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INTERFACES und PROGRAMMIERUNG für das Physikalische Anfängerpraktikum Prof. Dr. R. Lincke Inst. für Experimentelle und Angewandte Physik der Universität.

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1 INTERFACES und PROGRAMMIERUNG für das Physikalische Anfängerpraktikum Prof. Dr. R. Lincke Inst. für Experimentelle und Angewandte Physik der Universität Kiel Commodore 64 mit 8-Bit-Userport 8-Bit-System für den PC Minimalinterfaces am Druckerport WINDOWS: neue Möglichkeiten und neue Probleme UniMess - ein serielles C-System Der Microcontroller PIC 16C64 Programmierung unter WINDOWS : LabView

2 Probleme mit moderner Hard- und Software im Computerlabor Moderne Betriebssysteme verwenden Multitasking. Das verhindert zeitkritische Anwendungen. Ports lassen sich nicht direkt ansprechen. Die Messung kurzer Zeiten (<10ms) ist schwierig. Der ISA-Bus ist zu schnell. Es gibt zu viele unterschiedliche Port- und Bus-Standards. Die Programmiersprachen (Delphi, Visual Basic, C++ etc) sind sehr mächtig und dementsprechend komplex. Sie erfordern zu viel Zeit, die dann der Physik fehlt. Sie sollten den Profis überlassen bleiben.

3 In Kiel gebaute Interfaces 1998 : UNIMESS am Seriellen Port (L. Wolter) serielle Kommunikation Ein Interface für ein WINDOWS-System benötigt Intelligenz: Nur mit einem Mikrocontroller kann man eine Serie schneller äquidistanter AD-Werte aufnehmen. Die Meßroutinen müssen in der Assembler-Sprache des Controllers programmiert sein. Eine höhere Sprache, die den PC mit dem Controller kommunizieren läßt und diese Routinen aufruft, die die Daten transferiert, auswertet und darstellt, ist die graphische objektorientierte Sprache LabView. RS 232

4 Der Mikrocontroller PIC 16C64 PRO 33 unabhängige I/O-Ports 2 kB Programm-EPROM 128 Byte RAM 3 interne Timer Betriebsfrequenz bis 20 MHz SPI-/I 2 C Bus etc. RISC-Architektur 8 Stack-Ebenen minimale externe Hardware preiswert CONTRA kein vorbereiteter Daten/Adressbus kein internes Daten-RAM keine guten Entwicklungswerkzeuge mathematische Funktionen schwierig

5 UNIMESS Block-Diagramm 12-Bit AD-Converter 50 ksps ±10V (x1, x2, x4, x8) Microcontroller PIC 16C64 16 Mhz 2 DA-Converter 12 Bit ±5V 4 Digitale I/O-Ports TTL Schmitt-Trigger 2 Schrittmotor- Steuerungen 4 Relais 5A/250V/50W RAM für 1000 AD-Werte Bewegungsmelder (noch nicht installiert) Timer Funktion Basis 1 s RS-232-Port zum PC Baud Spannungsversorgung +5V,±12V

6 Entwicklungswerkzeuge für den PIC 16C64 Quellcode - Entwicklung Quellcode - Entwicklung CompilierungCompilierung Programmierung des PIC EmulationEmulation In PIC- Assembler: Texteditor In PIC- Assembler: Texteditor In C: C-Compiler (e.g. CCS 230DM) In C: C-Compiler (e.g. CCS 230DM) MPASM (Freeware) Umgebung: MPLAB 3.4 (Microchip Freeware) MPDriveway (AiSys ca. 500$) Umgebung: MPLAB 3.4 (Microchip Freeware) MPDriveway (AiSys ca. 500$) Universal- prommer (e.g.: ALL-03A) PIC-In-Circuit- Emulator (app DM) Simulator PSIM (Freeware)Simulator

7 UNIMESS Serielle Kommunikation unter LabView

8 Die Programmierung des UNIMESS mit LabView Eine graphische objektorientierte Programmiersprache Das Quellprogramm für eine RC-Regelung

9 UNIMESS und LabView Ein Paar für das Physikalische Praktikum Inhalt des Praktikums kein Zeilencode: objektorientierte graphische Programmierung moderne Software, moderne Kommunikationstechnik Oberfläche und Programmstruktur werden vom Studenten geschrieben viele physikalische Anwendungen beim Erlernen von Interfacing und LabView Vorteile selbst Studenten ohne Programmierkenntnisse meistern die Aufgaben in kürzester Zeit (ungefähr 3 mal schneller als mit TURBO Pascal) hohe Motivation durch sofortige Ergebnisse und attraktive Graphik Meßwerte können an andere Programme weitergegeben werden (MathCad, Mathematica u.ä.) Erlernen eines modernen Industriestandards Elementarversion ROBOLAB (LEGO) sehr niedriger Preis:LabView Student Edition DM 99,-- Material für InterfaceDM 400,--


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