Erik Bartmann - Mit Arduino die elektronische Welt entdecken

Die Spalten A und B zeigen zwei logische Ausgangswerte und Q das Ergebnis der binären ODER-Verknüpfung. Der binäre ODER-Operator‌ wird durch den senkrechten Strich | (Pipe-Symbol) gekennzeichnet. Ändern wir nun die folgende Zeile

PORTB = 1 << 3;

in

PORTB |= 1 << 3;

ab, dann funktioniert auch unsere Anforderung, das entsprechende Bit zu setzen, ohne die vorhandenen zu beeinflussen. Das Ergebnis sieht dann wie folgt aus:

Warum ist das aber so? Nun, wenn eine Schiebeaktion schrittweise immer wieder mit der vorherigen Bit-Maske in PORT B mit ODER verknüpft wird, dann bleiben alle Bits, die eine 0 enthalten, unverändert und alle, die eine 1 haben, werden gesetzt.

Gesetzte Bits können natürlich auch wieder gelöscht werden. Nehmen wir an, es würde die folgende Bit-Kombination vorliegen, die mit der nachfolgenden Codezeile erreicht wird:

PORTB = 0b0010110;

Nun möchten wir das Bit mit der Wertigkeit 2 an Position 1 löschen, so dass dort die LED ausgeht. Alle anderen sollen natürlich davon unbeeindruckt ihren Zustand behalten. Dazu verwenden wir wieder einen neuen Operator aus der Kategorie der Bit-Operatoren, den binären UND-Operator‌ . Zum besseren Verständnis dazu die entsprechende Wertetabelle:

Das Ergebnis dieser Verknüpfung ist nur 1, wenn beide Eingangswerte den Wert 1 aufweisen. Der binäre UND-Operator wird durch das Kaufmanns-Und &‌ ausgedrückt. Alle Bits, die in der Verknüpfungsmaske den Wert 0 haben, werden gelöscht, die eine 1 haben, bleiben unverändert. Der Sketch-Code dazu sieht wie folgt aus:

void setup() { DDRB = 0b11111111; // PORT B komplett als OUTPUT PORTB = 0b00010110; // Ausgangs-Bit-Maske delay(500); PORTB &= 0b11111101; } void loop() { /* leer */ }

Durch die Zeile

PORTB &= 0b111111 01;

ist quasi eine Maske erstellt worden und an der Stelle, an der sich die 0 befindet, gibt es kein Durchkommen für bestehende Bits.

Falls die LEDs nicht nacheinander zu leuchten beginnen, dann trenne das Board sicherheitshalber vom USB-Anschluss und geh bitte folgende Dinge durch:

Überprüfe deine Steckverbindungen auf dem Breadboard daraufhin, ob sie wirklich der Schaltung entsprechen.

Achte auf mögliche Kurzschlüsse.

Sind die LEDs richtig herum eingesteckt worden? Denk an die richtige Polung!

Haben die Widerstände die korrekten Werte?

Überprüfe noch einmal den Sketch-Code auf Richtigkeit.

Du hast eine Sonderform einer Variablen kennengelernt, die es dir ermöglicht, mehrere Werte des gleichen Datentyps aufzunehmen. Sie wird Array-Variable genannt. Ihre einzelnen Elemente werden durch einen Index angesprochen.

Die for-Schleife ermöglicht es dir, eine oder mehrere Codezeilen mehrfach auszuführen. Die Steuerung erfolgt über eine sogenannte Laufvariable, die innerhalb der Schleife arbeitet und mit einem bestimmten Startwert initialisiert wird. Über eine Bedingung hast du festgelegt, wie lange die Schleife durchlaufen werden soll. Damit hast du die Kontrolle darüber, welchen Wertebereich die Variable verarbeitet.

Über eine Blockbildung durch das geschweifte Klammerpaar kannst du mehrere Befehle zu einem Block zusammenfassen, die bei einer for-Schleife allesamt ausgeführt werden.

Die gerade genannte Laufvariable wird dazu benutzt, den Index eines Arrays zu manipulieren, um damit die einzelnen Array-Elemente anzusprechen.

Über die Manipulation der Register haben wir die digitalen Pins eines Ports angesteuert und so ein Lauflicht realisiert.

Wenn du Lust hast, kannst du nun im Lauflicht-Workshop das Gelernte auf neue Fragestellungen übertragen und damit prüfen, ob du alles verstanden hast. In dem Workshop möchte ich dich dazu animieren, das Lauflicht in verschiedenen Mustern blinken zu lassen. Es gibt dabei unterschiedliche Varianten:

Immer nur in eine Richtung mit einer LED (das kennst du bereits).

Vor und zurück mit einer oder mehreren LEDs.

Vor und zurück zur selben Zeit (zwei LEDs, die sich aufeinander zu bewegen).

Zufallsauswahl der einzelnen LEDs.

Für eine zufällige Ansteuerung einer LED benötigst du eine weitere Funktion, die du bisher noch nicht kennengelernt hast. Sie nennt sich random ‌, was übersetzt so viel wie ziellos oder zufällig bedeutet. Die Syntax dieser Funktion gibt es in zwei Varianten:

Wenn du einen zufälligen Wert in einem Bereich von 0 bis zu einer vor dir festgelegten Obergrenze generieren möchtest, verwende die nachfolgende Variante:

Abb. 10:Der Befehl random mit einem Argument

Wichtig ist jedoch, dass der oberste Wert, den du angibst, immer exklusiv ist, also nicht zu dem von dir festgelegten Zahlenbereich gehört. In diesem Beispiel generierst du also Zufallszahlen in einem Bereich von 0 bis 6.

Wenn du einen zufälligen Wert im Bereich von Untergrenze bis Obergrenze generieren möchtest, verwende die in der folgenden Abbildung dargestellte Variante:

Abb. 11:Der Befehl random mit zwei Argumenten

Dieser Befehl generiert Zufallszahlen im Bereich von 2 bis 5. Auch hier gilt wieder, dass der oberste Wert exklusiv ist. Dieser Umstand ist manchmal eine Fehlerquelle beim Programmieren, die man nicht so leicht findet. Die einzige Möglichkeit, diesen Fehler zu vermeiden, ist, ihn sich gut zu merken. Und nun viel Spaß bei deinem Lauflicht-Workshop. Vielleicht findest du ja auch noch weitere Möglichkeiten, was du mit dem Erlernten anstellen kannst.

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