto programmieren kannst must du in der Entwicklungsumgebung dein benutzten Arduino Chip einstellen. Waehle unter Tools > Boards > Arduino NG or older w/ ATmega8 aus.

Waehle die serielle Schnittstelle aus
Wenn das Formel1 Auto mit dem PC verbunden ist, dann wird unter Tools > Serial Port die benutzte Schnittstelle angezeigt. Falls mehrere Shcnittstellen angezeigt werden, kann man den Formel1 Wagen vom PC trennen. In dem Menue Tools > Serial Port wird nun die vom Formel1 Wagen verwendete Schnittstelle nicht mehr angezeigt. Verbinde nun den PC mit dem Formel1 Wagen wieder und waehle die verwendete Schnittstelle aus.

Programmieren des Formel1 Wagens
Jetzt kannst du deinen Formel1 Wagen programmieren. Schalte dazu den Batteriepack AUS und dann wieder AN und druecke innerhalb von 5s auf den Upload Knopf. Warte ein paar Sekunden bis das blinken der RX und der TX LEDs auf dem USB Adapter aufhoert zu blinken. Wenn das Hochladen des Programms erfolgreich war, siehst du die Nachricht "Done uploading" in der Statusbar. Falls das Hochladen des Programms nicht erfolgreich war wiederhole diesen Punkt.

Ca. 10s Sekunden nach dem Hochladen faengt der Formel1 Wagen an zu fahren. Herzlichen Glueckwunsch fuer dein erstes Arduinoprogramm.

Weitere Informationen findest du auf der deutschsprachige Homepage ​http://www.freeduino.de/books/arduino-tutorial-lady-ada oder auf der englischsprachigen Herstellerseite ​http://arduino.cc/en/Guide/Windows.

Roboter Befehle

Waehrend des Girlsdays hast du die Moeglichkeit den Roboter selbst zu programmieren. Du kannst entweder das fertige ​Programm herunterladen, oder du kannst dir auch selbst ein eigenes Programm fuer deinen Roboter schreiben. Dir stehen dabei folgende Befehle zu Verfuegung:

Befehl zur Initialisierung des Roboters:

robo.init(180);   
//Der erste Wert (180) setzt die Spannung, die an einem eingeschalteten Motor anliegt. Der Wert muss zwischen 0 und 255 liegen. 0 
//entspricht 0 Volt, 255 wuerde bei einer 4.5 Volt Spannungsversorgung 4.5 Volt betragen. Da die Motoren nur 3 Volt vertragen, sollte 
//der Wert nicht viel hoeher als 180 sein. Der zweite Wert definiert den Schwellwert, bei dem die Fototransitoren zwischen Links und 
//Rechts unterscheiden koennen. Je nach Beleuchtungsituation, kannst du mit diesem Wert experimentieren. Ein hoeherer Wert bedeutet, 
//dass der Helligkeitsunterschied zwischen den Fototransistoren (weisser Untergrund und schwarzer Untergrund) groesser sein muss. Ein 
//kleiner Wert laesst den Roboter sensibler auf Helligkeitsunterschiede reagieren. Dies hat zur Folge, dass der Roboter sehr haeufig 
//die Fahrtrichtung waechselt.

Befehle fuer Licht

robo.rechtesLicht( AN/AUS );  //Schaltet das rechte Licht vorn AN oder AUS. 
robo.linkesLicht( AN/AUS );    //Schaltet das linke Licht vorn AN oder AUS. 
robo.ruecklicht( AN/AUS );    //Schaltet das Ruecklicht AN oder AUS.

Steuer Befehle

robo.fahreRechts( );     //Der Roboter faehrt eine Rechtskurve solange bis ein anderer Fahrbefehl ausgefuehrt wird. 
robo.fahreLinks( );      //Der Roboter faehrt eine Linkskurve solange bis ein anderer Fahrbefehl ausgefuehrt wird. 
robo.fahreGerade();      //Der Roboter faehrt gerade aus solange bis ein anderer Fahrbefehl ausgefuehrt wird.

Licht Sensor Befehl

robo.leseSensor();       //Die Fototransistoren werden ausgelesen. Es wird entschieden, welcher der beiden Fototransistoren 
                         //mehr Licht empfaengt. Entweder RECHTS, LINKS oder BEIDE empfangen in etwa gleich viel Licht.
                         //Der Befehl gibt daher als Ergebnis entweder LINKS, RECHTS oder BEIDE zurueck.

Warte Befehl

WARTE(1000);             //Der Roboter wartet fuer eine bestimmt Zeit, bis er weiter arbeiten darf. Die Zahl, die dem Befehl 
                         //uebergeben wird ist die Zei in Millisekunden. Im Beispiel wird 1000 uebergeben. Das wuerde einer 
                         //Sekunde entsprechen. Wenn du z. B. nur eine halbe Sekunde warten moechtest, dann solltest du nur 
                         //500 Millisekunden dem Befehl uebergeben.

Bedingte Ausfuehrung von Befehlen

Der Befehl SCHALTE fragt den Roboter nach einer bestimmten Situation. Mit FALLS werden, abhaengig von der Antwort, bestimmte Befehle bis zum break ausgefuert. Waerend des Girlsdays fragen wir den Roboter mit den Befehl leseSensor() nach der Beleuchtungssituation der Fototransistoren. Je nachdem welche Antworten uns der Befehl zurueck gibt (LINKS, RECHT oder BEIDE), entscheiden wir was der Roboter tun soll, also "FALL LINKS" dann soll ber Befehl fahreRechts() ausgefuert werden.

SCHALTE ( <Frage nach Situation> )
{
  FALLS <Bedingung1 fuer Antwort>:
    	<Auszufuehrende Befehle> 
	break;
  FALLS <Bedingung2 fuer Antwort>:
    	<Auszufuehrende Befehle> 
	break;
}

Die Aufgabenstellung

1. Schreibe ein Programm, das die Lichter in beliebiger Reihenfolge erst an und dann aus schaltet.
2. Schreibe ein Programm, das die Lichter abhaengig von der Beleuchtung der Sensoren links oder rechts anschaltet.
3. Fuege zu diesem Programm die Fahrbefehle hinzu, so dass der Roboter einer schwarzen Linie folgt. Bedenke dabei wie die Sensoren sehen,wenn sie von der schwarzen Linie abkommen und wie man den Roboter lenken muss, um wieder zurueck auf die schwarze Linie zu kommen (Tip: Steuerung eines Holzschlittens).

​Aufgabenblatt zum Ausdrucken

Das fertige Programm

#include <BristleBot.h>

BristleBot robo;

void setup()    
{                
  robo.init(180,20);
}

void LOS()                      
{

  	SCHALTE (robo.leseSensor()) 
	{
	    FALLS LINKS:
      		robo.rechtesLicht(AN); 
		robo.linkesLicht(AUS); 
		robo.ruecklicht(AUS); 
		robo.fahreRechts(); 
		break;
	    FALLS RECHTS:
      		robo.rechtesLicht(AUS); 
		robo.linkesLicht(AN); 
		robo.ruecklicht(AUS); 
		robo.fahreLinks(); 
		break;
    	    FALLS BEIDE:
      		robo.rechtesLicht(AUS); 
		robo.linkesLicht(AUS); 
		robo.ruecklicht(AN); 
		robo.fahreGerade(); 
		break;
  	};
}

Das Programm kann von unserer ​Hompage herunter geladen werden.

Justieren

Pfad

Jetzt hast du es geschafft. Du brauchst nur noch einen Pfad, den der Formel1 Wagen folgen kann. Entweder du malst dir einen eigenen Pfad mit einem schwarzen Edding auf oder du druckst dir den Girlsdaypfad (​Rennstrecke mit 1cm Liniendicke, ​Rennstrecke mit 5cm Liniendicke) aus.

Die Rennstrecke ist so geteilt, dass ihr sie auf einem normal A4 Drucker (einseitig!) ausdrucken koennt. Anschliessend koeennt ihr dann die Bahn zusammenkleben. Im folgenden Bild seht iht die Seitenaufteilung der Rennstrecke.

Viel Spass.