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Wozu Mikrocontroller?

Wozu Mikrocontroller?. 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.

norina
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Wozu Mikrocontroller?

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Presentation Transcript

  1. Wozu Mikrocontroller?

  2. 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.

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

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

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

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

  7. 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

  8. Fahrzeug mit einem Motor und einem Lenk-Servo

  9. Fahrzeug mit 2 Motoren

  10. 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

  11. 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

  12. 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.

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

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

  15. Weitere Anfängersysteme • Lego RCX/NXT-Programmierung

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

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

  18. 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

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

  20. 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

  21. 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

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

  23. 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)www.traudl-riess.de 3)www.conrad.de 4) www.reichelt.de

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