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

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

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

4 Mikrocontroller programmierenMikrocontroller in der Praxis /samsung-wf-8604-ffw-waschmaschine-id jpg /logitech-deluxe-250-tastatur-weiss-id jpg ie-Ampel-f%C3%A4hrt-muss-nicht-immer-den-F%C3%BChrerschein-abgeben.jpg Modulfest 9. Juli 2011 Mikrocontroller programmieren 4 4

5 Mikrocontroller programmierenVorteile 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: Blinkschaltung mit C Modulfest 9. Juli 2011 Mikrocontroller programmieren 5 5

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

7 Mikrocontroller programmierenDer 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 GB Modulfest 9. Juli 2011 Mikrocontroller programmieren 7 7

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

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

10 Ablauf bei der Ampelschaltung

11 Mikrocontroller programmieren7-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

12 Mikrocontroller programmieren7-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

13 Mikrocontroller programmierenMehrfach 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

14 Mikrocontroller programmierenMultiplexing-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

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

16 Mikrocontroller programmierenEntwicklung Intel 4004 ATMega8 Fläche: 600 mm² Taktfrequenz: 740 kHz Fläche: 245 mm² Taktfrequenz : 16 MHz Modulfest 9. Juli 2011 Mikrocontroller programmieren 16 16

17 Mikrocontroller programmierenBesonderen 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