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Praktische Anwendungen und Projekte mit Arduino, ESP32 und RP2040 Tauchen Sie ein in die faszinierende Welt der Regelungstechnik mit Arduino und ESP32! Dieses Buch bietet Ihnen einen praxisnahen Einstieg in die klassischen und modernen Methoden der Regelung, darunter PID-Regler, Fuzzy-Logik und Sliding-Mode-Regler. Im ersten Teil lernen Sie die Grundlagen der beliebten Arduino-Controller, wie den Arduino Uno und den ESP32, sowie die Integration von Sensoren für Temperatur- und pH-Messung (NTC, PT100, PT1000, pH-Sensor). Sie erfahren, wie diese Sensoren in verschiedenen Projekten eingesetzt werden und wie Sie Daten auf einem Nextion TFT-Display visualisieren. Weiter geht es mit der Einführung in Stellglieder wie MOSFET-Schalter, H-Brücken und Solid-State-Relais, die zur Steuerung von Motoren und Aktoren verwendet werden. Sie lernen, Regelstrecken zu analysieren und zu modellieren, einschließlich PT1- und PT2-Regelungen. Der Schwerpunkt des Buches liegt auf der Implementierung von Fuzzy- und PID-Reglern zur Regelung von Temperatur und DC-Motoren. Dabei werden sowohl der Arduino Uno als auch der ESP32 eingesetzt. Zudem wird der Sliding-Mode-Regler vorgestellt. Im vorletzten Kapitel erkunden Sie die Grundlagen neuronaler Netze und lernen, wie maschinelles Lernen auf einem Arduino eingesetzt werden kann. Im letzten Kapitel gibt es noch ein praktisches Beispiel für einen Fuzzy-Regler zur Stromeinspeisung ins Hausnetz. Dieses Buch ist die perfekte Wahl für Ingenieure, Studierende und Elektroniker, die ihre Projekte mit innovativen Regelungstechniken erweitern möchten.

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Ein Blick in die einschlägigen Internetforen zeigt, dass das Programmieren immer noch in der Gruppe der beliebten Hobbys rangiert. Wo dem Hobbyprogrammierer früher eine Reihe bekannter und populärer Programmiersprachen zur Verfügung standen, ist es heute relativ übersichtlich geworden: Außer C++, Java und Visual Basic gibt es wenig bekannte und beliebte Programmiersprachen. Was fehlt, ist eine Programmiersprache, die für Laien fast so einfach zu handhaben ist wie die alten BASIC-Versionen, deren Leistung und Features dennoch an die Möglichkeiten und die Power moderner Windows-Rechner angepasst sind. Diese Programmiersprache existiert und heißt Processing. Das vorliegende Buch führt den Leser in diese visuelle Programmiersprache ein. Das Buch richtet sich an Leser, die bereits allgemeine Erfahrungen im Umgang mit Programmiersprachen besitzen und wissen, worum es sich bei Strings, Arrays oder Schleifen handelt. Der Autor zeigt anhand vieler kurzer Programmbeispiele, wie einfach es ist, mit Processing auch leistungsfähige Software zu programmieren und sich dabei auf eine nur geringe Anzahl von Befehlen, Anweisungen und Funktionen zu beschränken. Die in diesem Buch vorgestellten Programme sind zum Teil Hardware-orientiert, wobei auch die Erfassung von Daten und die Steuerung von Hardware mittels des bekannten Mikrocontrollers Arduino einer Rolle spielt. Kurz und gut: Ein Buch für alle, die eine schnell und einfach zu programmierende Software mit elektronischer Hardware kombinieren und das Ganze über maßgeschneiderte Benutzeroberflächen steuern möchten.

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Based on PIC microcontrollers and Arduino Every mobile phone includes a GSM/GPRS modem which enables the phone to communicate with the external world. With the help of the GSM modems, users can establish audio conversations and send and receive SMS text messages. In addition, the GPRS modem enables users to connect to the internet and to send and receive large files such as pictures and video over the internet. This book is aimed for the people who may want to learn how to use the GSM/GPRS modems in microcontroller based projects. Two types of popular microcontroller families are considered in the e-book: PIC microcontrollers, and the Arduino. The highly popular mid-performance PIC18F87J50 microcontroller is used in PIC based projects together with a GSM Click board. In addition, the SIM900 GSM/GPRS shield is used with the Arduino Uno projects. Both GSM and GPRS based projects are included in the e-book. The book will enable you to control equipment remotely by sending SMS messages from your mobile phone to the microcontroller, send the ambient temperature readings from the microcontroller to a mobile phone as SMS messages, use the GPRS commands to access the internet from a microcontroller, send temperature readings to the cloud using UDP and TCP protocols and so on. It is assumed that the reader has some basic working knowledge of the C language and the use of microcontrollers in simple projects. Although not necessary, knowledge of at least one member of the PIC microcontroller family and the Arduino Uno will be an advantage. It will also be useful if the user has some knowledge of basic electronics.

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STM32 Nucleo family of processors are manufactured by STMicroelectronics. These are low-cost ARM microcontroller development boards. This book is about developing projects using the popular Nucleo development board. In the early chapters of the book, the architecture of the Nucleo family is briefly described. Software development tools that can be used with the Nucleo boards such as the Mbed, Keil MDK, TrueSTUDIO, and the System Workbench are described briefly in later Chapters. The book covers many projects using most features of the STM32 Nucleo development boards where the full software listings for Mbed and System Workbench are given for every project. The projects range from simple flashing LEDs to more complex projects using modules and devices such as GPIO, ADC, DAC, I²C, LCD, analog inputs and others. In addition, several projects are given using the Nucleo Expansion Boards, including popular expansion boards such as solid-state relay, MEMS and environmental sensors, DC motor driver, Wi-Fi, and stepper motor driver. These Expansion Boards plug on top of the Nucleo development boards and simplify the task of project development considerably. Features of this book Learn the architecture of the STM32 microcontrollers Learn how to use the Nucleo development board in projects using Mbed and System Workbench Toolchains Learn how to use the Nucleo Expansion Boards with the Nucleo development boards Update The Mbed compiler has been replaced with two software packages: The Mbed Studio and Keil Studio Cloud. Both of these software packages are free of charge and are available on the Internet. If you need assistance using the Keil Studio Cloud, please download the Guide below.

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If you enjoy DIY electronics, projects, software and robots, you’ll find this book intellectually stimulating and immediately useful. With the right parts and a little guidance, you can build robot systems that suit your needs more than overpriced commercial systems can. 20 years ago, robots based on simple 8-bit processors and touch sensors were the norm. Now, it’s possible to build multi-core robots that can react to their surroundings with intelligence. Today’s robots combine sensor readings from accelerometers, gyroscopes and computer vision sensors to learn about their environments. They can respond using sophisticated control algorithms and they can process data both locally and in the cloud. This book, which covers the theory and best practices associated with advanced robot technologies, was written to help roboticists, whether amateur hobbyist or professional, take their designs to the next level. As will be seen, building advanced applications does not require extremely costly robot technology. All that is needed is simply the knowledge of which technologies are out there and how best to use each of them. Each chapter in this book will introduce one of these different technologies and discuss how best to use it in a robotics application. On the hardware side, we’ll cover microcontrollers, servos, and sensors, hopefully inspiring you to design your own awe-inspiring, next-generation systems. On the software side, we’ll cover programming languages, debugging, algorithms, and state machines. We’ll focus on the Arduino, the Parallax Propeller, Revolution Education PICAXE and projects I’ve with which I’ve been involved, including the TBot educational robot, the PropScope oscilloscope, the 12Blocks visual programming language, and the ViewPort development environment. In addition, we’ll serve up a comprehensive introduction to a variety of essential topics, including output (e.g. LEDs, servo motors), and communication technologies (e.g. infrared, audio), that you can use to develop systems that interact to stimuli and communicate with humans and other robots. To make these topics as accessible as possible, handy schematics, sample code and practical tips regarding building and debugging have been included. Hanno Sander Christchurch, New Zealand

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Die chinesische Firma Espressif Systems hat den neuen Mikrocontroller ESP32 entwickelt, das Nachfolgemodell des ESP8266-WiFi-Chips. Zusätzlich zu allen ESP8266-Funktionen stellt der ESP32 nun Bluetooth-Funk, einen größeren SRAM-Datenspeicher, mehr GPIOs, mehr Schnittstellen, einen Touch-Sensor, einen Temperatursensor, höhere CPU-Geschwindigkeit, einen CAN-Bus, ADCs mit höherer Auflösung, DACs und Sicherheitsfunktionen bereit. Der ESP32 ist Arduino-kompatibel. Dieses Buch ist eine Einführung in den ESP32-Prozessor und beschreibt die wichtigsten Hardware- und Software-Features dieses Chips. Das Hauptziel des Buches ist es, dem Leser zu vermitteln, wie man ESP32-Hard- und Software in praktischen Projekten einsetzt, vor allem durch Verwendung des hochmodernen ESP32-Entwicklungsboards. Im Buch sind viele einfache, grundlegende und weitere Projekte mittlerer Schwierigkeit auf Basis des Entwicklungsboards ESP32 DevKitC samt der beliebten Arduino-IDE und der Programmiersprache MicroPython enthalten. Die Projekte sind nach aufsteigender Komplexität organisiert.

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Zeitsteuerung, Scheduler, PIO und Zustandsmaschinen Multitasking ist der Schlüssel zu leistungsfähigen Embedded-Systemen, und zugleich eine der größten Herausforderungen in der Mikrocontroller-Programmierung. Dieses Buch zeigt Ihnen Schritt für Schritt, wie Sie von einem einfachen Ein-Task-Programm zu einem strukturierten, reaktionsfähigen und skalierbaren System gelangen. Dabei steht nicht nur das Wie, sondern vor allem das Warum im Mittelpunkt. Sie lernen: warum scheinbare Parallelität entsteht weshalb blockierende Programme instabil werden wie Aufgaben effizient und kontrolliert parallel ablaufen Ausgehend vom klassischen Superloop vermittelt das Buch moderne Multitasking-Strategien – von nicht-blockierender Programmierung und Tick-Systemen bis zu Task-Schedulern, Zustandsmaschinen und ereignisgesteuerten Konzepten. Der Fokus liegt auf der Praxis: Sensoren, Displays, Kommunikation und reale Anwendungen werden Schritt für Schritt integriert und mit verständlich kommentierten Beispielprogrammen erklärt. Fortgeschrittene Themen umfassen: Multicore-Programmierung mit dem Raspberry Pi Pico asynchrones Programmieren mit uasyncio RTOS-Grundlagen mit FreeRTOS die Kombination aus Multicore und RTOS Dabei werden auch die Grenzen dieser Techniken, insbesondere unter MicroPython, klar aufgezeigt. Das Buch richtet sich an ambitionierte Einsteiger und fortgeschrittene Entwickler, die Embedded-Systeme fundiert verstehen und robuste, wartbare Multitasking-Anwendungen entwickeln möchten.

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ModbusRTU and ModbusTCP examples with the Arduino Uno and ESP8266 Introduction to PLC programming with OpenPLC, the first fully open source Programmable Logic Controller on the Raspberry Pi, and Modbus examples with Arduino Uno and ESP8266 PLC programming is very common in industry and home automation. This book describes how the Raspberry Pi 4 can be used as a Programmable Logic Controller. Before taking you into the programming, the author starts with the software installation on the Raspberry Pi and the PLC editor on the PC, followed by a description of the hardware. You'll then find interesting examples in the different programming languages complying with the IEC 61131-3 standard. This manual also explains in detail how to use the PLC editor and how to load and execute the programs on the Raspberry Pi. All IEC languages are explained with examples, starting with LD (Ladder Diagram) over ST (Structured Control Language) to SFC (Special Function Chart). All examples can be downloaded from the author's website. Networking gets thorough attention too. The Arduino Uno and the ESP8266 are programmed as ModbusRTU or ModbusTCP modules to get access to external peripherals, reading sensors and switching electrical loads. I/O circuits complying with the 24 V industry standard may also be of interest for the reader. The book ends with an overview of commands for ST and LD. After reading the book, the reader will be able to create his own controllers with the Raspberry Pi.

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It is becoming important for microcontroller users to quickly learn and adapt to new technologies and architecture used in high performance 32-bit microcontrollers. Many manufacturers now offer 32-bit microcontrollers as general purpose processors in embedded applications. ARM provide 32 and 64-bit processors mainly for embedded applications. These days, the majority of mobile devices including mobile phones, tablets, and GPS receivers are based on ARM technology. The low cost, low power consumption, and high performance of ARM processors makes them ideal for use in complex communication and mixed signal applications. This book makes use of the ARM Cortex-M family of processors in easy-to-follow, practical projects. It gives a detailed introduction to the architecture of the Cortex-M family. Examples of popular hardware and software development kits are described. The architecture of the highly popular ARM Cortex-M processor STM32F107VCT6 is described at a high level, taking into consideration its clock mechanisms, general input/output ports, interrupt sources, ADC and DAC converters, timer facilities, and more. The information provided here should act as a basis for most readers to start using and programming the STM32F107VCT6 microcontroller together with a development kit. Furthermore, the use of the mikroC Pro for ARM integrated development environment (IDE) has been described in detail. This IDE includes everything required to create a project; namely an editor, compiler, simulator, debugger, and device programmer. Although the book is based on the STM32F107VCT6 microcontroller, readers should not find it difficult to follow the projects using other ARM processor family members.

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Mikrocontroller haben sich in den letzten Jahren in praktisch allen Bereichen der modernen Technik etabliert. In zunehmendem Maße dringen sie auch in die Gebiete der Künstlichen Intelligenz und der Robotertechnik vor. Das vorliegende Buch gibt eine umfassende Einführung in die Welt der Controller-Technik mit all ihren Facetten, von der einfachen Steuerung über die Sensor-Technik bis hin zur Datenübertragung in das Internet. Als Basis dafür dient das von Elektor entwickelte AVR-Playground-Board. Das Board kann mit Controllern der ATmega-Familie bestückt werden und ist mit dem bekannten Arduino-System kompatibel, so dass auch die verschiedenen Arduino-Hardware-Erweiterungen verwendet werden können. Für die Programmierung kommt die Sprache „C“ zum Einsatz. Auch hier wird im Buch auf das Arduino-System zurückgegriffen. Die frei verfügbare Arduino-Entwicklungsumgebung erlaubt den leichten Einstieg, ohne dass später Einschränkungen in Kauf genommen werden müssen. Die Hardware-nahe Programmierung steht dabei besonders im Fokus. Nach der Erläuterung von grundlegenden Anwendungen wird auf die anspruchsvolleren Themen wie Interrupts, Timer und Counter, Pulsweitenmodulation und Analog-Digital-Wandlung eingegangen. Praktische Anwendungen können sowohl mit einem Arduino als auch mit dem AVR-Playground-Board durchgeführt werden. Da das AVR-Playground-Board bereits über eine Vielzahl von Peripherie-Einheiten verfügt, sind nur noch wenige externe Bauteile erforderlich. Das Board kann im Elektor-Shop hier bezogen werden.

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Easy and Affordable Digital Signal ProcessingThe aim of this book is to teach the basic principles of Digital Signal Processing (DSP) and to introduce it from a practical point of view using the bare minimum of mathematics. Only the basic level of discrete-time systems theory is given, sufficient to implement DSP applications in real time. The practical implementations are described in real time using the highly popular ESP32 DevKitC microcontroller development board. With the low cost and extremely popular ESP32 microcontroller, you should be able to design elementary DSP projects with sampling frequencies within the audio range. All programming is done using the popular Arduino IDE in conjunction with the C language compiler.After laying a solid foundation of DSP theory and pertinent discussions on the main DSP software tools on the market, the book presents the following audio-based sound and DSP projects: Using an I²S-based digital microphone to capture audio sound Using an I²S-based class-D audio amplifier and speaker Playing MP3 music stored on an SD card through an I²S-based amplifier and speaker Playing MP3 music files stored in ESP32 flash memory through an I²S-based amplifier and speaker Mono and stereo Internet radio with I²S-based amplifiers and speakers Text-to-speech output with an I²S-based amplifier and speaker Using the volume control in I²S-based amplifier and speaker systems A speaking event counter with an I²S-based amplifier and speaker An adjustable sinewave generator with I²S-based amplifier and speaker Using the Pmod I²S2 24-bit fast ADC/DAC module Digital low-pass and band-pass real-time FIR filter design with external and internal A/D and D/A conversion Digital low-pass and band-pass real-time IIR filter design with external and internal A/D and D/A conversion Fast Fourier Transforms (FFT)

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35 Projekte mit Raspberry Pi und Arduino Das Internet of Things (Internet der Dinge) ist eine unumkehrbare Entwicklung. Wir möchten gerne alles im Haus mit unserem Smartphone oder Tablet erledigen – von Facebook bis Fernsehen, Lampen steuern oder die Heizungstemperatur einstellen. In diesem Buch stellen wir 35 interessante und nützliche Projekte vor, die demonstrieren, wie Sie selbst ein Internet-of-Things-System anlegen können. Wir gehen auf die Hardware ein, einer perfekten Symbiose von Raspberry Pi und Arduino, und entwickeln die Software, die eine Steuerung über das Internet verwirklicht. Wir setzen dabei WLAN- und Funkverbindungen ein und vermeiden so einen Kabelsalat im Haus. Wenn Sie die Projekte aufbauen, verfügen Sie über ein vollständiges Internet-of-Things-System, mit dem Sie alles im Haus bedienen, steuern und überwachen können, zum Beispiel ob Post im Briefkasten steckt oder das Auto in der Garage steht. Sie können bequem vom Sofa aus das Licht einschalten oder die Alarmanlage aktivieren/deaktivieren. Durch die ausführlichen Erläuterungen wird es Ihnen ein Leichtes sein, Projekte anzupassen, um zum Beispiel die Kaffeemaschine oder das Fernsehgerät aus der Ferne ein- und auszuschalten. Über den Index finden Sie leicht kreative Projekte, die Ihnen als Ausgangspunkt für eigene Entwicklungen dienen können, mit denen Sie selber alles, was Sie wollen, mit dem Internet verbinden können.

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