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uC Einführungsworkshop

Es soll ein Workshop bzw. eine kleine Workshopserie als Einführung in die Programmierung von AVR Mikrocontrollern ausgearbeitet werden.

Projektkurzinfos

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alex
begin
2013-01-03
status
planning/preparing
skillz (source)
Vorbereitung erfordert für den Lehrenden Ahnung von Schaltung aufbauen, AVR programmieren in C, Makefiles schreiben, Teileilisten machen, Bausätze vorbereiten, Folien ausarbeiten, …
Workshop durchführen needs Erklärbärfähigkeit, Geduld, …
skillz (drain)
Der Lernende muss als Voraussetzung mitbringen: sicherer Umgang mit Editor und Kommandozeile, Programme nachinstallieren (avrdude, avr-gcc), Basiswissen Stromkreise (Physik 9. Klasse), Grundkenntnisse Computerprogramme (Variablen, Schleifen, Funktionen)

Ideen

Für die Einführung ist der ATtiny 25/45/85 ganz gut geeignet, übersichtliche Anzahl an Funktionseinheiten, billig zu beschaffen und als DIP-8 oder SOIC-8 erhältlich. Eine einfache Beispielbeschaltung passt locker auf ein kleines Whiteboard:

Im Laufe der Vorbereitungen stellte sich heraus, dass man die Thematik in mehrere Workshops gliedern sollte. Einführung in die Mikrocontrollerprogrammierung kann mit nahezu gleichem Quellcode auf Steckbrett, gelöteter Schaltung (Lochraster, SMD) oder Arduino geschehen. Ansteuern kann man diverse Dinge, der Einfachheit halber bieten sich LEDs als Ausgabe und Potis als Eingabe an.

Den Aufbau einer der Schaltungsvarianten kann man in je einen Extra-Workshop packen. Der Umfang ist mit LED und Poti mehr als ausreichend für einen Einführungsworkshop.

Alternative Beispielschaltung mit 7-Segment-Anzeige

Beispielschaltung mit 4bit-Hex-Eingabe und 7-Segment-Ausgabe

Hinweis: Wegen $grund ist an PB4 (Pin 3) der Pull-Up-Widerstand nicht wirksam. Deshalb wurde ein externer Widerstand (10kOhm) von Pin 3 nach Masse gelegt.

Der AT90S2343 wurde gewählt, weil er im Bastelbestand noch vorhanden war. Letztendlich sollte auch hier ein ATtiny25 zum Einsatz kommen. Folgende Varianten sind dann möglich:

Bauteile

Im Prinzip sind die Teile sehr ähnlich, egal welche Schaltung man benutzt. Leichte Abweichungen vielleicht beim Arduino. Interessant für die gelöteten Schaltungen wäre vielleicht noch ein vorgeschalteter Spannungsregler.

Schaltung auf Steckbrett

Schaltung auf Lochraster

Kann man die selben Teile nehmen wie auf dem Steckbrett.

SMD-Schaltung

Setzt das Projekt PCB-Herstellung voraus, kann von der Schaltung her aber ähnliches bis gleiches Design nutzen. Zur Demonstration nimmt man dann einfach den Mikrocontroller im SOIC-8 Gehäuse.

Lerneinheiten

In zwei Stunden lässt sich das nicht abfeiern, daher Unterteilung in mehrere Blöcke. Möglich wären …

  1. alles bis »Hello World« wie bspw. Steckbrett aufbauen, Platine löten, Arduino auspacken als parallel mögliche Einheiten
    1. Steckbrett aufbauen
    2. Schaltung löten
    3. Grundlagen Stromkreise
  2. »Hello World« aka LED blinken lassen mit vorbereitetem Makefile und uC Flashen durch die Teilnehmer, der Teil wurde bereits für die OHM2013 vorbereitet und durchgeführt
    • Struktur eines C-Programms
    • Zugriff auf Ports des uC
    • Datenblatt lesen in Kürze
    • kompilieren und flashen
    • ggf. Einbindung der delay.h
  3. LED dimmen mit PWM
    • kurze Theorie zu LED dimmen, Strom, Spannung, PWM
    • Vorstellung Timerbaustein des uC
    • Interrupts und ISR
    • einfache PWM mit Timer und ISR
    • Lookuptable für schickes Dimmen
  4. Einlesen von Daten von außen
    • Grundlagen AD-Wandler
    • genauere Beschäftigung mit uC-Registern
    • Poti anschließen, einlesen und dann die Helligkeit der LED steuern
  5. Combine all previous stuff with RGB!
    • HSV
    • was tun bei common anode?
    • Optimierung der PWM