Transcript LED Bild Vortrag

Vom Leuchtdiodenbild
zum Mikrocontroller
Johannes Lehmke
Hittorf-Gymnasium, Recklinghausen
Folie 1
Milchdosensteuerung
Folie 2
Übersicht
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
Folie 3
Aufbau eines Leuchtdiodenbildes
10 pol Pfostenstecker
1
Leuchtdiodenketten, die
immer leuchten sollen
Leuchtdiodenketten, die zusammen geschaltet werden
sollen
Leuchtdiodenketten,
die einzeln geschaltet
werden sollen
1
10 pol Pfostenbuchse
rote Ader des Flachbandkabels
Folie 4
Handsteuerung des Leuchtdiodenbildes
Folie 5
Elementarelektronische Steuerung des
Leuchtdiodenbildes
Folie 6
Steuerung des Leuchtdiodenbildes
T akt
Mikrocontroller
Daten
Leuchtdiodenbild
Software - Lösung
Hardware - Lösung
Taktgeber
ULN 2803
ULN 2803
T akt
Daten
74LS164
74LS164
Clear
Sc hieberegis ter
Ausw ahllogik
Sc hieberegis ter
Folie 7
Tür- / Rollladenmodul
Folie 8
Steuerungsaufgabe 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.
Folie 9
Serielle Codeeingabe über zwei Tasten
Folie 10
Codeüberprüfung durch kombinatorische Logik
Folie 11
Endschaltergesicherte Öffnen/Schließen der
Lagertor
Folie 12
Auslösung und Quittierung des Alarms bei der
Falscheingabe
Folie 13
Gesamtschaltung der elementarelektronischen
Lösung
Folie 14
Aufgabenstellung 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.
Folie 15
Technologieschem
TAUF
TZU
ESR
ESL
Signalverarbeitung
MAUF
MZU
Folie 16
Programmablaufplan
Start
TAUF = 1
ja
nein
ESR = 1
ja
nein
MAUF = 0
TZU = 1
MAUF = 1
ja
nein
ESL = 1
ja
nein
MZU = 0
MZU = 1
Folie 17
Programmablaufplan und Steuerprogramm
Direkte Programmumsetzung
Start
TAUF = 1
define
define
define
define
define
define
ja
nein
ESR = 1
ja
nein
MAUF = 0
MAUF = 1
TAUF port [1]
TZU port [2]
ESR port [3]
ESL port [4]
MAUF port [5]
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
TZU = 1
ja
nein
ESL = 1
ja
nein
MZU = 0
MZU = 1
define
define
define
define
define
define
TAUF port [1]
TZU port [2]
ESR port [3]
ESL port [4]
MAUF port [5]
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
Folie 18
Steuerprogramm der mikrocontrollergestützten
Lösung
define
define
define
define
define
define
define
define
define
define
define
TAUF port [1]
TZU port [2]
QUIT port [3]
MAUF port [4]
MZU port [5]
ESR port [6]
ESL port [7]
OAG port [8]
LDRA port [9]
AAG port [10]
n word
'Variabelendeklaration
#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
OAG=on
goto start
'Erzeugen des Alarms