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Microprozessorsteuerung

 Ampelsteuerung mit C-Control













8.6.2001



Was ist ein Microcomputer?

Was kann man damit tun?

z.B. Bau und Programmierung eines Microcomputers für eine Ampelschaltung




Aufgrund der Tatsache, dass Mikrocomputer sehr preisgünstig (<<100DM) geworden sind, werden viele elektrische Geräte heute nicht mehr von einer simplen Transistorschaltung gesteuert, sondern von einem kleinen Mikrocomputer. So bekommt die Microcontroller-Technik, die man auch als die Technik der Steuercomputer bezeichnet, eine immer größer werdende Bedeutung. Da diese Steuercomputer zunehmend kleiner, leistungsfähiger und auch preisgünstiger werden, sind sie auch für private Personen erschwinglich geworden, um im Haushalt Schaltungen übernehmen zu können. Ein solcher Steuercomputer übernimmt selbstständig verschiedenste Aufgaben. Man könnte diese allgemein als das Schalten bestimmter Stromkreise bezeichnen. Da dieses Schalten jedoch nicht willkürlich abläuft, ist es notwendig, diese Steuercomputer zuvor zu programmieren. Das Programm, welches man selbst schreiben muß, da es auf den jeweiligen Anwendungsbereich und die Funktionen, die es haben soll, exakt zugeschnitten sein muß, wird im Programmspeicher des Microchips auf dem Steuercomputer gespeichert.





Microcontroller C-Control
Der links abgebildete Mikrorechner von Conrad Electronic hat die Abmessungen von ca 6cm * 6 cm. Er wurde von uns in einem kleinen Schulprojekt verwendeten.















Ein anderer Mikrocontroller ( Basic Briefmarke) von Wilke Technology sieht ähnlich aus und hat z.B. folgende Haupteigenschaften: BASIC-Briefmarke
Sie alle sind kleine, vollständige, selbständig arbeitsfähige Maschinen mit folgenden Komponenten auf der Platine:
Da der eigentliche Steuercomputer, nur sehr geringe Ströme schalten kann, ist es nicht möglich Geräte direkt anzuschließen. Die Ausgänge des Mikrocontrollers sind jedoch in der Lage Relais anzusteuern, die wiederum die zu steuernden Geräte (z.B. Lampen, Motoren, Pumpen, Magnetventile, Kaffeemaschinen und Solaranlagen) schalten.








In dem durchgeführten Schulprojekt ging es um die Programmierung eines Steuercomputers der Firma Conrad.electronic
Conrad nennt diesen Steuercomputer bzw. das gesammte System (Microcomputer + Ein- / Ausgabe-Zubehör) C-Control.
Der Vorteil dieses Systems liegt darin, daß man Steuerungen sehr einfach in einer grafischen Oberfläche am PC programmieren kann. Dies kommt allen Leuten zugute, die keine Programmiersprache beherrschen.
Darüber hinaus gibt es aber zusätzlich die Möglichkeit der Programmierung in Basic, einer relativ einfachen Programmiersprache, die sehr vielen Leuten durchaus noch verständlich sein dürfte.
Auch der geringe Preis des Bauteils sowie die Aufrüstbarkeit auf verschiedene, bereits vorgefertigte Systeme sollte hier erwähnt werden.








Ampelsteuerung mit Microcomputer
Der in der Schule eingesetzte Steuercomputer sollte eine Ampel vollautomatisch schalten.
Dazu wird zunächst der Steuercomputer mit einer Relais-Platte verbunden, so dass die Relais den Lampenstrom schalten und der Steurcomputer nur die relativ schwachen Steuerströme der Relais. Die Relais wurden dann wie in der Skizze zu sehen ist verkabelt. Je nachdem, welches der Relais (K1, K2, K3 mit den gleichnamigen Schaltkontakten) gerade schaltet (schließt), leuchtet dessen zugehörige Lampe auf.













Komplett angeschlossen sieht unser C-Control Projekt dann folgendermaßen aus:
Microcontroller und angeschlossene Ampel
















Nachdem die Hardware fertiggestellt und angeschlossen wurde, mußte für den Mikrocomputer noch das Steuerprogramm geschrieben werden, was das größte Problem zu werden schien, da von den beiden anfänglich vorhandenen Mitwirkenden keiner Erfahrungen hatte, Ampelschaltablaufplan bzw. keiner eine Programmiersprache beherrschte.
Allerdings ließ sich mit etwas Aufwand und Mühe aus verschiedenen mitgelieferten Beispielprogrammen relativ einfach der ein oder andere Befehl ummodellieren, so daß er für unsere Schaltung angepasst werden konnte.
Angestrebt wurde ein Programm, so dass eine Ampelperiode wie rechts skizziert ablaufen sollte:





Zu diesem Ablauf wurde dann folgendes Programm geschrieben
Programmbefehl Kommentar
define Rot port[1] Rot = Ausgangspin 1
define gelb port [2]  
define gruen port [3]  
define N byte Variable N ist vom Typ , also 8bit lang
#Loop Schleifenbeginn
Rot = 1 Rot einschalten (1)
pause 150 1 Sekunde = 50 Zeiteinehiten
gelb = 1  
pause 100  
Rot = 0 Rot ausschalten (0)
gelb = 0  
gruen = 1  
pause 200  
gruen = 0  
gelb = 1  
pause 100  
gelb = 0  
goto Loop Schleifenende (springe zu )
end Programmende






Das Programm wird auf dem PC geschrieben. Anschließend prüft ein mitgeliefertes Hilfsprogramm dieses auf Fehlerfreiheit und compiliert es, d.h. das im Klartext (Basic) geschriebene Programm wird in eine "Sprache" übersetzt, die der Mikrocontroller versteht. Anschließend wird es über eine Verbindung (Com-Port (PC) - Schnittstelle (Microcomputer)) in den Programmspeicher des Mikrokomputers übertragen, wo es jederzeit betriebsbereit ist, aber bei Bedarf für eine neue Situation umprogrammiert werden kann .
br> Programm und die Ampel funktionieren einwandfrei.
Es sei allerdings noch erwähnt, daß nicht bekannt ist, ob reale Ampeln tatsächlich über die Zeit geschaltet werden. Vorstellbar wäre es allerdings sehr gut.
Die Programmierung der Ampelschaltung oben zeigt eine reale Ampelschaltung im Zeitraffer, um es besser demonstrieren zu können.


Weitere Informationen über das Thema C-Control.



Projekt durchgeführt von:
glyn Haase








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