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Mikrocontroller 1 Wozu Mikrocontroller?. Mikrocontroller 2.

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Präsentation zum Thema: "Mikrocontroller 1 Wozu Mikrocontroller?. Mikrocontroller 2."—  Präsentation transkript:

1 Mikrocontroller 1 Wozu Mikrocontroller?

2 Mikrocontroller 2

3 3 Was ist ein Mikrocontroller ? Ein Mikrocontroller ist ein eigenständiger Miniaturrechner in einem einzigen Chip integriert. Er besteht aus einem Mikroprozessor, Speicher und evtl. weiteren Komponenten. Ein Mikrocontroller-Board ist eine Platine zum Experimentieren, die einen Mikrocontroller enthält.

4 Mikrocontroller 4 Grundschema Port mit 8 digitalen Input-Output- Leitungen (Pins): Zustand 0 oder 1 Eingabe: Schalter offen oder geschlossen Ausgabe: LED aus oder an

5 Mikrocontroller 5 Programmierung Hochsprache (C, Basic..) Grafisch (z.B. LEGO- Mindstorms) Übertragung (download) vom PC zum Programmspeicher des Microcontrollers (Flash)

6 Mikrocontroller 6 Programmausführung Programm läuft ohne PC Ausgabe: LED, Display, Lautsprecher, Motor Eingabe: Sensoren, Taster Endlosprogramm oder endliches Programm

7 Mikrocontroller 7 Basic Stamp 1 Project Board 1 Mikrocontroller PIC16C56A incl. Basic-Interpreter und 14Byte Datenspeicher 2 2kB-Basic- Programmspeicher 3 Oszillator 4MHz 4 Power-LED

8 Mikrocontroller Motoransteuerung Gleichstrommotor Vorteil: Leicht verständlich, leicht anzusteuern Nachteil: Motor-IC notwendig, nicht regelbar Servomotor Vorteil: Ohne Zusatz verwendbar, regelbar Nachteil: Für 360°-Rotation Umbau notwendig, Prinzip nicht leicht verständlich, Muss ständig bedient werden Schrittmotor Vorteil: Präzise steuerbar, optimal für exakte Positionierungen Nachteil: Zusätzliche Elektronik notwendig, aufwändige Ansteuerung

9 Mikrocontroller Fahrzeug mit einem Motor und einem Lenk-Servo

10 Mikrocontroller Fahrzeug mit 2 Motoren

11 Mikrocontroller 11 Tipps für den Unterricht Schüler auf folgende Punkte hinweisen: Fehler eingrenzen (Es tut nicht): Programmierfehler, Verdrahtungsfehler, Systemfehler ? Reines Probieren ergibt undurchschaubare Programme Sie sollten ihr Vorgehen beschreiben können

12 Mikrocontroller 12 Tipps für den Unterricht Die Schüler sollten Nicht mehr benötigte Kabel, Bauteile und Programmteile entfernen Eine Gesamtaufgabe in möglichst kleine Einzelschritte aufteilen Möglichst häufig testen und funktionierende Zwischenstände extra speichern Dokumentation ins Programm schreiben

13 Mikrocontroller 13 Tipps für den Unterricht Zusätzlich für den Lehrer Möglichst keine Programme oder Programmteile abtippen lassen. Vorlagen oder Lösungen als Datei zur Verfügung stellen. Mechanische Anteile einer Aufgabe nicht unterschätzen.

14 Mikrocontroller 14 Basic Stamp: Vor- und Nachteile Vorteile Preisgünstig Einfache Programmierung Schneller Anfangsfortschritt Handlich Geringer Stromverbrauch Nachteile Verkabelung ist fehleranfällig Nur für einfache Aufgaben geeignet Nur in BASIC programmierbar Kein AD-Wandler Kein Display

15 Mikrocontroller 15 Weitere Anfängersysteme Lego NXT: –Betriebssystem Mikrocontroller versteckt –Symbolische Programmierung oder in C –Display und Ton integriert –Analogeingänge –Motorausgänge

16 Mikrocontroller Weitere Anfängersysteme Lego RCX/NXT-Programmierung

17 Mikrocontroller Weitere Anfängersysteme qfix Bobby-Board (Atmega32-Controller) – Kein Betriebssystem – Programmierung in C – Motorausgänge – Analogeingänge – Display anschließbar

18 Mikrocontroller qfix C-Programm int main() { initBobbyBoard(); clear(); while(1==1) { if (digital(1)) { powerOn(6);//Signal powerOn(3); sleep(2); powerOff(6); powerOff(3); }

19 Mikrocontroller Gesamtkonzept am FSG Klasse 9: Digitalelektronik Automatisierung mit dem Festo-System Steuerung mit einem Mikrocontroller-Board Klasse 10: Sensorik Projekt Temperatur-Messgerät mit einem Mikrocontroller Schaltungsentwurf, Herstellung einer Platine

20 Mikrocontroller 20 Lernziele Grundkonzepte der Programmierung Variable, Schleife, Verzweigung Grundkonzepte der Automatisierung Einsatz von Sensoren und Aktoren Lösungsstrategien Zusammenwirken von Controller, elektronischen Komponenten und mechanischen Komponenten

21 Mikrocontroller 21 Projekte ohne Mechanik Einfache Projekte ohne Mechanik Ampelsteuerung (einfache Ampel, Bedarfsampel, gekoppelte Ampeln) Musikprogramm Warnanlage(Reaktion z.B. auf Licht) Temperaturwarner Messgerät mit Zeiger Entfernungswarner mit US-Sensor

22 Mikrocontroller 22 Projekte mit Mechanik Fahrzeugprojekte – Finde die hellste Stelle im Raum – Umfahre Hinderniswände – Fahre auf dem Tisch ohne herunterzufallen – Folge möglichst schnell einer schwarzen Linie Automatisierungsprojekte – Rolladensteuerung – Garagentor – Alarmanlage mit Codeschloss

23 Mikrocontroller 23

24 Mikrocontroller 24 Unterrichtspraxis Maximale Gruppenzahl – Ohne Erfahrung max. 6 – Mit Erfahrung max 8 Gruppengröße: 2 (ideal) -3 Maximal 20 Schüler insgesamt

25 Mikrocontroller 25 Erstausrüstung Basic Stamp Laptop/PC möglichst mit serieller Schnittstelle Serielles Kabel (4), (oder USB-Adapter 18) 1) Basic-Stamp1 incl. Software 24 1) Stecker-Netzteil für Basic-Stamp (7,5V) 10 1) Elektronikteileca. 15 2) 3) 4) Klingeldraht (Baumarkt) Vielfachmessgerät ca. 20 3) 4) 1)elmicro.com 2)www.traudl-riess.de 3)www.conrad.dewww.traudl-riess.dewww.conrad.de 4)


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