Download - Vom Leuchtdiodenbild zum Mikrocontroller Johannes Lehmke Hittorf-Gymnasium, Recklinghausen
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Vom Leuchtdiodenbild zum Mikrocontroller
Johannes Lehmke
Hittorf-Gymnasium, Recklinghausen
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Folie 1Milchdosensteuerung
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Folie 2Übersicht
Vom Leuchtdiodenbild zum Mikrocontroller
Steuerungstechnik von der 10. bis zur 13. Jahrgangsstufe
Überblick über die Steuerungstechnik innerhalb
des Technikunterrichts
o Ziele
o Inhalte
o Methoden/Medien
Planung, Entwicklung und Bau eines Leuchtdiodenbildes in der 9./10. Jahrgangsstufe
o Aufbau
o Betrieb
o Steuerung
Steuerung eines mit einem Codeschloss
gesicherten Lagertors in der 12./13. Jahrgangsstufe
o Tür-/Rollladenmodul
o Steuerungsauftrag
o Elementarelektronische Steuerung
o Mikrocontrollergestützte Steuerung
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Folie 3Aufbau eines Leuchtdiodenbildes
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Folie 4Handsteuerung des Leuchtdiodenbildes
10
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Leuchtdioden-ketten, die
immer leuch-ten sollen
Leuchtdioden-ketten, die zu-sammen ge-
schaltet werdensollen
Leuchtdiodenketten,die einzeln geschaltet
werden sollen
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Folie 5Elementarelektronische Steuerung des Leuchtdiodenbildes
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Folie 6Steuerung des Leuchtdiodenbildes
ULN 2803 ULN 2803
74LS164 74LS164Taktgeber
Auswahl-logik
Mikro-controller
Leucht-dioden-
bild
Hardware - Lösung
Software - Lösung
T akt
Daten
Daten
T akt
Schieberegister Schieberegister
Clear
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Folie 7Tür- / Rollladenmodul
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Folie 8Steuerungsaufgabe mit elementarelektronischer Lösung
Eine Firma will für motorbetriebene Lagertore elektrisch/elektronische Steuerungsanlagen anbieten. Für die schon im Angebot befindlichen Lagertorsteuerungen soll ein Codeschloss mit serieller Eingabe des Codes entwickelt und auch in das Angebot der Firma aufgenommen werden. Für die Ausarbeitung des Angebotes stehen als Sensoren/Schaltelemente, Aktoren/Meldeeinrichtungen und für die Signalverarbeitung Folgendes zur Verfügung:
- drei high-aktive Taster (TAUF, TZU, QUIT), - zwei low-aktive Endschalter (ESR, ESL), - ein Gleichstromgetriebemotor mit Leistungsanpassung (MAUF, MZU), - ein blinkender optischer Alarmgeber (OAG), - verschiedene Logikbausteine (AND, OR, NOT), - verschiedene Speicherbausteine (S/R-FF, D-FF), - C-Control unit.
Aufgabenstellung
a. Für die Konstruktion des Codeschlosses mit serieller Eingabe des Codes sollen die beiden Taster (TAUF, QUIT) genutzt werden. Nach der Eingabe des richtigen Codes (1 – 7) soll sich das Lagertor endschaltergesichert öffnen. Mit der Taste (TZU) soll das Lagertor endschaltergesichert geschlossen werden können.
b. Die Eingabe eines falschen Codes soll durch einen optischen Alarmgeber angezeigt werden. Die Quittierung des Alarms soll mit dem richtigen Code, der auch die Tür öffnet, erfolgen.
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Folie 9Serielle Codeeingabe über zwei Tasten
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Folie 10Codeüberprüfung durch kombinatorische Logik
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Folie 11 Endschaltergesicherte Öffnen/Schließen der Lagertor
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Folie 12Auslösung und Quittierung des Alarms bei der Falscheingabe
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Folie 13Gesamtschaltung der elementarelektronischen Lösung
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Folie 14Aufgabenstellung für die mikrocontrollergestützte Lösung
Eine Firma will für motorbetriebene Lagertore elektrisch/elektronische Steuerungsanlagen anbieten. Für die schon im Angebot befindlichen Lagertorsteuerungen soll ein Codeschloss mit serieller Eingabe des Codes entwickelt und auch in das Angebot der Firma aufgenommen werden. Für die Ausarbeitung des Angebotes stehen als Sensoren/Schaltelemente, Aktoren/Meldeeinrichtungen und für die Signalverarbeitung Folgendes zur Verfügung: - drei high-aktive Taster (TAUF, TZU, QUIT), - zwei low-aktive Endschalter (ESR, ESL), - ein Gleichstromgetriebemotor mit Leistungsanpassung (MAUF, MZU), - ein blinkender optischer Alarmgeber (OAG), - verschiedene Logikbausteine (AND, OR, NOT), - verschiedene Speicherbausteine (S/R-FF, D-FF), - C-Control unit.
Aufgabenstellung
a. Für die Konstruktion des Codeschlosses mit serieller Eingabe des Codes sollen die beiden Taster (TAUF, QUIT) genutzt werden. Die Anzahl der Tastenbewegungen (TAUF) sollen gezählt und mit dem vorgegebenen Code (1 – 7) verglichen werden. Die Taste (QUIT) soll das Ende der Eingabe signalisieren. Nach der Eingabe des richtigen Codes soll sich das Lagertor endschaltergesichert öffnen. Mit der Taste (TZU) soll das Lagertor mit einem Intervallton endschaltergesichert geschlossen werden können.
b. Die Eingabe eines falschen Codes soll durch einen optischen Alarmgeber angezeigt werden. Die Quittierung des Alarms soll mit dem richtigen Code, der auch die Tür öffnet, erfolgen.
Reduzierte Aufgabenstellung: Ein Lagertor soll mit je einem Taster (TAUF, TZU) endschaltergesichert geöffnet und geschlossen werden. Entwickeln und dokumentieren Sie ein Steuerprogramm. Zur Dokumentation der Entwicklung gehört ein Technologieschema, ein Programmablaufplan und ein kommentiertes Steuerprogramm in C-Control Basic.
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Folie 15Technologieschem
Signal-verarbeitung
TAUF
TZU
ESR
ESL
MAUF
MZU
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Folie 16Programmablaufplan
Start
TAUF = 1ja
nein
ESR = 1ja
MAUF = 1
nein
MAUF = 0
TZU = 1ja
nein
ESL = 1ja
MZU = 1
nein
MZU = 0
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Folie 17Programmablaufplan und Steuerprogramm
Direkte Programmumsetzung define TAUF port [1] define TZU port [2] define ESR port [3] define ESL port [4] define MAUF port [5] define MZU port [6] 1 if TAUF = on then goto 2 else goto 3 2 if ESR = on then goto 5 else goto 3 3 MAUF = 0 4 goto 6 5 MAUF = 1 6 if TZU = on then goto 7 else goto 8 7 if ESL = on then goto 10 else goto 8 8 MZU = 0 9 goto 11 10 MZU = 1 11 goto 1 Eleganteres Programm
define TAUF port [1] define TZU port [2] define ESR port [3] define ESL port [4] define MAUF port [5] define MZU port [6]
#start if TAUF AND ESR = ON then MAUF = 1 elese MAUF = 0 if TZU AND ESL = ON then MZU = 1 else MZU = 0 goto start
Start
TAUF = 1ja
nein
ESR = 1ja
MAUF = 1
nein
MAUF = 0
TZU = 1ja
nein
ESL = 1ja
MZU = 1
nein
MZU = 0
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Folie 18Steuerprogramm der mikrocontrollergestützten Lösung
define TAUF port [1] 'Variabelendeklaration define TZU port [2] define QUIT port [3] define MAUF port [4] define MZU port [5] define ESR port [6] define ESL port [7] define OAG port [8] define LDRA port [9] define AAG port [10] define n word
#start
n=0 AAG=off
#Abfrage 'Codeeingabe if TZU=on then goto ZU if TAUF=on then n=n+1 wait not TAUF if (n=5 AND QUIT) then goto AUF 'Codevergleich if (n<>5 AND QUIT) then goto ALARM goto Abfrage
#ZU 'Schließen des Tors AAG=on Pause 25 AAG=off Pause 25 MZU=on if ESL=on then goto ZU else MZU=off goto start
#AUF 'Öffnen des Tors OAG=off MAUF=on if ESR=on then goto AUF else MAUF=off goto start
#ALARM 'Erzeugen des Alarms OAG=on
goto start