Workflow: Schritt fuer Schritt zur Codeeingabe

Dieser Weg fuehrt in fester Reihenfolge durch Montag und Dienstagvormittag. Am Ende oeffnet deine Box nur, wenn du einen Code eingegeben hast - mit dem Servo, den Sensoren des micro:bit und der 4-Digit-Anzeige.

So funktioniert der Workflow

Immer nur eine Station auf einmal. Erst wenn “Fertig, wenn” stimmt, geht es zur naechsten.
Jede Station hat denselben Aufbau: Ziel - Material - So geht’s - Fertig, wenn - Weiter mit.
Nichts ueberspringen. Die Zusatzaufgaben am Ende sind freiwillig.
Klappt etwas nicht: zuerst die Tabelle Wenn etwas nicht klappt, dann die Lehrperson fragen (spaetestens nach 10 Minuten).
Die Zeiten sind Richtwerte. Wichtig ist die Reihenfolge, nicht das Tempo.

Uebersicht

Nr	Station	Neu dazu	Sample / Aufgabe	Richtwert
1	Editor und Kabel	micro:bit, USB-Kabel	Setup	10 min
2	Knoepfe A und B	nichts	a-b-zaehler	10 min
3	Neigung messen	nichts	wasserwaage	10 min
4	Servo auf dem Tisch (ohne Zahnrad)	Servo, Batteriefach 3xAA	zwei-stellungen	20 min
5	Box und Schliessmechanismus zusammenbauen	Box, Mechanismus	Anleitung der Lehrperson	45-90 min
6	Endlagen messen	Servo in der Mechanik	endlagen-kalibrieren	20 min
7	Box oeffnen und schliessen	nichts	box-startprogramm	15 min
8	4-Digit-Anzeige anschliessen	4-Digit-Anzeige	zahl-anzeigen	20 min
9	Anzeige als Zaehler	nichts	zaehler	15 min
10	Codeeingabe, Stufe 1	nichts	eigene Aufgabe (siehe unten)	45 min
11	Codeeingabe, Stufe 2	nichts	eigene Aufgabe (siehe unten)	45 min

Pins, die in diesem Workflow belegt werden - alles bleibt immer angeschlossen, es wird nie umgesteckt:

Pin am micro:bit	Belegung
P0	Servo (Signal)
P1	4-Digit-Anzeige (CLK)
P2	4-Digit-Anzeige (DIO)
3V	4-Digit-Anzeige (VCC)
GND	gemeinsame Masse: Servo, Batteriefach, Anzeige

Die Knoepfe A und B, die Neigung und das Logo zum Antippen sind im micro:bit eingebaut und brauchen keinen Pin.

Teil A: Nur der micro:bit

Station 1: Editor und Kabel

Ziel: Ein Programm vom Computer auf den micro:bit uebertragen.

Material: micro:bit, USB-Kabel (Datenkabel).

So geht’s:

Editor oeffnen: https://python.microbit.org/v/3 (Chrome oder Edge).
micro:bit per USB anschliessen.
Connect klicken, micro:bit auswaehlen.
Irgendein Beispielprogramm einfuegen, Send to micro:bit klicken.

Genauer Ablauf mit Bildern: Setup.

Fertig, wenn: der micro:bit das Programm ausfuehrt (z. B. etwas auf der LED-Matrix erscheint).

Weiter mit: Station 2.

Station 2: Knoepfe A und B

Ziel: Mit den Knoepfen A und B einen Wert zaehlen.

Material: nur der micro:bit.

So geht’s:

Sample oeffnen: a-b-zaehler.
Den Code in den Editor kopieren und auf den micro:bit senden.
Ausprobieren: A, B, A und B zusammen.

Fertig, wenn: A zaehlt hoch, B runter, A und B zusammen setzt auf 0.

Weiter mit: Station 3.

Station 3: Neigung messen

Ziel: Den eingebauten Neigungssensor (Beschleunigungssensor) kennenlernen.

Material: nur der micro:bit.

So geht’s:

Sample oeffnen: wasserwaage.
Code kopieren, senden.
micro:bit langsam nach links, rechts, vorne und hinten kippen.

Fertig, wenn: der Leuchtpunkt in die Richtung wandert, in die du kippst.

Weiter mit: Station 4.

Teil B: Servo und Box

Station 4: Servo auf dem Tisch

Ziel: Den Servo anschliessen und steuern - noch nicht in der Box.

Material: micro:bit, Servo, Batteriefach 3xAA (4.5 V), 3 Kabel fuer den Servo, 2 Kabel fuer die Masse-Bruecke.

So geht’s:

Servo frei auf den Tisch legen, ohne Zahnrad. Nichts daran befestigen. Die Lehrperson bespricht diesen Schritt vorher mit der Klasse.
Verkabeln, Batteriefach noch ausgeschaltet:

  Batteriefach 3xAA          Servo                 micro:bit
  ----------------           -----                 ---------
  rot  (+)  ---------------> rot   (+)
  schwarz (-) --+----------> braun (-)
                |
                +--------------------------------> GND     (gemeinsame Masse!)
                       orange/gelb ---------------> P0      (Signal)

  3V am micro:bit bleibt frei.

Sample oeffnen: zwei-stellungen.
Code kopieren, senden.
Batteriefach einschalten. micro:bit bleibt am USB-Kabel.
Knopf A und Knopf B druecken.

Mehr zur Stromversorgung: Servo-Bauteil.

Fertig, wenn: A den Servo auf 0 Grad und B auf 180 Grad dreht, ohne dass er zittert.

Weiter mit: Station 5.

Station 5: Box und Schliessmechanismus zusammenbauen

Ziel: Box, Schliessmechanismus und micro:bit-Halterung zusammenbauen.

Material: Box-Teile, Schliessmechanismus, micro:bit-Halterung, Servo.

So geht’s: Die Lehrperson zeigt zuerst die einfache Beispielbox und gibt dir danach die Aufbauanleitung fuer Box und Schliessmechanismus. Das Zahnrad kommt erst nach dieser Anleitung auf den Servo. Den Servo grob in Mittelstellung in den Mechanismus setzen (siehe endlagen-kalibrieren). Ab jetzt darf der Servo nie mehr auf 0 oder 180 Grad gefahren werden - nur noch mit den Programmen aus Station 6 und 7.

Fertig, wenn: Box steht, Mechanismus sitzt, Servo ist angeschlossen wie in Station 4.

Weiter mit: Station 6.

Station 6: Endlagen messen

Ziel: Die zwei Werte finden, zwischen denen dein Servo sicher faehrt.

Material: Box mit angeschlossenem Servo.

So geht’s:

Sample oeffnen: endlagen-kalibrieren.
Code kopieren, senden. Open Serial im Editor anklicken.
Knopf B gedrueckt halten: der Wert steigt langsam, der Servo faehrt. Knopf A: der Wert sinkt.
Kurz vor dem Anschlag der Mechanik stoppen (Box ganz offen bzw. ganz zu). Nicht gegen den Anschlag druecken. Hoerst du ein Brummen: sofort loslassen.
A und B zusammen druecken: der Wert erscheint. Notieren.
Das Gleiche fuer die andere Endlage.

Deine Werte:

Endlage	Wert (us)
Box ganz offen (`PULS_AUF`)
Box ganz zu (`PULS_ZU`)

Danach beide Werte um etwa 15 bis 30 us Richtung Mitte zuruecknehmen - das ist die Sicherheitsreserve.

Fertig, wenn: beide Werte notiert sind.

Weiter mit: Station 7.

Station 7: Box oeffnen und schliessen

Ziel: Die Box per Knopfdruck oeffnen und schliessen.

Material: wie Station 6.

So geht’s:

Sample oeffnen: box-startprogramm.
Oben im Code PULS_AUF und PULS_ZU mit deinen Werten aus Station 6 ersetzen. START_ZUSTAND auf die Lage setzen, in der die Box beim Einschalten steht.
Code kopieren, senden.
Knopf A: Box oeffnen. Knopf B: Box schliessen. A und B zusammen: Notfall (faehrt langsam in die Mitte).

Solange die zwei Werte fehlen, zeigt die Matrix nur ein ? und der Servo faehrt nicht.

Fertig, wenn: die Box sich 5-mal hintereinander per Knopf oeffnen und schliessen laesst, ohne Brummen oder Zittern.

Weiter mit: Station 8.

Teil C: Die 4-Digit-Anzeige

Station 8: 4-Digit-Anzeige anschliessen

Ziel: Eine Zahl auf der 4-Digit-Anzeige anzeigen. Der Servo bleibt dabei angeschlossen.

Material: 4-Digit-Anzeige (TM1637), 4 Kabel.

So geht’s:

Kabel nach der Beschriftung auf dem Modul anschliessen, nicht nach der Position:

   Anzeige CLK -> P1      Anzeige DIO -> P2
   Anzeige VCC -> 3V      Anzeige GND -> GND

Sample oeffnen: zahl-anzeigen.
Im Editor eine zweite Datei tm1637.py anlegen und die Bibliothek aus dem Sample hineinkopieren (Anleitung: Setup).
Code in main.py kopieren, senden.

Fertig, wenn: die Anzeige die Zahl zeigt, die im Programm steht.

Weiter mit: Station 9.

Station 9: Anzeige als Zaehler

Ziel: Mit den Knoepfen A und B eine Zahl auf der Anzeige einstellen.

So geht’s:

Sample oeffnen: zaehler.
Code in main.py kopieren, senden. tm1637.py bleibt als zweite Datei.

Fertig, wenn: A hochzaehlt, B runterzaehlt, A und B zusammen auf 0 setzt.

Weiter mit: Station 10.

Teil D: Codeeingabe

Ab hier schreibst du ein eigenes Programm. Du setzt es aus Bausteinen der Stationen 6 bis 9 zusammen. Gehe Teilschritt fuer Teilschritt vor und teste nach jedem Teilschritt.

Station 10: Codeeingabe, Stufe 1

Ziel: Die Box oeffnet nur, wenn die richtige Zahl eingestellt und mit dem Logo bestaetigt wurde.

Bausteine:

Baustein	Woher
Zahl mit A und B einstellen, Anzeige	zaehler
Box oeffnen und schliessen	box-startprogramm, die Funktionen `box_auf()`, `box_zu()`, `box_zustand()`
Logo antippen	logo-schalter, `pin_logo.is_touched()`

So geht’s:

Zusammenfuehren. Den Code aus zaehler und die Funktionen aus box-startprogramm (von den Endlagen-Werten bis und mit rueckmeldung(), ohne die Hauptschleife) in eine main.py kopieren. tm1637.py bleibt die zweite Datei. Test: Die Anzeige zaehlt mit A und B, die Box bewegt sich noch nicht.
Geheimzahl. Oben im Programm eine Zeile einfuegen, z. B. CODE = 42.
Bestaetigen. Wird das Logo angetippt, vergleichst du die Zahl auf der Anzeige mit CODE. Test: Die LED-Matrix zeigt bei richtiger Zahl Image.YES, bei falscher Image.NO.
Oeffnen. Bei richtiger Zahl die Box mit box_auf() oeffnen. Bei falscher Zahl bleibt sie zu und die Anzeige geht auf 0.
Schliessen. A und B zusammen: Box mit box_zu() schliessen und Anzeige auf 0.

Fertig, wenn: die richtige Zahl mit Logo die Box oeffnet, eine falsche Zahl nichts bewirkt und A+B sie wieder schliesst.

Weiter mit: Station 11.

Station 11: Codeeingabe, Stufe 2

Ziel: Zwei Sicherungen hintereinander: erst die Zahl, dann eine Neigungsfolge. Erst wenn beide stimmen, oeffnet die Box.

Bausteine:

Baustein	Woher
Neigung erkennen	wasserwaage, `accelerometer.get_x()`
Stufe 1	dein Programm aus Station 10

So geht’s:

Neigung lesen. In einem neuen, kleinen Programm die Neigung ausgeben, z. B. print(accelerometer.get_x()) (im Editor Open Serial). Notiere den Wert bei “nach links kippen” und “nach rechts kippen”.
Eine Richtung erkennen. Beispiel: accelerometer.get_x() < -500 heisst “nach links”. Alternativ gibt es accelerometer.was_gesture("left"). Test: Die Matrix zeigt L, wenn du nach links kippst, und R bei rechts.
Folge speichern. Jede erkannte Richtung an eine Liste eingabe anhaengen. Beispiel fuer die richtige Folge: FOLGE = ["L", "R", "L"]. Test: Nach drei Kippbewegungen zeigt die Matrix Image.YES (Folge richtig) oder Image.NO.
Zusammenbauen. In dein Programm aus Station 10 eine Variable stufe einfuehren: stufe = 1 heisst “Zahl wird eingegeben”, stufe = 2 heisst “Neigungsfolge wird eingegeben”. Bei richtiger Zahl geht es von 1 auf 2 und die Box bleibt noch zu.
Oeffnen. Nur wenn in Stufe 2 die Folge stimmt, die Box oeffnen. Bei falscher Zahl oder falscher Folge: stufe = 1, Anzeige auf 0.

Fertig, wenn: richtige Zahl + richtige Folge die Box oeffnet und jeder Fehler bei einer der beiden Stufen dich zurueck zum Anfang bringt.

Geschafft. Zeige die Box der Lehrperson.

Zusatzaufgaben (freiwillig, erst nach Station 11)

Aufgabe	Sample	Bemerkung
Ideen mit den Sensoren des micro:bit	box-startprogramm	sechs kleine Ideen, immer eine nach der anderen
Schuetteln als Code	shake-wuerfel	`accelerometer.was_gesture("shake")`
Richtung als Code	kompass-pfeil	Kompass muss zuerst kalibriert werden
Logo als Schalter	logo-schalter	Logo antippen zum Ein- und Ausschalten
Melodie bei richtigem Code	melodie-und-sound	Lautsprecher ist eingebaut; mit Servo an P0 immer `pin=None` angeben, z. B. `music.pitch(880, 200, pin=None)`
Lichtsensor als Code	nachtlicht	Matrix abdecken
Zeit begrenzen	stoppuhr	Code muss innerhalb von 30 Sekunden eingegeben werden
LED-Strip	erste-farben	siehe Hinweis unten

Hinweis LED-Strip: Im Sample steht die Datenleitung an P0. P0 gehoert aber dem Servo. Im Code pin0 durch pin1 ersetzen und die Datenleitung an P1 stecken. P1 gehoert dann nicht mehr der 4-Digit-Anzeige - Servo, LED-Strip und 4-Digit-Anzeige zusammen gehen ohne Breakout-Board nicht.

Wenn etwas nicht klappt

Problem	Loesung
micro:bit erscheint nicht bei Connect	Anderes USB-Kabel (Datenkabel, nicht nur Ladekabel), anderer USB-Port, Chrome oder Edge verwenden
Servo zittert oder micro:bit startet neu	Batteriefach eingeschaltet? Batterien frisch? Masse-Bruecke (GND) von Batteriefach zu micro:bit vorhanden?
Servo bewegt sich nicht	Signal an P0, nicht an einem anderen Pin? Batteriefach eingeschaltet?
Servo brummt an einer Endlage	Sofort Programm stoppen. Den Wert 15 bis 30 us Richtung Mitte setzen
Matrix zeigt nur ein `?`	`PULS_AUF` und `PULS_ZU` fehlen noch im Programm (Station 6)
Box faehrt in die falsche Richtung	`PULS_AUF` und `PULS_ZU` im Programm tauschen
Anzeige bleibt dunkel	CLK an P1, DIO an P2, VCC an 3V? Datei `tm1637.py` als zweite Datei im Editor angelegt? Kabel nach der Beschriftung auf dem Modul angeschlossen?
Fehlermeldung im Editor	Zeilennummer notieren, Zeile genau ansehen (Einrueckung, Doppelpunkt, Schreibweise), dann die Lehrperson fragen

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