| Sommer-Workshop Digitalelektronik 2006 |
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Letztmalig dran rumgefummelt: 04.09.06 03:16:00 |
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Hat man einige physikalische Grundbegriffe der Elektrotechnk erstmalig im Werkuntericht vernommen und im Physikunterricht diese dann ergänzt, erweitert und vertieft, dann ist es Zeit für die Schwindel erregenden Höhen der Digitalelektronik. | ||||||||||||
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LC-80 Original komplett - per Stand 2.9.06 nicht unter 90,- Euro im Original zu erwerben |
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Tina mit dem Goldhändchen (Tina lötet eine Schaltung und selbige funktioniert auf Anhieb - das kommt uns schon etwas spanisch vor, denn Murpys Gesetze besagen da etwas ganz anderes), Martin, das informationstechnische "Urgestein" und Verantwortlicher zu allen Fragen zu Programmen und mathematischen und logischen Problemen; André, der besonnenene und überlegte Tüftler sowie Johannes, der voraus berechnende und analysierende Techniker vor dem Herrn ;-)
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Elektronik-Sommer-Workshop im Jahre 2006 (vom 23.8. - 1.9.06)
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1. Entwicklunsstufen des LC-80 in unserem
Hause 2. LC-80 konkret 3. LC-80 Weiterentwicklungen im Gymnasium Flöha |
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Allgemeingültige Regeln für Mikroprozessoren bzw. Mikrorechner |
| 1. Zur Geschichte des LC-80 |
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Der LC-80 ist ein schon fast multimedial anmutendes Mikrorechnersystem, wenn man bereit ist (und das ist die pädagogische Absicht hinter dem System), sich auf die Programmierung von hardwarenahen Bausteinen ein zu lassen. | |||
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| 2. LC-80 konkret |
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Derzeit laufen Projekte zur Weiterentwicklung des Mini-Mikrorechnersystems LC-80 und POLYCOMPUTER - beides heiße Kandidaten für das Erlernen des Funktionsprinzips auch höher organisierter Microcontroller-Systeme - denn auch diese kochen nur mit dem Wasser der 8-Bit-Rechentechnik. | ||
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Der Lerncomputer LC 80 wurde von einem Kollektiv der Beratungs- und
Informationsstelle Mikroelektronik des Bezirkes Erfurt in Zusammenarbeit mit
der Konsumgüterabteilung des VEB Mikroelektronik "Karl Marx" Erfurt in einem
sehr kurzen Zeitraum entwickelt. Er wurde so konzipiert, dass einem breiten
Anwenderkreis ein möglichst preiswertes Gerät zur Verfügung gestellt wird,
das eine praxisnahe Nutzung der Mikroprozessortechnik ermöglicht. Als Nutzer
kommen Ober- und Berufsschüler, Studenten der Fachrichtung
Elektrotechnik/Elektronik, BMSR-Techniker und andere Interessierte in Frage.
Der LC 80 bietet ein nahezu unbegrenztes Anwendungsfeld, das von Hobby,
Schule, Aus- und Weiterbildung bis zur Nutzung für kleine industrielle
Steuerungen reicht. Er unterscheidet sich von den Heimcomputern HC 900 und Z9001 durch eine wesentlich einfachere Hardwarekonfiguration (kein TV-Anschluss) und die ausschließliche Programmierbarkeit in Maschinensprache. Der LC-80 wird auf der Ebene des Befehlssatzes des Z-80 hexadezimal programmiert. Um eigene Programme zu erstellen, muss man also die Befehlsliste des Z80 sowie die Wirkung einiger spezifischer Befehle kennen. Natürlich ist Programmieren auf dieser Ebene sehr schwer und einfachste Operationen gestalten sich zum Gedankenchaos. Deshalb nun hier einige Erfahrungen
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Der Lerncomputer LC 80 bietet die Möglichkeit, Programme in
Maschinensprache einzugeben. Damit kann der Anwender sich mit der
Wirkungsweise der 158 Basisbefehle des Mikroprozessorschaltkreises U880D
vertraut machen. Darüber hinaus ist auch die Programmierung der PIO U855D
und der CTC U857D erlernbar. Weiterhin stehen dem Anwender über einen
Steckverbinder zwölf Eingangs- und Ausgangsleitungen der PIO sowie alle vier
Kanäle der CTC zur freien Verfügung. Vielfältige Möglichkeiten der Steuerung
und Regelung technischer Einrichtungen sind damit vorhanden. Beispielsweise kann der Lerncomputer als Zeitschaltuhr programmiert werden, wobei über die PIO-Ausgänge mit Hilfe von Relais unterschiedliche Vorgänge zu verschiedenen Zeiten ein- bzw. ausgeschaltet werden können. Über eine einfache A/D-Zusatzbaugruppe (C 520, Pt 100) könnten Temperaturen gemessen, angezeigt und einfach geregelt werden. Durch andere Zusatzbaugruppen können weitere Einsatzgebiete erschlossen werden, z. B. ein Multimeter oder eine D/A-Baugruppe für Grafikdarstellungen auf Oszillografen. Im Unterhaltungsbereich bieten sich Anwendungsmöglichkeiten für einfache logische Denkspiele oder zum Testen der Reaktionsschnelligkeit. In Verbindung mit einer akustischen Ausgabemöglichkeit können mit dem Lerncomputer einfache akustische Signale bzw. musikalische Spiele programmiert werden (z. B. Uhr mit musikalischer Weckfunktion). Durch den herausgeführten Rechnerbus des U880D besitzt der LC 80 nicht zuletzt die Möglichkeit; weitere Zusatzbaugruppen für Speichererweiterung, Displayansteuerung, Tastatur, EPROM-Programmiermodul und Baugruppen zur Ansteuerung von peripheren Geräten anzuschließen. Damit lässt sich der LC 80 zu einem leistungsfähigen Mikrocomputer ausbauen, der Eigenschaften ähnlich denen eines Heimcomputers bzw. eines Steuerrechners erhält. |
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Rechnereinheit Die CPU U880D ist über den Rechnerbus mit dem RAM, dem ROM, zwei PIOs U855D und der CTC U857D verbunden. Der ROM-Bereich beginnt bei 0 und umfasst 2 KByte (Monitor). realisiert durch zwei IS U 505 (D202, D203) die den Bereich von 0000h bis 0FFFh belegen. Der ROM-Bereich kann vom Nutzer, erweitert werden; die zusätzlichen ROMs können sowohl direkt eingelötet als auch in Fassungen gesteckt werden:
Die ROM-Abschaltung erfolgt mit Hilfe eines DIL-Schalters auf der Leiterplatte. Der RAM-Bereich beginnt bei 2000h und umfasst 1 KByte. Er kann durch weitere RAMs in 1-Kbyte-Schritten bis auf 4 KByte erweitert werden. Von den beiden PIOs wird eine zur Anzeige- bzw. zur Tastaturansteuerung und für das Kassetteninterface genutzt, von der zweiten PIO werden vier Leitungen für die Tastaturabfrage benötigt. Die restlichen zwölf Leitungen stehen dem Anwender über einen Steckverbinder frei zur Verfügung. Des weiteren ist der gesamte U880-Bus über einen 58poligen Steckverbinder herausgeführt. Über einen zusätzlichen Anschluss MEDI ist von außen her der komplette LC 80 Speicherbereich abschaltbar, dies ermöglicht vielfältige Kopplungsmöglichkeiten mit anderen Steuereinheiten und Speichersystemen. Durch den Decoderschaltkreis DS8205 (D209) wird der ROM-Bereich in
Blöcken zu 2 KByte ausgewählt, bei der Adresse
0000H beginnend. Mittels des DS8205
auf Pos. D210 erfolgt die Decodierung des RAM-Bereiches in Blöcken zu 1
KByte, bei der Adresse 2000H
beginnend. Anzeige Die Ausgabe der Informationen erfolgt hexadezimal durch eine sechsstellige Siebensegmentanzeige mit drei VQE23. Davon dienen vier Stellen der Anzeige der Adresseninformation und zwei Stellen der Anzeige des Speicherinhaltes. Darüber hinaus können beliebige Informationen (Meßwerte, Zeiten bzw. eingeschränkt alphanumerische Daten) im Siebensegmentkode dargestellt werden. Anmerkung: bei Einsatz anderer Typen ist lediglich auf evtl. geänderte Stromwerte zu achten - auf jeden Fall müssen Anzeigen mit gemeinsamer Katode eingesetzt werden.
RegisterDer LC 80 verfügt über 8-Bit und 16-Bit-Register sowie über einen Satz von Zustandsregistern (FLAG-Register) |
| 3. LC-80 Weiterentwicklungen im Gymnasium Flöha |
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Hier beschreiben wir nicht nur, wie der Standard aufgebaut ist und in sich arbeitet, sondern auch, wie man ihn ganz praktisch einsetzen und sogar im Sinne modernster Technologien weiter entwickeln kann. So versuchen wir suksessive, ihn schneller zu machen, technisch zu vereinfachen und trotzdem in seine Leistungsfähigkeit zu erhöhen, aber auch, in seinen definitiven Schwachstellen zu verbessern. | |||
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© Samuel-von-Pufendorf-Gymnasium Flöha | © Frank Rost im September 2006 |
