9. Programmieraufgabe

1. Untersuchen Sie das untenstehende unvollständige Programm. Was genau passiert? Beschreiben Sie kurz.
2. Erweitern Sie das Programm so, dass beim Drücken von Knopf B ein kurzer Ton erzeugt wird und das Display „Bitte Knopf A drücken“ anzeigt.
3. Verändern Sie das Programm weiter, sodass wenn beide Knöpfe gleichzeitig gedrückt werden, ein Symbol Ihrer Wahl angezeigt wird und eine Folge von absteigenden Tönen erzeugt wird.
4. Erweitern Sie das Programm weiter, dass wenn der Micro:bit mit dem Logo nach unten gehalten wird, die aktuelle Raumtemperatur gemessen wird und diese auf dem Display auch per scroll angezeigt wird, gefolgt von einer kleinen Pause von einer Sekunde.

10. Programmieraufgabe

1. Zeichnen Sie das Aktivitätsdiagramm des unten beschriebenen Programms, diskutieren Sie zu zweit.
2. Schreiben Sie das Programm, welches die beiden Pulse misst.
3. Ergänzen Sie das Programm, sodass die Werte von einem Micro:bit zum anderen gesendet werden!

Tipps:

• Die Bedingung button_a.is_pressed()= True könnte für Person A für die Verzweigung nötig sein.
• Die 2.Programmieraufgabe könnte helfen
• Ein Zähler ist nötig.
• Die gemessenen Pulsschläge sind mit einem geeigneten Faktor proportional auf eine Zeitspanne von 60 Sekunden zu rechnen.
• Das Menü Radio hilft für Teilaufgabe C.
• Um einen Zahlenwert einer Variable in ein Wort (string) umzuwandeln, kann str(Zahlenwert) verwendet werden.

Lernfragen

1. Wie kann erreicht werden, dass ein Teil eines Programms nur in bestimmten Fällen ausgeführt wird?
2. Warum ist das Verzweigen (Entscheiden) des Programms überhaupt nötig?
3. Worauf muss geachtet werden, wenn eine 'if'-Selektion verwendet wird?
4. Welches sind die wichtigsten Erkenntnisse der Programmieraufgaben 1 bis 10? Notieren Sie dies kurz!

Aufgabe 10: Schleifen, Selektion und Eingaben:
https://python.microbit.org/v/3|Hier gehts wieder zum Online-Editor

• Im folgenden Code-Beispiel wird ein Stück Code auf dem Microbit sozusagen „unendlich“ lange immer wieder ausgeführt. Und zwar wird dabei immer ein „glückliches“ Gesicht für 2 Sekunden über das Display ausgegeben, danach ein „trauriges“ Gesicht und so weiter.
• Kopieren Sie den folgenden Code und führen Sie diesen auf dem MicroBit aus!
• Überlegen Sie sich, was die folgenden Code-Elemente bewirken:
  • „while True:“
  • sleep(2000)
  • Image.HAPPY & Image.SAD

Beachten Sie: „while True:“ beginnt eine sogenannte Schleife. Alles was nach diesem Code eingerückt (4 Abstände von der linken Seite entfernt) ist, wird sozusagen unendlich lange immer wieder ausgeführt.

# Microbit-Modul wird importiert
from microbit import *
 
# Wiederhole unendlich lange
while True:
    display.show(Image.HAPPY)
    sleep(2000)
    display.show(Image.SAD)
    sleep(2000)

• Wir wollen nun dieses Programm etwas verändern und zwar dahingehend, dass wir über die zwei Knöpfe (buttons) die Ausgabe steuern können. Dazu brauchen wir innerhalb der while-Schleife (while True) eine Selektion, die testet, ob der Knopf a oder der Knopf b gedrückt wurde.
• Falls a gedrückt wurde, soll ein glückliches Smiley erscheinen,
• Falls b gedrückt wurde, soll ein trauriges Smiley erscheinen.

Dabei können wir über die Selektion if button_a.is_pressed(): herausfinden, ob der Knopf a gedrückt wurde. Das folgende Programm zeigt Ihnen den Anfang, erweitern Sie dieses entsprechend:

Beachten Sie, dass alle Befehle, die auf if button_a.is_pressed(): eingerückt folgt, nur dann geschieht, wenn der Knopf A gedrückt wurde.

# Microbit-Modul wird importiert
from microbit import *
 
# Wiederhole unendlich lange
while True:
    if button_a.is_pressed():
        ...

• Programm auf dem eigenen Computer speichern: Sobald Sie mit Ihrem Programm zufrieden sind, speichern Sie dieses in Ihrem Informatik-Ordner. Hierfür klicken Sie neben dem Save-Button auf die drei Punkte und dann auf Save Python Script und geben einen sinnvollen Dateinamen ein (z.B. Aufgabe_10_Gefuehlomat). Die Date wird dann automatisch in Ihrem Downloadordner gespeichert. Bewegen Sie diese anschliessend in Ihren eigenen Informatikordner! So gespeicherte Dateien lassen sich im Editor immer wieder öffnen, indem Sie einfach auf den Open-Button klicken.
• Überlegen Sie sich, welche „Eigenschaft“ von Algorithmen / Programmen bei diesem Algorithmus nun nicht eingehalten wird.
• Wenn wir nun die Anzeige der Smileys nur noch über die Knöpfe steuern, sollten Sie den Befehl 'sleep(2000)' jeweils entfernen. Dieser hat hier keinen positiven Effekt mehr und verzögert nur die Interaktion mit dem Benütze / der Benützerin des Programmes.

# Microbit-Modul wird importiert
from microbit import *
 
# Wiederhole unendlich lange
while True:
    if button_a.is_pressed():
        display.show(Image.HAPPY)
    if button_b.is_pressed():
        display.show(Image.SAD)

Aufgabe 11: Einen Schrittezähler programmieren und testen
https://python.microbit.org/v/3|Hier gehts wieder zum Online-Editor
Ziel dieser Übung ist es mit Hilfe von Schleifen, Selektion, Eingaben und Variablen einen einfachen Schrittezähler mit dem Microbit zu programmieren und zu testen. Erstellen Sie folgendes Programm:

• Einee Variable „schritte“ wird zunächst der Wert 0 zugewiesen
• Danach soll sich für immer wiederholen:
  • Wenn der Microbit geschüttelt wurde, wird die Vartiable „schritte“ um 1 vergrössert
  • Wenn der Knopf a gedrückt wurde, sollen die Anzahl Schritte auf dem Display gezeigt werden
    • Verwenden Sie dafür die Funktion display.scroll anstatt display.show, da die Variable „schritte“ mehr als nur 1 Stelle annehmen kann
  • Wenn der Knopf b gedrückt wurde, soll der Schrittezähler wieder bei 0 beginnen zu zählen (er wird zurückgesetzt)

• Testen Sie nun Ihr Programm:
  • Lösen Sie den Microbit vom USB-Kabel
  • Verbinden Sie das Batteriefach mit dem Microbit, so dass dieser weiterhin Strom hat und das Programm startet
  • Befestigen Sie den Microbit mit dem Batteriefach an Ihrem Schuh (an Fussgelenk). Seien Sie bitte vorsichtig
  • Gehen Sie einige Schritte und testen Sie, wie gut der Schrittezähler funktioniert. Verwenden Sie ebenfalls Treppen, um das Programm zu testen!
• Sobald Sie fertig sind und Ihr Programm auch erfolgreich getestet haben, speichern Sie dieses wiederum als Datei (Aufgabe_11_Schrittezaehler) in Ihrem Informatik-Ordner!

from microbit import *
 
schritte=0
while True:
    if accelerometer.was_gesture('shake'):
        schritte = schritte+1
    if button_a.is_pressed():
        display.scroll(schritte)
    if button_b.is_pressed():
        schritte = 0
        display.scroll(schritte)

Aufgabe 12: Accelerometer-Richtung
https://python.microbit.org/v/3|Hier gehts wieder zum Online-Editor
Ziel dieser Übung ist es nochmals den Einsatz von Schleifen, Selektion, Eingaben und Variablen mit dem Microbit zu übern und zu testen. Erstellen Sie folgendes Programm:

• Es soll sich für immer wiederholen:
  • Wenn der Miicrobit nach oben bewegt wird (accelerometer.was_gesture(„up“)), soll für eine Sekunde ein Pfeil nach oben (Nord) auf dem Microbit angezeigt werden.
  • Wenn sich der Microbit nach rechts bewegt, soll der Pfeil für genau 1 Sekunde in Richtung rechts (Ost) zeigen
  • Wenn sich der Microbit nach unten bewegt, soll der Pfeil für genau 1 Sekunde in Richtung rechts (Süd) zeigen
  • Wenn sich der Microbit nach links bewegt, soll der Pfeil für genau 1 Sekunde in Richtung rechts (West) zeigen

• Testen Sie nun Ihr Programm:
• Zeichnen Sie für diesen Algorithmus ein Flowchart-Diagramm auf Papier oder in OneNote mit den korrekten Diagrammelementen!

# Microbit-Modul wird importiert
from microbit import *
 
# Wiederhole unendlich lange
while True:
    if accelerometer.was_gesture("up"):
        display.show(Image.ARROW_N)
        sleep(1000)
        display.clear()
    if accelerometer.was_gesture("right"):
        display.show(Image.ARROW_E)
        sleep(1000)
        display.clear()
    if accelerometer.was_gesture("down"):
        display.show(Image.ARROW_S)
        sleep(1000)
        display.clear()
    if accelerometer.was_gesture("left"):
        display.show(Image.ARROW_W)
        sleep(1000)
        display.clear()

Aufgabe 13: Ein Metronom programmieren mit variablen BPM
Studieren Sie oben das Unterkapitel „Schleifen beenden mit break“! Kopieren Sie das obige Programm in den Editor. Sie sollen dieses nun so erweitern, dass man mit dem Knopfdruck auf B das Tempo anzahlBPM um 10 Beats erhöhen kann und mit dem Knopfdruck auf A das Tempo um 10 Beats verringern kann. Weiterhin soll man über A und B gleichzeitig das Programm beenden können!
Tipp: Über den Reset-Button auf der Rückseite des Microbit kann man das Programm immer wieder von vorne starten lassen.
Speichern Sie das Programm anschliessend wieder in Ihrem Informatik-Ordner auf Ihrem Computer als Datei!

# Imports go at the top
from microbit import *
import music
 
anzahlBPM = 120
 
# Code in a 'while True:' loop repeats forever
while True:
    music.set_tempo(bpm=anzahlBPM)
    music.play(['C4:1', 'r:3'])
    if button_a.is_pressed():
        anzahlBPM = anzahlBPM-10
    if button_b.is_pressed():
        anzahlBPM = anzahlBPM+10
    if button_a.is_pressed() and button_b.is_pressed():
        break

Aufgabe 14:
Ein Programm wurde geschrieben und sieht bei der Ausführung wie folgt aus:

• Schreiben Sie dieses Programm, dabei sollte eine while-Schleife verwendet werden.

Aufgabe 15:
a) Erstellen Sie ein Programm, das die Summe aller Zahlen von 1 bis 100 berechnet und ausgibt. Dazu sollen Sie zwei Variablen i und summe und eine Schleife einsetzen! Der Code beginnt dabei wie folgt:

from microbit import *
i = 0
summe = 0

Speichern Sie Ihr Programm anschliessend!

from microbit import *
i = 0
summe = 0
 
while i<=100:
    summe = summe+i
    i = i+1
 
display.scroll("Die Summe 1 bis 100: ")
display.scroll(summe)

b) Erstellen Sie ein weiteres Programm, das nicht die Summe sondern das Produkt der ersten 10 Zahlen (1 bis 10) berechnet und ausgibt. Dazu sollen Sie zwei Variablen i und produkt und eine Schleife einsetzen!
Speichern Sie Ihr Programm anschliessend!

from microbit import *
i = 1
produkt = 1
 
while i<=10:
    produkt = produkt*i
    i = i+1
 
display.scroll("Das Produkt 1 bis 10: ")
display.scroll(produkt)

c) Freiwillig (knifflig): Erstellen Sie ein Programm, das die zehnte https://de.wikipedia.org/wiki/Fibonacci-Folge|Fibonacci-Zahl berechnet und ausgibt. Berechnen Sie anschliessend das Programm!

from microbit import *
f0 = 1
f1 = 1
fn = 2
i=3
# wir beginnen bei 3, weil die ersten 2 Zahlen schon da sind (1,1, ...)
while i<=10:
    fn=f0+f1
    f0=f1
    f1=fn
    i=i+1
display.scroll("Fibonacci 10 ist ")
display.scroll(fn)

Aufgabe 16
  Beantworten Sie die drei Lernfragen:

1. Welche Ausgabemöglichkeiten haben wir beim Microbit bisher kennengelernt?
2. Was ist der Unterschied zwischen display.scroll und display.show? Wann würden Sie was einsetzen?
3. Was genau macht die Schleife while True:?
4. Was macht die Schleife while i<100:?
5. Wofür sind Variablen nützlich? Was ist der Unterschied zwischen dislpay.scroll(„a“) und dislpay.scroll(a)?
6. Worauf muss geachtet werden, wenn eine sich endlich wiederholende while-Schleife programmiert werden soll.
7. Wie lässt sich eine Schleife stoppen?
8. Was passiert, wenn auf das Einrücken in der while-Schleife verzichtet wird?
9. Welche Eingabemöglichkeiten haben wir bisher kennengelernt?