{"id":203,"date":"2016-07-04T14:09:57","date_gmt":"2016-07-04T12:09:57","guid":{"rendered":"http:\/\/www.g-heinrichs.de\/wordpress\/?page_id=203"},"modified":"2022-04-21T15:42:28","modified_gmt":"2022-04-21T13:42:28","slug":"konzept","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.g-heinrichs.de\/wordpress\/index.php\/attiny\/konzept\/","title":{"rendered":"Attiny-Platine: Konzept"},"content":{"rendered":"<h3>Konzept f\u00fcr ein preiswertes Mikrocontrollersystem auf der Basis des Attiny 2313<\/h3>\n<div id=\"attachment_205\" style=\"width: 318px\" class=\"wp-caption alignright\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-205\" class=\"wp-image-205\" src=\"http:\/\/www.g-heinrichs.de\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2016\/07\/platine3_layout_klein.jpg\" alt=\"platine3_layout_klein\" width=\"308\" height=\"173\" srcset=\"https:\/\/www.g-heinrichs.de\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2016\/07\/platine3_layout_klein.jpg 754w, https:\/\/www.g-heinrichs.de\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2016\/07\/platine3_layout_klein-300x169.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 308px) 100vw, 308px\" \/><p id=\"caption-attachment-205\" class=\"wp-caption-text\">Layout der Platine 3<\/p><\/div>\n<p>Mikrocontroller sind heute allgegenw\u00e4rtig, ob Zahnb\u00fcrste, T\u00fcrschloss, Backofen, Fahrradcomputer, Stereoanlage, Multimeter oder Postkarte, \u00fcberall sind sie zu finden. Im Prinzip handelt es sich bei Mikrocontrollern um winzige Computer. In unserer Fortbildungsreihe wollen wir vermitteln, wie diese Mikrocontroller funktionieren, wozu sie eingesetzt werden k\u00f6nnen und nat\u00fcrlich: wie man sie programmiert.<\/p>\n<p>Zu diesem Zweck haben wir eine Platine entwickelt, die den Bed\u00fcrfnissen an der Schule entgegenkommen soll: Einerseits soll sie das Leistungsspektrum von solchen Mikrocontrollern deutlich machen, andererseits soll sie aber auch den Blick auf das Wesentliche richten. Nicht zuletzt soll sie so preiswert sein, dass sie auch von einzelnen Sch\u00fclern erworben werden kann.<\/p>\n<p>Unsere Platine Attiny 3.0 weist u. A. folgende Merkmale auf:<\/p>\n<ul>\n<li>AVR-Mikrocontroller (nicht verl\u00f6tet, sondern auf Fassung gesteckt)<\/li>\n<li>Schnelle Programmierung \u00fcber USB-Schnittstelle (Ein Bootloader auf dem Mikrocontroller beschleunigt den Uploadvorgang!)<\/li>\n<li>Nahezu alle Anschl\u00fcsse des AVR \u00fcber Kontaktbuchsen mit Patchkabeln erreichbar<\/li>\n<li>Ein vollst\u00e4ndiges Port mit allen 8 Bit an Doppelbuchsenleiste mit Widerstandsarray gef\u00fchrt. (Steckt man LEDs in diese Buchsenleiste, zeigen sie den Zustand des kompletten Ports an; das ist aus didaktischen Gr\u00fcnden sehr wichtig!)<\/li>\n<li>Mikro-Breadboard zur Realisierung von Kleinstschaltungen (z.B. Invertierung eines Signals durch einen Transistor; Demodulierung eines Fernbedienungssignals etc.)<\/li>\n<li>Zwei Interrupteing\u00e4nge, direkt mit Taster verbunden<\/li>\n<li>Piezo-Speaker<\/li>\n<li>Leistungsverst\u00e4rker f\u00fcr einen Digitalausgang; damit lassen sich Verbraucher wie Gl\u00fchl\u00e4mpchen, Kleinmotoren etc. ein- und ausschalten.<\/li>\n<li>Serielle Kommunikation (UART) mit dem PC \u00fcber USB : Dient zum Austausch von Daten (nicht nur wichtig zur Fehlersuche).<\/li>\n<li>Vorbereitung f\u00fcr I2C-Buchse (Pullup-Widerst\u00e4nde \u00fcber Jumper zuschaltbar)<\/li>\n<li>Buchsenleiste zum Anschluss weiterer im Handel erh\u00e4ltlicher Module<\/li>\n<li>Buchse zum Anschluss eines kleinen LCD (LCD im Lieferumfang)<\/li>\n<li>Reset-Taster<\/li>\n<li>Stromversorgung \u00fcber USB-Anschluss<\/li>\n<li>ISP-Programmierung \u00fcber USB m\u00f6glich<\/li>\n<li>Programmerstellung mittels verschiedener Entwicklungsumgebungen m\u00f6glich (z. B. Basic-Compiler BASCOM, C-Compiler Win-AVR, Assembler AVR-Studio 4)<\/li>\n<li>Platine vorbereitet f\u00fcr Versorgung \u00fcber 9V-Batterie und Spannungsstabilisator<\/li>\n<\/ul>\n<p>Herz unserer Mikrocontroller-Platine ist ein Attiny2313. Er ist kompakt, steckbar, preiswert, besitzt auf einer der beiden Seite einen kompletten Port. Au\u00dferdem sind I2C und UART hardwarem\u00e4\u00dfig vorhanden und m\u00fcssen nicht emuliert werden. Einen Nachteil hat der Attiny2313 allerdings schon: Er besitzt keinen Analog-Eingang. Mit dem eingebauten Komparator, einem Kondensator und einem Widerstand kann man aber auch mit dem Attiny2313 Spannungen messen. Noch einfacher ist die Spannungsmessung mithilfe eines I2C-AD-Wandler-Moduls. Ein solches haben wir selbst entwickelt haben. Man kann man es f\u00fcr wenige Euro selbst bauen; mehr dazu erfahren Sie <a href=\"http:\/\/www.forum.g-heinrichs.de\/viewtopic.php?f=12&amp;t=81\"><strong>hier<\/strong><\/a>. Inzwischen findet man ein \u00e4hnliches Modul auf der Basis des Bausteins PCF 8591; es ist ebenfalls f\u00fcr wenige Euro (inkl. Porto) erh\u00e4ltlich.<\/p>\n<p>Die Programmierung erfolgt in der Regel nicht \u00fcber eine SPI-Schnittstelle (MISO\/MOSI), sondern \u00fcber die RXD\/TXD-Leitungen der UART. Dazu kommt ein USB-UART-Wandler auf der Platine zum Einsatz. <strong>Mithilfe eines speziellen Upload-Programms (auf dem PC) und eines Bootloaders (auf dem Mikrocontroller) werden die Programme nicht bitweise (wie bei SPI), sondern byteweise \u00fcbertragen. Das ist von entscheidender Bedeutung f\u00fcr eine rasche \u00dcbertragung<\/strong>.<\/p>\n<p>Die Programmierung kann u. A. in Basic (z.B. BASCOM), Pascal (z.B. MikroPascal), Assembler (z.B. AVR-Studio), C (z.B. AVR-Studio) oder Forth (z.B. MikroForth) erfolgen. Die damit erzeugten HEX-Dateien werden dann mit dem Upload-Programm in wenigen Sekunden auf den Mikrocontroller \u00fcbertragen.<\/p>\n<div id=\"attachment_223\" style=\"width: 322px\" class=\"wp-caption alignright\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-223\" class=\" wp-image-223\" src=\"http:\/\/www.g-heinrichs.de\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2016\/07\/IMAG002.bmp\" alt=\"Serielles Signal von einem GPS-Modul\" width=\"312\" height=\"187\" srcset=\"https:\/\/www.g-heinrichs.de\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2016\/07\/IMAG002.bmp 400w, https:\/\/www.g-heinrichs.de\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2016\/07\/IMAG002-300x180.bmp 300w\" sizes=\"(max-width: 312px) 100vw, 312px\" \/><p id=\"caption-attachment-223\" class=\"wp-caption-text\">Serielles Signal von einem GPS-Modul<\/p><\/div>\n<p>Zahlreiche Themen lassen sich mit unserer Mikrocontroller behandeln:<\/p>\n<ul>\n<li>Zweiersystem<\/li>\n<li>Bytes und Bits<\/li>\n<li>Rechnen im Zweiersystem<\/li>\n<li>Variablen und Variablentypen<\/li>\n<li>Port- und Datenrichtungsregister, Ein- und Ausg\u00e4nge<\/li>\n<li>Pull-up-Widerstand, Vorwiderstand<\/li>\n<li>LEDs und Photodioden<\/li>\n<li>Umgang mit Zeichenketten<\/li>\n<li>Kodierung<\/li>\n<li>Schleifen und Verzweigungen<\/li>\n<li>Serielle Kommunikation, Baudrate<\/li>\n<li>Modularisierung durch Prozeduren<\/li>\n<li>EEPROM<\/li>\n<li>I2C-Bus<\/li>\n<li>Kommunikation \u00fcber das SPI-Protokoll<\/li>\n<li>Timer\/Counter: Z\u00e4hlen, Wartezeiten, Zeitmessungen, Pulsweitenmodulation (PWM)<\/li>\n<li>Ansteuerung von Attiny-Modulen (UART, EEPROM, &#8230;) \u00fcber IO-Register<\/li>\n<li>Interrupts<\/li>\n<\/ul>\n<div id=\"attachment_222\" style=\"width: 314px\" class=\"wp-caption alignright\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-222\" class=\" wp-image-222\" src=\"http:\/\/www.g-heinrichs.de\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2016\/07\/attiny_sim800l.jpg\" alt=\"So kann der Attiny eine SMS senden.\" width=\"304\" height=\"227\" srcset=\"https:\/\/www.g-heinrichs.de\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2016\/07\/attiny_sim800l.jpg 725w, https:\/\/www.g-heinrichs.de\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2016\/07\/attiny_sim800l-300x224.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 304px) 100vw, 304px\" \/><p id=\"caption-attachment-222\" class=\"wp-caption-text\">So kann der Attiny eine SMS senden.<\/p><\/div>\n<p>Damit lassen sich viele einfache, aber auch komplexe und umfangreiche Projekte realisieren. Hier eine Auswahl:<\/p>\n<ul>\n<li>Blinklicht<\/li>\n<li>Lauflicht<\/li>\n<li>Ampelanlage, auch mit Bedarfsanforderung<\/li>\n<li>D\u00e4mmerungsschalter<\/li>\n<li>Dimmer<\/li>\n<li>Melodiengenerator<\/li>\n<li>Morsesender und Morseempf\u00e4nger<\/li>\n<li>Kodierer<\/li>\n<li>Temperaturverlauf (mit LM75-Baustein) im EEPROM protokollieren<\/li>\n<li>Fernbedienungssignale senden und empfangen<\/li>\n<li>Reaktionstester<\/li>\n<li>Fernsehsignale (BAS) erzeugen (mit zus\u00e4tzlichem Quarz-Baustein)<\/li>\n<li>Servos ansteuern<\/li>\n<li>D\/A- und A\/D-Wandlung<\/li>\n<li>Ansteuerung von LCDisplays<\/li>\n<li>Abst\u00e4nde messen mit Ultraschallmodulen<\/li>\n<li>Drahtloskommunikation mit Bluetooth- oder Funkmodulen<\/li>\n<li>Magnetfeldmessung (mit I2C-Magnetfeld-Modul)<\/li>\n<li>Funkuhr mit DCF-Modul<\/li>\n<li>Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung (mit GPS-Modul)<\/li>\n<li>GSM-Unterst\u00fctzte Raum\u00fcberwachung (Attiny meldet Bewegung per SMS)<\/li>\n<\/ul>\n<div style=\"width: 320px;\" class=\"wp-video\"><!--[if lt IE 9]><script>document.createElement('video');<\/script><![endif]-->\n<video class=\"wp-video-shortcode\" id=\"video-203-1\" width=\"320\" height=\"213\" poster=\"http:\/\/www.g-heinrichs.de\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2016\/07\/hc-sr04_x264-mp4-image.png\" preload=\"metadata\" controls=\"controls\"><source type=\"video\/mp4\" src=\"http:\/\/www.g-heinrichs.de\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2016\/07\/hc-sr04_x264.mp4?_=1\" \/><a href=\"http:\/\/www.g-heinrichs.de\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2016\/07\/hc-sr04_x264.mp4\">http:\/\/www.g-heinrichs.de\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2016\/07\/hc-sr04_x264.mp4<\/a><\/video><\/div>\n<p>Hier misst der Attiny die Laufzeit des Ultraschallsignals bis zur Kamera und zur\u00fcck.<\/p>\n<p>F\u00fcr manche dieser Projekte sind zus\u00e4tzliche Komponenten erforderlich. Solche Komponenten sind h\u00e4ufig recht preiswert zu erstehen, manche kosten aber auch mehr als unsere Attiny-Platine selbst: So kostet das oben gezeigte Ultraschallmodul z. Zt. (Nov. 2012) in China nur ca. 1,50 Euro inkl. Porto; f\u00fcr ein geeignetes GPS-Modul muss man hingegen mit etwa 12- 30 Euro rechnen. Weitere Informationen finden Sie unter <a href=\"https:\/\/www.g-heinrichs.de\/attiny\/addons.ppt\">www.g-heinrichs.de\/attiny\/addons.ppt<\/a><\/p>\n\n\n<p><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Konzept f\u00fcr ein preiswertes Mikrocontrollersystem auf der Basis des Attiny 2313 Mikrocontroller sind heute allgegenw\u00e4rtig, ob Zahnb\u00fcrste, T\u00fcrschloss, Backofen, Fahrradcomputer, Stereoanlage, Multimeter oder Postkarte, \u00fcberall sind sie zu finden. Im Prinzip handelt es sich bei Mikrocontrollern um winzige Computer. 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