Einleitung

Bei diesem Buch handelt es sich um ein Handbuch für Mikrocontroller und praktische Robotik, welches ihnen hoffentlich dabei helfen wird, erste Schritte in der Entwicklung “smarte” Lösungen zu unternehmen. Wir hoffen mit diesem Buch den Ingenieurberuf auch für junge Menschen interessant zu gestalten und ein wenig Faszination an sie weiter zu geben. Das Buch ist in erster Linie für Schulen und Universitäten gedacht, aber auch für Bastler und Firmen die AVR Microcontroller für ihre Projekte nutzen wollen.

Das Buch zielt darauf ab, sowohl Lehrenden als auch Lernenden zu unterstützen schnelle Resultate zu erzielen; für die Schüler und Studierende um ihren Wissensstand zu erweitern und für Lehrende deren Leben zu erleichtern.

Plattform Die für dieses Buch gewählte Plattform ist ein AVR ATmega128 Mikrocontrollersystem, das sogenannte HomeLab Kit. Bei AVR handelt es sich, neben Microchip PIC, um die am weitesten verbreiteten Mikrocontroller in der Hobby-Robotik-Community. Er ist sehr gut für Bildungszwecke geeignet.

Das Buch ist in fünf logische Abschnitte unterteilt:

1. Der erste Abschnitt gibt eine kurze Einführung in die grundlegenden elektronischen Prinzipien und Berechnungen. Die vorgestellten Beispiele und Formeln sind sehr nützlich für viele folgende Beispiele. Außerdem wird die Programmiersprache “C” kurz vorgestellt und ein paar simple Anwendungen werden diskutiert.

2. Der zweite Abschnitt gibt eine Übersicht über den 8-bit AVR Microcontroller, exemplarisch für den ATmega128. Dieser Abschnitt basiert weitestgehend auf dem ATmega-“Datasheet”, welches aber vereinfacht und vor allem übersichtlicher dargestellt wird. Der Abschnitt erörtert die Grundfunktionen eines Mikrocontrollers.

3. Dieser Abschnitt führt die Hardware- und Softwareplattform ein, welche für Bildungszwecke entwickelt wurde und als Grundgerüst für weitere folgende Beispiele dient. Ferner wird an dieser Stelle auch die “HomeLab Library”, eine für das Kit entwickelte Softwarebibliothek, welche vereinfachte Methodenaufrufe für häufig genutzte Funktionalitäten bietet. Dies bietet dem Benutzer den Vorteil, dass er sich auf die Logik seiner Software konzentrieren kann, anstatt den Fokus auf das Programmieren von Registern legen zu müssen. Als Betriebssysteme geht dieses Buch sowohl auf Windows, als auch Linux ein.

4. Der vierte Abschnitt besteht aus praktischen Beispielen und Übungen. Die Beispiele sind unterteilt in „Labs“ (Übungsabschnitte) und decken die meisten elektro-mechanischen Bauteile and Funktionen ab. Jedes Kapitel hat eine kurze theoretische Hintergrundbeschreibung und praktische Beispiele, welche es ihnen sofort ermöglichen die Funktionen zu nutzen. Jeder Übungsabschnitt hat Beispiele und Fragen am Ende eines Unterkapitels. Übungen sind unterteilt in verschiedene Level von Komplexität für, damit sowohl Anfänger als auch Fortgeschrittene passende Übungen für ihren individuellen Wissenstand finden können. Für ein besseres Verständnis der Übungen werden Referenzen zu den theoretischen Kapiteln bereitgestellt.

5. Der fünfte Abschnitt gibt Tipps für gemeinsame Arbeit an Problemstellungen. Der Abschnitt illustriert wie man entwickelte Konzepte zusammen implementieren und präsentieren und wie sich Berichte verfassen lassen. An dieser Stelle wird auch ein Beispielprojekt vorgestellt, welches als Muster zum Erstellen eines präzisen Berichts für eigene Projekte dienen kann.

Wir hoffen, dass das Buch eine sinnvolle Hilfe für neue und erfahrende Microcontroller- und Robotic-Enthusiasten darstellt und vielen Menschen diese Technologie näher bringt.

Bochum, im Sommer 2011 Sven Seiler