Die Technik, die uns im Alltag begegnet, lässt sich grob in analoge und digitale Systeme einteilen. Dementsprechend treten dort auch analoge und digitale Signale auf.

Ein analoges Signal ist ein stetiges (kontinuierliches) Signal, das jeden beliebigen Wert innerhalb eines bestimmten Bereichs annehmen kann.

Eigenschaften:

• Verläuft fließend, ohne Sprünge

• Kann unendlich viele Zwischenwerte haben

• Bildet reale physikalische Größen direkt ab

Beispiele:

• Schallwellen (Sprache, Musik)

• Temperaturverlauf

• Helligkeit eines Dimmers

• Zeiger einer analogen Uhr

• Spannung eines Mikrofonsignals

Vorteile:

• Natürliche Abbildung realer Vorgänge

• Keine Abtastung oder Quantisierung nötig

Nachteile:

• Störanfällig (Rauschen, Verzerrungen)

• Qualität nimmt bei Übertragung und Speicherung ab

• Schwer zu reproduzieren oder zu speichern

Ein digitales Signal besteht aus diskreten (abgestuften) Werten, meist in Form von Binärwerten (0 und 1). Digitale Signale haben nur zwei klar unterscheidbare Zustände – typischerweise 0 und 1, Aus und An, Low und High.

Eigenschaften:

• Nicht stetig, sondern in festen Stufen

• Wird aus analogen Signalen durch Abtastung und Quantisierung gewonnen

• Leicht verarbeitbar durch Computer

Beispiele:

• Daten auf dem Computer

• Musikdateien (MP3, WAV)

• Digitale Bilder

• Digitale Uhr

• USB-, WLAN- oder Bluetooth-Signale

Vorteile:

• Robust gegen Störungen

• Hohe Speicher- und Übertragungsqualität

• Leicht zu kopieren und zu verarbeiten

• Fehlerkorrektur möglich

Nachteile:

• Informationsverlust durch Abtastung möglich

• Benötigt Umwandlung (A/D- und D/A-Wandler

Binäre Signale sind digitale Signale, die nur zwei Werte (normalerweise 0 und 1) annehmen können. Die Fehlerquote bei der Verarbeitung und Übertragung ist deshalb äußerst gering.

Ein Arduino arbeitet intern digital. Seine Pins können:

• Eingänge sein: Erkennen von Tasterstellungen (High/Low).

• Ausgänge sein: LEDs einschalten oder ausschalten (High = 5V, Low = 0V).

Das bedeutet: Jeder Pin ist ein kleines Tor zwischen der analogen Außenwelt und der digitalen Logik im Inneren.

Die nachfolgende Grafik zeigt die Pinbelegung des Arduino Nano. Viele Pins sind mit zwei oder mehr Funktionen belegt. Diese werden bei der Initialisierung in der Software entsprechend freigeschaltet.

Alle mit D gekennzeichneten Pins können als digitale Ein- oder Ausgänge konfiguriert werden.