Wozu Mikrocontroller?.

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

1 Wozu Mikrocontroller?

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

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

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

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 Motoransteuerung Gleichstrommotor Servomotor Schrittmotor
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 Fahrzeug mit einem Motor und einem Lenk-Servo

10 Fahrzeug mit 2 Motoren

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

16 Weitere Anfängersysteme
Lego RCX/NXT-Programmierung

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

18 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 Gesamtkonzept am FSG Klasse 9: Klasse 10: 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 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 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 Projekte mit Mechanik Fahrzeugprojekte Automatisierungsprojekte
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

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

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) Elektronikteile ca. 15€ 2) 3) 4) Klingeldraht (Baumarkt) Vielfachmessgerät ca. 20 € 3) 4) 1)elmicro.com 2) 3) 4)