In immer mehr Geräten stecken Computer: Von A wie Auto bis hin zu Z wie Zahnbürste. Doch das heißt nicht, dass da gleich ein ganzer PC verbaut ist. Meist ist ein kleiner Chip das Gehirn, welches die Funktionen des Gerätes ermöglicht, ein so genannter Mikrocontroller. Einer der berühmtesten Vertreter ist der "Arduino", aber es gibt noch viele mehr. In diesem Kurs zeigen wir dir, wie du einen solchen Mikrocontroller programmieren kannst. Mit diesem Wissen ausgestattet werden wir kleine Projekte umsetzen, z.B. ein Auto fernsteuern oder eine Pflanzenüberwachung für deinen Balkon bauen.
Self-paced
Language: Deutsch
openHPI Junior

Course information

In immer mehr Geräten stecken Computer: Von A wie Auto bis hin zu Z wie Zahnbürste. Doch das heißt nicht, dass da gleich ein ganzer PC verbaut ist. Meist ist ein kleiner Chip das Gehirn, welches die Funktionen des Gerätes ermöglicht, ein so genannter Mikrocontroller. Einer der berühmtesten Vertreter ist der "Arduino", aber es gibt noch viele mehr.

In diesem Kurs wirst du den "ESP32"-Mikrocontroller kennenlernen und damit abwechslungsreiche Projekte wie ein Piano aus Obst, ein Auto mit Fernsteuerung oder eine Pflanzenüberwachung bauen. Nebenbei lernst du, Sensoren auszulesen, Motoren anzusteuern und LED-Lämpchen zu kontrollieren. Der ESP32 ist ein besonders günstiger und vielseitiger Mikrocontroller: Er besitzt eingebaute Sensoren, Bluetooth und einen Zugang zum Internet. Wir werden mit einer für den Kurs erweiterten Version von "Ardublockly" und der "Arduino IDE" arbeiten. Mit Hilfe dieser bausteinbasierten Benutzeroberfläche kann Code für den Mikrocontroller generiert und fertige Programme rauf gespielt werden. Schritt für Schritt wirst du so lernen, wie man einen Mikrocontroller programmiert.

Der Kurs ist ausgelegt für Schülerinnen und Schüler ab 12 Jahren. Wenn du noch jünger bist, aber das Thema interessant findest, kannst du natürlich trotzdem teilnehmen. Vielleicht können dich deine Eltern oder Lehrer unterstützen. Und wir sind auch bereit deine Fragen im Forum zu beantworten.

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Benötigte Materialien

Für den Kurs benötigt ihr ein paar Komponenten, die wir euch nachfolgend vorstellen. Um den Kurs erfolgreich zu absolvieren, müsst ihr nicht alle Projekte nachbauen.

Wir empfehlen für den Anfang nach Starter-Kits zu schauen, da ihr dort meistens viele Bauteile als Set günstiger erhaltet als einzeln. Für den Kurs würde sich beispielsweise dieses Set anbieten, da wir Summer, Button, Jumperkabel, ca. 5kΩ Widerstand, Steckbrücken-Set, Steckplatine und Potentiometer benutzen.

Außerdem werden die Projekte mit Hilfe des ESP32-Mikrocontroller umgesetzt. Weitere verwendete Motoren, Sensoren und Komponenten sind Krokodilklemmen, Temperatursensor DS18B20, Servomotor, 2 Stepmotoren mit je einem Motortreiber, Infrarot-Empfänger, Bodenfeuchtigkeitssensor, 1m WS2812b-Streifen mit 30 LEDs und 5V PowerBank.

Die günstigsten Komponenten haben meist die längste Lieferzeit. Daher bestellt zeitnah und vergleicht die Anbieter (bspw. Amazon, eBay, AliExpress, Conrad Electronic, ...), da die Bauteile einzeln im Schnitt unter 5€ kosten sollten. Ihr könnt euch gerne im Forum darüber austauschen, wo es die preisgünstigsten Komponenten zu finden gibt.

Für die Abgabe am Ende muss ein kleines, kreatives Projekt umgesetzt werden, wofür ein ESP32-Mikrocontroller verwendet werden muss und mindestens ein Input und Output. Ein Input ist bspw. ein Sensor für Feuchtigkeit, Temperatur, Helligkeit oder der eingebaute Berührungssensor des ESP32 und ein Output ist bspw. die Ansteuerung von Motoren, Ausgabe von Tönen / Licht oder Datenbank-Einträgen. Falls ihr Fragen zu euren Projektideen habt, dann stellt diese bitte im Diskussionsforum.

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Zeitplan

Die Videos werden pro Woche (02.05. und 09.05.) freigeschaltet. Die Abgabe des eigenen Projekts ist bis zu drei Tage nach Kursende möglich (20.05.). Danach hast du eine Woche Zeit (27.05.) drei Abgaben der anderen Teilnehmer zu bewerten. Außerdem erwartet dich in der ersten Woche eine Hausaufgabe, die du bis zum Kursende bearbeiten kannst. Auch gibt es in der zweiten Woche die Möglichkeit eine Bonusaufgabe zu bearbeiten, um Zusatzpunkte zu erhalten.

Weiteres

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Weitere Video Lectures findest du unter www.tele-task.de.

Course contents

  • Woche 1:

    In der ersten Woche wirst du mehr über den Mikrocontroller erfahren, mit dem wir arbeiten werden. Außerdem wird es eine Einführung in die Software geben, mit der wir programmieren werden, und einen Überblick zu Sensoren. Auch wirst du zwei Projekte umsetzen: ein Apfel-Piano und eine Pflanzenüberwachung.
  • Woche 2:

    Die zweite Woche startet mit einem Überblick zu Motoren. Außerdem lernst du, was Bibliotheken in der Programmierwelt bedeuten. Du wirst weitere Projekte mit Sensoren, LED-Streifen und Motoren umsetzen, sodass du gewappnet für deine Abgabe eines eigenen Projekts bist.
  • Aufgabe: Dein eigenes Mikrocontroller-Projekt:

    Ziel des Kurses wird sein, dass ihr ein eigenes kleines Projekt auf die Beine stellt. Der Umfang ist dabei euch selbst überlassen. Mindestanforderung ist aber, dass ihr mindestens ein Input und ein Output neben eurem ESP32 Mikrocontroller nutzt.
  • I like, I wish:

    Nach Kursende würden wir uns freuen, wenn du an einer kleinen Umfrage teilnehmen würdest und im Forum zum passenden "I like, I wish" uns Feedback hinterlässt.
  • Projekte-Galerie:

    Hier findest du nach dem Peer Assessment eine Auswahl von interessanten "Physical Computing"-Abgaben :)

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The course is free. Just register for an account on openHPI and take the course!
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This course was held from May 02, 2019 through May 16, 2019.

2274 learners were enrolled on day 1 of the course.

When the final exam ended, this number had increased to 4882.

5232 learners enrolled.

Certificate Requirements

  • Gain a record of achievement by earning more than 50% of the maximum number of points from all graded assignments.
  • Gain a confirmation of participation by completing at least 50% of the course material.

Find out more in the certificate guidelines.

This course is offered by

Lisa Ihde

Lisa Ihde studies IT-Systems Engineering at the Hasso Plattner Institute Potsdam, where she also completed her Bachelor's degree. Besides this she has been involved as a mentor for programming workshops, CoderDojos and student camps at the Hasso Plattner Institute since 2014. Not only at the institute she takes care of young programmers but also at events of the Open Knowledge Foundation Germany, Mozilla, Google, Wissenschaft im Dialog gGmbH and Junge Tüftler. At the age of eleven, she created her first website and in September 2017 she published together with Daniel-Amadeus Johannes Glöckner the book “Meine eigene Homepage” (My Own Home Page) for the non-fiction series “Für Dummies Junior” (For Dummies Junior), brought out by the Wiley-VCH Publishing House. She also works as the Equal Opportunities Officer at the Digital Engineering Faculty Potsdam and is editor-in-chief of the HPImgzn.

Daniel-Amadeus Johannes Glöckner

Daniel-Amadeus Johannes Glöckner schließt dieses Jahr seinen Master in "IT-Systems Engineering" am Hasso-Plattner-Institut Potsdam ab und beginnt seinen Ph.D. am Lehrstuhl für Computergrafische Systeme. In seinem Bachelorprojekt arbeitete er an einer Software, die 3D-Objekte in Schneidepläne für den Lasercutter umwandelt. Während seines Masterprojekts entwickelte er die Spielekonsole "DualPanto", welches es blinden Benutzern ermöglicht, kontinuierlich mit virtuellen Welten zu interagieren. Nebenbei engagiert er sich als Mentor bei Schülercamps und Workshops unter anderem im Hasso-Plattner-Institut, bei Junge Tüftler und Jugend Hackt. Seit 2016 betreut er als Teaching Assistant die Vorlesungen "Einführung in die Programmiertechnik I", "Building Interactive Devices" und "Designing Interactive Systems". Privat beschäftigt er sich mit einigen "Physical Computing"-Projekten, wobei er am liebsten seine LED-Beleuchtung programmiert und sein Smart-Home weiter entwickelt.

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