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Vom Messwert zur stabilen Entscheidung Wie wird aus einem einfachen Mikrocontroller ein intelligentes System, das Sensorwerte erfasst, verarbeitet und sinnvoll darauf reagiert? Dieses Buch zeigt es Ihnen Schritt für Schritt – verständlich, praxisnah und ohne unnötige Vorkenntnisse. Sie beginnen mit den Grundlagen der digitalen und analogen Ein- und Ausgänge. Anschließend lernen Sie, wie Sensorwerte gelesen, geglättet und zuverlässig bewertet werden. Anschauliche Beispiele erklären, warum einzelne Messwerte oft täuschen können und wie Mittelwertbildung, Hysterese und einfache Entscheidungsregeln für stabile Ergebnisse sorgen. Nach und nach erweitern Sie Ihre Projekte um Displays, I²C-Kommunikation und mehrere vernetzte Mikrocontroller. So entstehen verteilte Systeme, in denen Raspberry Pi Pico und ATtiny-Controller Daten austauschen und gemeinsam Aufgaben übernehmen. Im fortgeschrittenen Teil erhalten Sie einen leicht verständlichen Einstieg in Merkmalsbildung, Datenvorverarbeitung, hybride Entscheidungsmodelle und TinyML-nahe Anwendungen. Dabei verbinden Sie klassische Regelungstechnik mit modernen datenbasierten Methoden. Alle Projekte werden von ausführlich kommentierten Programmen in C und MicroPython begleitet. Das Buch richtet sich an Einsteiger, Maker, Studierende und alle, die Embedded-Systeme von Grund auf verstehen möchten. Am Ende können Sie eigene Systeme entwickeln, die nicht nur messen, sondern Informationen auswerten, zuverlässige Entscheidungen treffen und gezielt reagieren.

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Practical Multitasking Fundamentals Programming embedded systems is difficult because of resource constraints and limited debugging facilities. Why develop your own Real-Time Operating System (RTOS) as well as your application when the proven FreeRTOS software is freely available? Why not start with a validated foundation? Every software developer knows that you must divide a difficult problem into smaller ones to conquer it. Using separate preemptive tasks and FreeRTOS communication mechanisms, a clean separation of functions is achieved within the entire application. This results in safe and maintainable designs. Practicing engineers and students alike can use this book and the ESP32 Arduino environment to wade into FreeRTOS concepts at a comfortable pace. The well-organized text enables you to master each concept before starting the next chapter. Practical breadboard experiments and schematics are included to bring the lessons home. Experience is the best teacher. Each chapter includes exercises to test your knowledge. The coverage of the FreeRTOS Application Programming Interface (API) is complete for the ESP32 Arduino environment. You can apply what you learn to other FreeRTOS environments, including Espressif’s ESP-IDF. The source code is available from GitHub. All of these resources put you in the driver’s seat when it is time to develop your next uber-cool ESP32 project. What you will learn: How preemptive scheduling works within FreeRTOS The Arduino startup “loopTask” Message queues FreeRTOS timers and the IDLE task The semaphore, mutex, and their differences The mailbox and its application Real-time task priorities and its effect Interrupt interaction and use with FreeRTOS Queue sets Notifying tasks with events Event groups Critical sections Task local storage The gatekeeper task

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Schrittweise Einführung in das praktische Schaltungsdesign Der Einstieg in die Elektronik ist nicht so schwierig, wie man vielleicht denkt. Mit diesem Buch werden die wichtigsten Konzepte der Elektrotechnik und Elektronik auf spielerische Weise erkundet, indem verschiedene Experimente durchgeführt und Schaltungen simuliert werden. Es vermittelt Elektronik praxisnah, ohne in komplexen Fachjargon oder lange Berechnungen einzutauchen. Dadurch werden schon bald eigene Projekte ermöglicht. Es sind keine Vorkenntnisse in Elektronik erforderlich; lediglich einige grundlegende Algebra-Kenntnisse werden in wenigen einfachen Berechnungen verwendet. Viele getestete und funktionierende Projekte und Simulationen werden vorgestellt, um mit dem Aufbau elektronischer Schaltungen vertraut zu werden. Für problemloses Experimentieren – ohne die Gefahr, etwas zu beschädigen – werden zudem frühzeitig auch softwarebasierte Schaltungssimulationen vorgestellt. Lernziele: Konzepte von Spannung, Strom und Leistung Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC) Grundlegende Lampenschaltungen mit Schaltern Passive Bauteile: Widerstände, Kondensatoren und Induktivitäten RC- und RCL-Schaltungen und Elektromagnetismus Lautsprecher, Relais, Summer und Transformatoren Aktive Bauteile: Dioden und LEDs, Bipolartransistoren und MOSFETs Transistorbasierte Schaltungen Optokoppler-Schaltungen Astabile und monostabile Multivibratoren Verwendung des 555-Timer-ICs Operationsverstärkertechnik Digitale Logik Beispiele: Verstärker, Oszillatoren, Filter und Sensoren Test- und Messwerkzeuge Mikrocontroller: Arduino Uno, ESP32, Raspberry Pi Pico und Raspberry Pi Datenblätter lesen und Auswahl von Komponenten EMV & EMI sowie Normen & Vorschriften

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An 8-in-1 test & measurement instrument for the electronics workbench A well-equipped electronics lab is crammed with power supplies, measuring devices, test equipment and signal generators. Wouldn‘t it be better to have one compact device for almost all tasks? Based on the Arduino, a PC interface is to be developed that’s as versatile as possible for measurement and control. It simply hangs on a USB cable and – depending on the software – forms the measuring head of a digital voltmeter or PC oscilloscope, a signal generator, an adjustable voltage source, a frequency counter, an ohmmeter, a capacitance meter, a characteristic curve recorder, and much more. The circuits and methods collected here are not only relevant for exactly these tasks in the "MSR" electronics lab, but many details can also be used within completely different contexts.

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In Elektronica Kunst & Kunde worden alle onderwerpen behandeld die ook in standaard elektronica-leerboeken aan de orde komen, plus een groot aantal belangrijke maar vaak veronachtzaamde zaken. In dit tweede deel aandacht voor onder meer de volgende onderwerpen: phase-locked loop-schakelingen, opto-elektronica, busschakelingen, capacitieve belasting, bekabeling, interfacing timing, naaldpulsen, klokvertraging, monostabiele multivibratoren de IBM-PC en de Intel-fanilie, RS232-kabels, seriële poorten, ASCII, modems, SCSI, IPI, GPIB, parallele poorten, local-area-networks de 68000-microprocessorfamilie, perifere LSI-chips, geheugen, programmeerbare instrumenten prototypering, het ontwerpen van printplaten, wire-wrap-technieken, CAD/CAM technieken, de bouw van schakelingen HF-modules, vereenvoudigd ontwerp van HF-versterkers en high-speed schakelaars batterijen, accu's en zonnecellen; micropower-regelaars, -opamps en -microprocessoren methoden om de bandbreedte te beperken, middeling van signalen, lock-in versterkers, pulshoogte-analyse, 'multichannel-scaling'

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In ESP32 programmeren voor beginners bekijken we de ESP32 en zijn voorganger, de ESP8266. Deze kleine, maar zeer krachtige Chinese chips bestaan uit een processor, geheugen, input- en outputaansluitingen en hebben draadloze netwerktoegang via WiFi. Met dit boek tonen we hoe de programmeeromgeving Arduino werkt en hoe die kan gebruikt worden met ESP-hardware. Aan de hand van voorbeelden en projecten verduidelijken we hoe de ESP-hardware kan worden toegepast. In vogelvlucht: We beschrijven de opbouw van ESP-experimenten. We tonen hoe displays worden aangesloten. Eeprom_24c16 demonstreert hoe een externe geheugenchip wordt gebruikt om getallen en tekst op te slaan en weer uit te lezen. Project Klok is de eenvoudige implementatie van een digitale klok. We geven een handleiding voor het gebruik van temperatuur- en luchtvochtigheidsensoren. Webclient laat zien hoe de ESP32 gegevens van het internet kan halen. Met Webserver kunnen we op afstand met een pc of smartphone gegevens halen uit een ESP32, sensoren uitlezen en toestellen aan- en uitschakelen. Een NTP-klok haalt tijdinformatie van Tijdserver. Die geeft zowel de tijd als het aantal seconden sinds 1 januari 1900. Het boek beschrijft hoe hieruit de tijd kan worden berekend. In het laatste hoofdstuk gebruiken we het internet om nauwkeurige weerinformatie en voorspellingen op te vragen.

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Formelsammlung (E-book)

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Program, build, and master over 60 projects with Python The Raspberry Pi 5 is the latest single-board computer from the Raspberry Pi Foundation. It can be used in many applications, such as in audio and video media centers, as a desktop computer, in industrial controllers, robotics, and in many domestic and commercial applications. In addition to the well-established features found in other Raspberry Pi computers, the Raspberry Pi 5 offers Wi-Fi and Bluetooth (classic and BLE), which makes it a perfect match for IoT as well as in remote and Internet-based control and monitoring applications. It is now possible to develop many real-time projects such as audio digital signal processing, real-time digital filtering, real-time digital control and monitoring, and many other real-time operations using this tiny powerhouse. The book starts with an introduction to the Raspberry Pi 5 computer and covers the important topics of accessing the computer locally and remotely. Use of the console language commands as well as accessing and using the desktop GUI are described with working examples. The remaining parts of the book cover many Raspberry Pi 5-based hardware projects using components and devices such as LEDs and buzzers LCDs Ultrasonic sensors Temperature and atmospheric pressure sensors The Sense HAT Camera modules Example projects are given using Wi-Fi and Bluetooth modules to send and receive data from smartphones and PCs, and sending real-time temperature and atmospheric pressure data to the cloud. All projects given in the book have been fully tested for correct operation. Only basic programming and electronics experience are required to follow the projects. Brief descriptions, block diagrams, detailed circuit diagrams, and full Python program listings are given for all projects described.

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Learn to interface and program hardware devices in a wide range of useful applications, using ARM7 microcontrollers and the C programming language. Examples covered in full detail include a simple LED to a multi-megabyte SD card running the FAT file system. Features of this book Build prototype circuits on breadboard or Veroboard and interface to ARM microcontrollers. A 32-bit ARM7 microcontroller is used in interfacing and software examples. Interfacing principles apply to other ARM microcontrollers and other non-ARM microcontrollers as well. Example programs are written in the C programming language. Use only free or open source software. Download and install all programming tools from the Internet. Template project files are provided for easy project creation. Hardware Interface to LEDs, transistors, optocouplers, relays, solenoids, switches, keypads, LCD displays, seven segment displays, DC motors, stepper motors, external analogue signals using the ADC, RS232, RS-485, TWI, USB, SPI and SD memory cards. Software Once hardware has been interfaced to a microcontroller, software must be written to control the hardware. You will learn how to write programs to operate externally interfaced hardware devices, use timers and interrupts. Also learn how to port FAT file system code for use with an SD memory card, program the PWM to produce an audio sine wave, program the PWM to speed control a DC motor and more. A chapter on more advanced ARM microcontrollers is included with an overview of some of the newest ARM microcontrollers and their features.

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Met de Raspberry Pi heeft u voor slechts een paar tientjes een complete computer in handen, waar op eenvoudige wijze allerlei elektronica aangesloten kan worden. In deze 2e herziene en uitgebreide versie gaan we in op een van de sterke kanten van de Raspberry Pi: de combinatie van programmeren en elektronica. Na een korte introductie van de Raspberry Pi wordt de benodigde software geïnstalleerd. Op de SD-kaart die u bij dit boek kunt aanschaffen, is die allemaal al aanwezig voor de Raspberry Pi. Aan de (optionele) Windows PC kant gebeurt dit met gratis software die u kunt downloaden. Daarna volgt een beknopte inleiding in het besturingssysteem Linux en gaan we programmeren in Bash, Python en JavaScript. De nadruk ligt hierbij op Python, maar in alle gevallen houden we het kort. We bespreken net voldoende zodat u de projecten kunt begrijpen en aan uw wensen aanpassen, en gaan dan aan de slag met leuke projecten. Maar liefst 45 spannende en interessante projecten worden in detail besproken en uitgelegd. Van wisselknipperlicht, aansluiten van een elektromotor, het verwerken en maken van analoge signalen tot lichtmeter en temperatuurregeling. Maar ook gecompliceerdere projecten zoals een motorsnelheidsregeling, webserver met CGI, client-server applicaties en Xwindows programma‘s. U kunt dit boek gebruiken als projecten boek en de projecten nabouwen en in de praktijk inzetten. Door de duidelijke uitleg, schema‘s en foto‘s van de opstellingen op een steekbord wordt het nabouwen een erg leuke bezigheid. RPi Alle software voor de RPi is voorgeïnstalleerd op een SD-kaart die u bij dit boek kunt aanschaffen. Dat wil zeggen dat alle software en drivers voor SSH, SPI, I²C, GPIO, PWM, muziek, Python Ontwikkelversie, wxPython, IdleX en de seriële verbinding gegarandeerd werken. Tevens staan alle broncodes van de projecten uitdit boek op deze kaart. Windows-PC In het gratis download-pakket dat bij dit boek hoort, vindt u de software die in dit boek gebruikt wordt op de Windows-PC handig bij elkaar in een enkel ZIP-bestand. Alle software is gratis. Tevens bevat het pakket een filmpje van de Nutteloze Doos (Useless Machine) van project 13.4. Software download-pakket WinOscillo Putty Xming WinSCP DiskImager Notepad2 IdleX Useless Box film

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USB-Logikanalysatoren am PC mit Arduino, Raspberry Pi und Co Schritt-für-Schritt-Anleitungen führen Sie in die Analyse moderner Protokolle von I²C, SPI, UART, RS-232, NeoPixel, WS28xx, HD44780 und 1-Wire ein. Anhand von zahlreichen Experimentierschaltungen mit dem Raspberry Pi Pico, Arduino Uno und dem Bus Pirate üben Sie die praxisnahe Anwendung gängiger USB-Logikanalysatoren ein. Alle in diesem Buch vorgestellten Experimentierschaltungen wurden vollständig getestet und sind funktionsfähig. Die notwendigen Programmlistings sind enthalten, es sind keine besonderen Programmier- oder Elektronikkenntnisse für diese Schaltungen notwendig. Es werden die Programmiersprachen MicroPython und C mit den Entwicklungsumgebungen Thonny und Arduino IDE eingesetzt. Dieses Buch verwendet mehrere Modelle flexibler und weit verbreiteter USB-Logikanalysatoren und zeigt die Stärken und Schwächen jeder Preisklasse. Sie werden kennenlernen, welche Kriterien für Ihre Arbeit wichtig sind und in der Lage sein, das für Sie passende Gerät zu finden. Egal ob Arduino, Raspberry Pi oder Raspberry Pi Pico: Die abgebildeten Beispielschaltungen ermöglichen einen schnellen Start in die Protokollanalyse und können auch als Grundlage für eigene weitere Experimente dienen. Sie werden alle wichtigen Begriffe und Zusammenhänge kennenlernen, eigene Experimente durchführen, selbstständig Protokolle analysieren und nach der Lektüre dieses Buches – im Bereich der digitalen Signale und Protokolle – ein umfassendes Wissen aufgebaut haben.

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Dieses Buch nimmt Sie mit auf eine Entdeckungsreise in die Welt der digitalen Elektronik. Nach dem Aufbau einer soliden Wissensbasis hierüber verlagert sich der Schwerpunkt zur programmierbaren Logik. Wie lassen sich mit vorhandenen Bausteinen logische Systeme aufbauen und wie koppelt man sie sicher und störungsfrei an die analoge Außenwelt? Das sind Fragen, die das Buch beantwortet. Moderne logische Systeme sind so komplex, dass deren Aufbau mit separaten Bauelementen wie einzelnen Gattern, Flipflops, Zählern oder Teilern eine fast unmögliche Aufgabe ist. Deshalb beschäftigt sich das Buch in der zweiten Hälfte mit der programmierbaren Logik in Form von FPGA- und CPLD-ICs. Sie lernen Methoden kennen, die als Brücke zwischen dem klassischen Design und der zeitgemäßen Entwicklung mit FPGA fungieren. Neben dem schematischen FPGA-Entwurf setzt sich das Buch auch mit Sprachen wie Verilog und VHDL auseinander. Das abschließende Projekt, eine Uhr mit Alarmfunktion in Verilog und VHDL, zeigt den praktischen Nutzen der programmierbaren Logik. Neben den erforderlichen Programmierkenntnissen ist auch der praktische Schaltungsaufbau von Bedeutung. Der Autor erläutert die wesentlichen Bedingungen hierfür, beispielsweise die der erforderlichen Stromversorgung und der optimalen (Analog-)Signalverarbeitung. Alle in diesem Buch besprochenen Beispiele lassen sich mit der kostenfreien FPGA-Entwicklungsumgebung Quartus von Altera realisieren.

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