Baugruppen hard- und softwareseitig konfigurieren ->Schnittstellen, Bussysteme, Hardwaretreiber, Mikrocontroller, programmierbare Logikbausteine, Intelligente Sensoren, Ansteuerung von Aktoren, Steuerungstechnik, Regelungstechnik, Komponenten einer integrierten Entwicklungsumgebung
Im Bereich der µC hat sich viel getan. Hier eine Übersicht von einer Seite von mir:
Elektronik im Unterricht/µController auf einer kostenfreien WordPress-Seite ->Werbung dazwischen
oder auf einer weiteren Seite von mir elektrofortbildung.wordpress.com dort µC auf einer kostenfreien WordPress-Seite ->Werbung dazwischen
Da geht es um Micro:bit, Arduino, Hardware, Bussysteme, usw.
Der Klassiker: Ein fahrbarer Roboter. Die Platinen wurden im Unterricht entwickelt. Die Platinen wurden professionell gefertigt. Jeder Schüler musste die Platinen bestücken und hatte somit ein komplettes µC System auf Basis des 8051er Systems.
Zusätzliche Platinen:
– Eine Platine mit 4 H-Brücken auf Basis des LM293. Somit kann man auch 2 Schrittmotoren ansteuern.
– Eine Sensorplatine für die Hinderniserkennung.
Folgende Controllersysteme wurden in der Ausbildung verwendet:
8051er µController
Das 8051er System hat eine lange Tradition. Es gab den 80535er von Siemens/Infineon.
Danach viele Prozessoren mit 8051er Kern von ATMEL. Für all diese Systeme haben wir selbst Platinen entwickelt. Die Peripherie wurde immer über ein 10 poliger Pfostenstecker mit Flachbandkabel verbunden.
Beispiele:
- ATMEL 2051/4051 Programmierbar in einem Programmieradapter (EPROM-Brenner)
| Motherboard mit dem ATMEL4051 | Beispiel für ein Ausbildungssystem mit IIC-Platinen und RS232Schnittstelle |
- ATMEL 89S8252 Programmierbar über die parallele Schnittstelle LPT
| Motherboard mit dem ATMEL89S8252 | Beispiel für ein Ausbildungssystem mit verschiedenen Erweiterungsplatinen: 2xWürfel LCDisplay, 4x7Seg. Anzeige, 8x LED Matrixtastatur |
- ATMEL 89C5131 Programmierbar über USB Schnittstelle
| Motherboard mit ATMEL89C5131 | Beispiel für ein Ausbildungssystem mit 8x Schalter, 8x LED, LCDisplay |
Hier geht es vor allen Dingen um
– Assemblerprogrammierung und Programmierung in C.
– Ansprechen diverser Hardware
-Kommunikation über RS232 und IIC
– Projekte wie Mobiler Roboter und RC5 Fernbedienung
Hier die von uns entwickelten Zusatzplatinen:
Platinensatz 1: 8x LED
8xTaster
8xSchalter
4x7Segment
Platinensatz 2: Kreuzung mit Ampel
Rs232 mit Rechteckgenerator für Timer und externer Interrupt
Matrixtastatur
2x Würfel
LC-Display für 2x16Zeichen
Kurs Grundlagen C und 8051er ET_Tutorials W. Bengfort IDE Keil uV4 Einstieg Kontrollstrukturen, kleine Projekte, Interne Register, Timer, Interrupt. Kurs kostenfrei Autor will jedoch Anmeldung über E-Mail.
ZIP-Datei Download mit Beispielen, Übungen für den µC 89C5131(8051er) von G. Neumaier 25MByte! mit dabei: Einstieg in C für µC mit Beispielen für IDE-KeiluV3
PIC µController
Um das Jahr 2005 kamen die PIC Controller in Mode. Argumente waren weniger Assemblerbefehle und ein einheitlicher Programmieradapter mit USB Schnittstelle. Die “Motherboards” und die Controller waren dadurch günstiger. Beim Einzug der Hochsprache C waren diese Vorteile dann eher ein Nachteil. Es gab nun sehr viele PIC Controller. Das Ganze wurde nun sehr unübersichtlich. Jede Schule setzte auf eine andere Hardware. Somit konnte sich die PIC Familie nicht durchsetzen.
Auch dazu haben wir ein Ausbildungssystem entwickelt:
ARDUINO µController
Nun endlich hatte man eine Hardwareplattform die sehr gut dokumentiert war und für jeden erschwinglich ist. Die Assemblerprogrammierung wurde weitestgehend aus dem Lehrplan herausgenommen. Die Hochsprache C war nun das Maß der Dinge. Mit der ARDUINO Plattform hat man ein System, das sehr gut dokumentiert ist, viele Softwaretreiber und Zusatzplatinen (Shields) sind vorhanden. Die Entwicklungsumgebung ist kostenfrei uns steht jedem zur Verfügung. Trotzdem muss man sich eine Hardware zusammenstellen, die für den Unterricht geeignet ist. Beispiele dazu:
Diese Platine ist angepasst auf die vorhandenen Erweiterungsplatinen der alten µController Systeme.
Eine etwas einfachere Variante ohne Sonderlösungen ist hier zu sehen:
ARM µController
Bei anspruchsvollen Aufgaben kann ein ARM Controller mit 32bit verwendet werden. Dazu geeignet ist ein Nucleo Board, in unserem Fall ein F103 Board von ST Die Entwicklungsumgebung ist ARM embed. Hier eine Seite von mir auf der Plattform armMBED. Man muss sich jedoch sinnvollerweise einen kostenfreien Account zulegen. Momentan ist das der Technikerschule und dem IT-Gymnasium vorbehalten.
Stand: 18. Feb 2024 Neumaier