2. Smartphone - Hardware


Lernfeld: Computerkompetenz
Thema: Aufbau von Computersystemen

  • Ich kann die Hardwarekomponenten eines Computers und ihre Funktionen beschreiben.
  • Ich kann die Funktionsweise von verschiedenen Arten von Ein- und Ausgabegeräten erläutern.

Thema: technische Realisierung automatisierter Prozesse

  • Ich kann Typen von Sensoren, Aktoren und Verarbeitungskomponenten von technischen Geräten benennen und ordne sie der Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe zu.
  • Ich kann Sensoren auslesen und steuere Aktoren an.
  • Ich implementiere einen Algorithmus zur Steuerung einer technischen Komponente.

Die Hauptfunktion eines Smartphones ist der Datenaustausch mit Hilfe von Funkwellen. Dazu überträgt ein Smartphone Daten an einen Funkmast oder einen WLAN-Access-Point durch die Luft. Damit ein Smartphone Funkwellen aussenden oder empfangen kann, benötigt es eine Antenne.

Bei den ersten Handys waren die Antennen noch deutlich sichtbar. In modernen Smartphones ist die Antenne so in das Gehäuse eingebaut, dass man sie von aussen nicht mehr sehen kann.

In dieser Übung verwenden wir ein Modell-Smartphone, dem beigebracht werden soll, einem anderen Modell-Smartphone per Funk eine Botschaft zu senden. Als Modell-Smartphone wird das Calliope-Mini verwendet.


1) Calliope anschließen
  • Packe das Calliope-Mini aus.
  • Verbinde es mit Hilfe des beiliegenden USB-Kabels über den USB-Anschluss mit dem PC. In der folgenden Abbildung siehst du, wo du den Micro-USB-Anschluss an das Calliope Mini einstecken musst.


2) Editor öffnen
  • Starte auf deinem Computer einen Internet-Browser (Chrome, Firefox, Edge,...)
  • Öffne den Calliope-Editor, indem du auf folgenden Internet-Link klickst: Calliope Editor.


3) Erweiterung laden

Damit zwischen zwei Calliopes Nachrichten hin- und hergeschickt werden können, muss die Funk-Erweiterung geladen werden.

  • Klicke im Editor oben rechts auf das Zahnrad
  • Klicke auf den Eintrag "Erweiterungen".


4) Funk-Erweiterung auswählen
  • Lade die Funk-Erweiterung, indem du auf "radio - The radio services" klickst.


5) Programm schreiben
  • Setze folgendes Programm zusammen.

Die Blöcke findest du unter "Grundlagen", "Eingabe" und "Funk" und wenn du jeweils auf ""... mehr" klickst. Den Block "receivedString" kannst du in den Block "zeige Text" einfügen, indem du ihn mit der Maus im Block "wenn Text empfangen" anklickst und bei gedrückter Maustaste verschiebst.

ACHTUNG: Suche dir eine Partnergruppe. Einigt euch auf einen Funkgruppe zwischen 0 und 255 und gebt dann beide bei "Funkgruppe" die gleiche Zahl ein. Diese Funkgruppe ist wie eine Telefonnummer, so dass nur die Calliope in der gleichen Funkgruppe Botschaften austauschen.

Wenn du die Blöcke nicht findest, dann kannst du oben in der Mitte im Editor auf "JavaScript" klicken und den vorhandenen JavaScript-Code mit folgendem ersetzen:

    input.onButtonEvent(Button.A, input.buttonEventClick(), function () {
        radio.sendString("Hallo")
    })
    radio.onReceivedString(function (receivedString) {
        basic.showString(receivedString)
    })
    radio.setGroup(1)
    radio.setTransmitPower(7)
    basic.forever(function () {

    })

Kopieren kannst du den Code mit "Strg-C" und einfügen mit "Strg-V". Sobald der Code eingefügt ist, kannst du auf "Blöcke" klicken und du solltest das Programm in Block-Schreibweise sehen können.


6) Programm testen
  • Teste dein Programm, indem du auf dem virtuellen Calliope mit der Maus auf den Knopf "A" klickst.

Unten erscheint ein zweites Calliope und du kannst den übertragenen Text lesen.


7) Programm auf das Calliope kopieren

Damit das Calliope dein Programm ausführt, muss der Code auf das Calliope kopiert werden.

  • Gib dazu unten einen Namen für dein Programm ein, z.B. "Funkwellen".
  • Klicke dann auf das Speicher-Symbol.

  • Bestätige die Meldung mit einem Klick auf "Fertig".

8) Windows-Explorer öffnen
  • Klicke in der Taskleiste auf das gelbe Symbol für den Windows-Explorer.
  • Die Datei "mini-funkwellen.hex" findest du im Ordner "Downloads" auf deinem PC. Klicke auf "Schnellzugriff - Downloads".

9) Calliope-Programm-Datei kopieren
  • Klicke mit der linken Maustaste auf die Datei "mini-funkwellen.hex" und ziehe sie mit gedrückter Maustaste auf "MINI (T:)".
  • Sobald du die Maustaste losgelassen hast, wird das Programm auf das Calliope kopiert.

10) Programm starten

Während das Programm heruntergeladen wird, blinkt eine LED auf dem Calliope gelb. Sobald das Blinken aufgehört hat, können mittels der Taste "A" Botschaften hin- und hergeschickt werden.

Den Text kann man jederzeit im Editor ändern. Damit der geänderte Text übertragen wird, muss der Programm-Code erneut auf das Calliope kopiert werden.


Ändere die Mitteilungen und experimentiere mit Aktionen, die du bei "Eingabe" findest.

Hinweis: Das Wort "Pixel" ist ein Kunstwort (Plural des englischen Worts "picture" (picture → pic → pics → pix); erste Silbe von "element" (element → el)) und kann man mit "Bildelement" übersetzt werden.


Aufbau eines Farb-Pixels

Der Aufbau eines Farb-Pixels unterstützt direkt die Art und Weise, wie wir Menschen Farben sehen. In der Netzhaut gibt es die Farbsensoren für die Farben rot, grün und blau. In einem Farbdisplay besteht ein einzelnes Pixel aus drei Subpixeln. Es gibt drei verschiedene Subpixel:

  • Subpixel "rot"
  • Subpixel "grün"
  • Subpixel "blau"

Die Helligkeit von jedem einzelnen Subpixel kann gezielt eingestellt werden. Aus der Kombination der Helligkeit von drei direkt nebeneinander liegenden Subpixeln kann für das Gehirn jede sichtbare Farbe erzeugt werden.


Simulation: Farb-Pixel

Die Farbe eines Pixels kann festgelegt werden, indem man für jedes Sub-Pixel die Helligkeit angibt: z.B. rot = 133, grün = 200, blau = 50 oder kurz rgb(133, 200, 50). Dadurch, dass mit diesen drei Farben die Sehrezeptoren im Auge unterschiedlich angeregt werden, nehmen wir in unserem Bewusstsein verschiedene Farben wahr.

In einem neuen Fenster starten: RGB-Pixel

Tools zu Farbmischung

Programm 1: Mit Smileys die Stimmung zeigen
  • Stelle folgendes Programm zusammen:


Programm 1 testen und ausführen
  • Teste das Programm im virtuellen Calliope, indem du auf die Tasten "A", "B" und gleichzeitig "A" und "B" anklickst.
  • Sobald alles funktioniert, kopiere dein Programm wie in Übung 1 erklärt auf das Calliope und führe es dort aus.

Programm 2: Die Farbe der LED ändern
  • Stelle folgendes Programm zusammen:


Programm 2 testen und ausführen
  • Teste das Programm im virtuellen Calliope, indem du auf die Tasten "A", "B" und gleichzeitig "A" und "B" anklickst.
  • Sobald alles funktioniert, kopiere dein Programm wie in Übung 1 erklärt auf das Calliope und führe es dort aus.

Anmerkung: Sieh dir aus der Nähe die LED an. Du solltest 3 einzelne LEDs erkennen. Eine davon ist die rote, eine die grüne und die dritte die rote LED. Damit kannst du verschiedene Farben mischen.

Ändere die Farbe der LED mit Hilfe der folgenden Color Picker:


Programm: Melodie abspielen
  • Stelle folgendes Programm zusammen.
  • Lade das Programm auf das Calliope und spiele es dort ab.

Komponiere eigene Melodien und lass diese vom Calliope Mini abspielen.

Programm: Mit Mikrofon die LED steuern
  • Stelle folgendes Programm zusammen.
  • Lade das Programm auf das Calliope und spiele es dort ab.

Denke dir ein kleines Programm aus und steuere dieses mit dem Mikrofon.

Programm: Mit Lagesensor die LED steuern
  • Stelle folgendes Programm zusammen.
  • Lade das Programm auf das Calliope und spiele es dort ab.

Denke dir ein kleines Programm aus und steuere dieses mit dem Lagesensor.