Modulfest am International Departement in Karlsruhe Mikrocontroller programmieren Vortrag von Maybritt Schillinger und Sebastian Dallinger / Christoph Hadlich und Franz Sattler Modulfest am International Departement in Karlsruhe am 9. Juli 2011 1

Mikrocontroller programmieren Alltägliche Begegnung Modulfest 9. Juli 2011 Mikrocontroller programmieren 2 2

Mikrocontroller programmieren Mikrocontroller C Verwendung des Mikrocontrollers Eigenschaften des Mikrocontrollers Beispiel Ampel 7-Segment-Anzeige Unsere weiteren Projekte Danksagung Modulfest 9. Juli 2011 Mikrocontroller programmieren 3 3

Mikrocontroller programmieren Mikrocontroller in der Praxis http://www.vielfinden.com/images/mp3_player.jpg http://www.produkt-suchmaschine.com/images/products/82_ /samsung-wf-8604-ffw-waschmaschine-id570668.jpg http://www.early-adopter.info/wp-content/uploads/2009/07/nokia-6110.jpg /logitech-deluxe-250-tastatur-weiss-id635349.jpg http://www.produkt-suchmaschine.com/images/products/128_ http://www.verkehrslage.de/wp-content/uploads/2011/04/Wer-bei-Rot-%C3%BCber-d ie-Ampel-f%C3%A4hrt-muss-nicht-immer-den-F%C3%BChrerschein-abgeben.jpg http://www.asurowiki.de/pmwiki/uploads/Main/hauppauge_mvp.jpg http://www.live-shops.com/bild/ativa-taschenrechner-at-709-18-2854550.jpg http://www.webbomb.de/shop/images/product_images/info_images/240_0.jpg Modulfest 9. Juli 2011 Mikrocontroller programmieren 4 4

Mikrocontroller programmieren Vorteile von Mikrocontrollern - einfachere Schaltungen: - weniger Zeitaufwand - kostengünstig durch wenige Bauteile Möglichkeit der Programmierung: kein Umbau von Bauteilen nötig Keine Fehler durch Neuverdrahtung Projekte, die ohne C sehr aufwändig wären: - Ampelschaltung - Uhrschaltung - Temperaturmessung - Geschwindigkeits- messung Blinkschaltung mit analogen Bauteilen Quelle: http://www.etechnik.hs-mannheim.de/bet/tutorials/blink_a.pdf Blinkschaltung mit C Modulfest 9. Juli 2011 Mikrocontroller programmieren 5 5

Mikrocontroller programmieren Der Mikrocontroller stellt sich vor Modulfest 9. Juli 2011 Mikrocontroller programmieren 6 6

Mikrocontroller programmieren Der Mikrocontroller stellt sich vor Mikroprozessor <> Mikrocontroller Im Mikrocontroller: Prozessor, RAM, Flash 28 Pins davon 23 programmierbar Spezialfunktionen, wie Timer, Standby, etc Temperaturbereich: -55 bis +125 °C Eigenschaft AtMega8 PC Taktfrequenz Variabel, 1-16Mhz Fest, ca. 2x2Ghz - 6x3,5Ghz RAM 1KB 2 – 8 GB Speicher 8KB ca. 250-1000GB Modulfest 9. Juli 2011 Mikrocontroller programmieren 7 7

Mikrocontroller programmieren Unsere Fußgängerampel Modulfest 9. Juli 2011 Mikrocontroller programmieren 8 8

Mikrocontroller programmieren Aufbau der Ampelschaltung Mikrocontroller Taster Stromversorgung Kabelbrücken Fußgänger Autos Modulfest 9. Juli 2011 Mikrocontroller programmieren 9 9

Ablauf bei der Ampelschaltung

Mikrocontroller programmieren 7-Segment-Anzeige Überall, wo Zahlen deutlich dargestellt werden: Taschenrechner Herd Uhrendisplay ... Innenleben: 7 Leuchtdioden (LEDs) a-g 1 LED für Dezimalpunkt Modulfest 9. Juli 2011 Mikrocontroller programmieren 11 11

Mikrocontroller programmieren 7-Segment-Anzeige ansteuern Die Anschlüsse für die 7 LED können separat angesteuert werden (Eingänge a-g): bei gemeinsamer Kathode (CC) auf positives Potenzial (+ Pol) bei gemeinsamer Anode (CA) auf GND (- Pol) Widerstände R1-R7 zum Schutz der LEDs Ansteuerung durch die Ausgänge PD0 bis PD7 (Ports) des C Modulfest 9. Juli 2011 Mikrocontroller programmieren 12 12

Mikrocontroller programmieren Mehrfach 7-Segment-Anzeigen Bei vier 7-Segment-Bausteinen: Insgesamt 28 voneinander unabhängige Eingänge Man bräuchte 28 Ausgänge des C Beispiel: Aufbau einer Uhr mit 4fach 7-Segment- Anzeige Problem: zu wenige programmierbare Ausgänge am C, maximal 19 beim ATmega8 Modulfest 9. Juli 2011 Mikrocontroller programmieren 13 13

Mikrocontroller programmieren Multiplexing-Verfahren Problem: zu wenige Ausgänge am C Lösung: Jede Ziffer (1fach-7-Segment) wird einzeln angesteuert über 7 Datenleitungen Alle Ziffern werden einzeln, aber sehr schnell nacheinander angesteuert Alle nicht aktiven Ziffern werden ausgeschaltet Modulfest 9. Juli 2011 Mikrocontroller programmieren 14 14

Mikrocontroller programmieren Weitere Projekte Uhr mit 4fach-7-Segment-Display Lichtschranke zur Drehzahlmessung Steuerung von Gleichstrommotoren Temperaturmessung Modulfest 9. Juli 2011 Mikrocontroller programmieren 15 15

Mikrocontroller programmieren Entwicklung Intel 4004 ATMega8 http://static.arstechnica.com/01-19-2011/intel_4004.jpg http://www.mikrocontroller.net/attachment/37104/ATMEGA8-16PU.jpg Fläche: 600 mm² Taktfrequenz: 740 kHz Fläche: 245 mm² Taktfrequenz : 16 MHz Modulfest 9. Juli 2011 Mikrocontroller programmieren 16 16

Mikrocontroller programmieren Besonderen Dank an Dr. Hans-Werner und Josephine Hector Prof. Jörg Best (Hochschule Mannheim) Dr. Rolf Piffer (Modulleiter) Inga Kristina Kerber (Mentorin) Modulfest 9. Juli 2011 Mikrocontroller programmieren 17 17