C-Control I Main Unit history menue Letztmalig dran rumgefummelt: 23.01.09 23:41:25
Hier wird's nun etwas intensiver mit C-Control I Main Unit. Wer immer mit Controllern sowie deren Programmierung und Erweiterung etwas vor hat, ist mit diesem Basis-Satz bestens bedient. Nähere Erläuterungen zu möglichen Erweiterungen gibt's hier.

0. Die Idee des C-Control I/Plus-Systems
1. Hardware
2. Software-Idee
3. Input und Output
4. Kommunikation mit C-Control
5. Inbetriebnahme
6. Programmierung
7. Programmbeispiele

unsere Steuerungstechnik

C-Control I Main Unit

inhaltlich auf korrektem Stand - evtl. partiell unvollständig ;-)

Wissen für Fortgeschrittene der Informatik

Blockschaltbild eines Einchiprechners


0. Die Idee des C-Control I/Plus history menue scroll up

Der C-Control/plus Steuercomputer ist ein kompakter Baustein für den universellen Einsatz in Mess-, Steuer- und Regelungsaufgaben und verfügt außerdem über die Fähigkeiten der seriellen Datenübertragung und der Datenspeicherung.
Die Mikroprozessortechnik ist aus dem heutigen Leben nicht mehr wegzudenken. In nahezu allen modernen elektronischen Geräten führen Mikroprozessoren Regie. Ihre „Intelligenz" erhalten diese Chips durch Programmierung. Die Programmierung eines Mikroprozessors ist teilweise sehr kompliziert und erfordert ein umfangreiches Spezialwissen und teure Entwicklungswerkzeuge. Für Hobbyanwender und kleine Unternehmen bleibt der Zugang zur Mikroprozessortechnik somit meist versperrt. Mit dem C-Control- System eröffnen sich jedoch die Möglichkeiten dieser Technik für jeden interessierten Anwender.
Der C-Control/plus Steuercomputer baut auf der erprobten Hardware der C-Control Control Unit auf. Die neue „plus"-Version übernimmt von der Ur-Version das Prinzip der grafischen Programmierung und ermöglicht somit wieder einen besonders einfachen Einstieg in das Thema „Mikroprozessorgesteuertes Messen, Steuern und Regeln". Die innere Struktur des Steuercomputers - das Betriebssystem im Mikrocontroller - wurde jedoch vollständig überarbeitet und außerdem die PC-Programmierumgebung neu aufgelegt. So wird der C-Control/plus Steuercomputer durch ein paar Mausklicks am Bildschirm zur intelligenten Alarmanlage, zum komplexen Datenerfassungssystem, zur Steuerzentrale einer Heizungsanlage oder zum „Hirn" eines kleinen Robotermodells. Das Feld der Anwendungsmöglichkeiten ist nahezu unbegrenzt. 
Für den Kontakt zur Außenwelt stehen acht analoge Eingänge, zwei analoge Ausgänge sowie 16 frei als Ein- oder Ausgänge programmierbare Digitalports zum Anschluss von Sensoren, Schaltern, LEDs, Transistoren oder Relais zur Verfügung.
Der Steuercomputer besitzt einen Eingang für einen DCF77-Funkuhrempfänger. Damit ist ein sekundengenaues Ausführen von Schaltfunktionen realisierbar. Alternativ dazu ist über den DCF77-Eingang eine Frequenzmessung möglich.

Handhabungs- und Sicherheitshinweise 

Der C-Control/plus Steuercomputer wurde gemäß den geltenden gesetzlichen Vorschriften einer Sicherheitsprüfung unterzogen und entsprechend zertifiziert (CE). Bei sachgemäßen Gebrauch gehen normalerweise keine Gesundheitsgefährdungen vom Gerät aus.
Der C-Control/plus Steuercomputer ist als elektronisches Gerät mit der dafür üblichen Vorsicht und Sorgfalt zu behandeln. Die Missachtung der aufgeführten Hinweise oder eine andere als die bestimmungsgemäße Verwendung kann zur Beschädigung oder Zerstörung des Steuercomputers oder angeschlossener Geräte führen.

Umgebungsbedingungen

Das Gerät ist nicht gegen Lichtbogenüberschläge geschützt und darf nicht in Starkstromindustrieanlagen verwendet werden. Die maximalen Eingangsgrößen gemäß den Spezifikationen in den Technischen Daten dürfen nicht überschritten werden. Das Gerät ist nicht in Räumen oder Umgebungen einzusetzen, in denen brennbare oder ätzende Gase, Dämpfe oder Stäube vorhanden sind oder vorhanden sein können.
Nachdem das Gerät von einem kalten in einen wärmeren Raum gebracht wurde, darf es nicht sofort in Betrieb genommen werden. Das möglicherweise entstandene Kondenswasser kann zu Funktionsstörungen oder zum Ausfall elektronischer Bauelemente am Gerät führen.
Vermeiden Sie starke Magnetfelder, wie sie in der Nähe von Maschinen oder Lautsprechern vorkommen.

Versorgungsspannung

Alle elektrischen Verbindungen von und zum Gerät sind stets vor Anschluss der Versorgungsspannung herzustellen. Das Aufstecken oder Abziehen von Verbindungskabeln oder das Herstellen oder Lösen von Verbindungen zu Komponenten der Zielapplikation während des Betriebes können zur Zerstörung des Steuercomputers oder angeschlossener Geräte führen.
Zur Versorgung des Gerätes ist eine stabilisierte Gleichspannung von 5V anzuschließen. Verwenden Sie dazu nur geprüfte Labornetzgeräte oder stabilisierte Steckernetzteile. Bei ausreichender Ladung ist auch ein Betrieb mit vier NiCd-Akkuzellen möglich.
Auf keinen Fall darf die 230 Volt Netzspannung angeklemmt werden! Die Spannungsquelle darf nur im spannungsfreien Zustand angeschlossen werden. Ziehen Sie dazu den Netzstecker des Netzteils oder sehen Sie einen Schalter in der Zuführung von den Akkus vor.
Bei Kurzschlüssen in der Versorgungsspannungszuführung besteht Brandgefahr!
Beachten Sie unbedingt den Anschlussplan! Bei Verpolung der Versorgungsspannung kann der Steuercomputer zerstört werden. Die Versorgungsspannung darf bei einem laufenden Anwenderprogramm im Steuercomputer nicht ausfallen oder abgeschaltet werden! Zuvor muss ein Reset ausgelöst werden.
Anderenfalls kann es zu ungültigen Bedingungen beim Zugriff auf den EEPROM-Speicherchip (siehe unten) führen und das gespeicherte Anwenderprogramm beschädigen. Anschließend ist dann eine Neuprogrammierung erforderlich.
Sollte bei einem Dauerbetrieb des Steuercomputers die Gefahr eines Spannungsausfalls bestehen, ist eine externe Spannungswächterschaltung mit der 5V-Betriebsspannung, Masse (GND) und dem Reset-Port zu verbinden. Optimal ist dafür das IC TL7757 des Halbleiterherstellers Texas Instruments geeignet, das einen Reset bei Unterschreitung des Spannungsschwellwertes von 4,5V auslöst.
Alternativ dazu kann auch folgende Transistorschaltung aufgebaut werden:


Elektrostatische Entladungen
Besonders in trockener Luft kann sich der menschliche Körper elektrostatisch aufladen. Beim Kontakt mit leitenden Gegenständen baut sich diese Ladung mit einem kleinen Funken ab. Solche Entladungen beim Berühren elektronischer Bauelemente können diese zerstören. Vor dem Hantieren mit dem Gerät sollten Sie einen großen, geerdeten Gegenstand berühren (z.B.: ein PC-Metallgehäuse, eine Wasserleitung oder ein Heizungsrohr), um eventuelle Aufladungen abzubauen.

1. Hardware history menue scroll up

Herzstück des Systems ist ein Mikrocontroller vom Typ MC68HC05B6 von MOTOROLA. Der Steuercomputer ist auf einer Platine von viertel Europlatinenformat aufgebaut. Darauf befinden sich neben dem Mikrocontroller ein Speicherchip, ein Pegelwandlerchip für die serielle Schnittstelle (RS232), zwei Systemsteuertasten sowie drei Systemsignal-Leuchtdioden (LEDs). Der Speicherchip hat eine Kapazität von acht Kilobyte. Er dient zur Aufnahme Ihres Anwenderprogramms und kann auch zur Aufzeichnung von Daten benutzt werden. Durch die EEPROM-Technologie bleiben alle Informationen auch nach Abschalten der Betriebsspannung erhalten. Alle Ein- und Ausgänge sowie einige Systemsignale sind an zwei Buchsenleisten zugänglich. Über diese wird der Steuercomputer mit der Zielapplikation verbunden.

Blockschaltbild C-Control(Plus

Schaltplan des C-Control I/Plus

Technische Daten

Betriebsspannung Ub 5V stabilisierte Gleichspannung, ±0,5V 
Stromaufnahme ca. 30 mA < 10 mA bei abgeschalteten LEDs und RS232-Interface
Abmessungen ca. 80 mm x 50 mm
Microcontroller Motorola MC68HCO5B6
4 MHz Taktfrequenz
6 Kilobyte maskenprogrammiertes Betriebssystem
Speicherchip für Anwenderprogramm und -daten Microchip 24C65, serielles EEPROM mit I2C-Schnittstelle, 8k x 8 Bit
A/D-Ports 8 x 8 Bit A/D, 0...5 Volt gegen gemeinsame Masse
Referenzspannung Uref einstellbar (normal Ub = Uref)
Eingangsstrom ca. 10 µA bei Wandlung 
absoluter Fehler ±1 Digit (= 1/256 vom Messbereichsendwert) zuzüglich Fehler der Referenzspannung
Digitalports 16 Stück, frei als Ein- oder Ausgang programmierbar, 10k Pull-Up
Pegel (0,2 mA Last an Ausgängen): 
(Ub - 0,3V) < Uout,high < (Ub - 0,1V) 0,1V < Uout,low < 0,3V
(0,7*Ub)< Uin,high < Ub 
0V < Uin,low < (0,2*Ub) 
maximal zulässiger Laststrom: ± 10mA 
Achtung: eine Überschreitung durch fehlende Strombegrenzung beim Anschluss von Spannungen an die Digitalports kann zur sofortigen Zerstörung des Mikrocontrollers führen!
D/A-Wandler 2 pulsweitenmodulierte Ausgänge, PWM-Rate 1953 Hz
DCF77-Eingang Digitalport mit 10k Pull-Up zum Anschluß einer DCF77-Aktivantenne mit Open-Collector-Ausgang
serielle Schnittstelle RS232 mit Pegelwandler MAX232 oder Austauschtyp
Übertragung mit 9600 Baud, 8 Bit, 1 Startbit, 1 Stoppbit, kein Paritätsbit, kein Handshake
Verbindung mit dem PC über Nullmodemkabel

Belegung der Steckbuchsen

Die Kontakte mit der Nummer 1 sind im Bestückungs- und Anschlussplan und auf der Platine beschriftet. Die weiteren Nummern ergeben sich fortlaufend. Alle mit einem * gekennzeichneten Signale sind für spätere Erweiterungen reserviert und sollten nicht benutzt werden.

Steckbuchse 1

Kontaktnummer Belegung 
1 Masse (GND)
2 Referenzspannung für die A/D-Wandlung (UREF
3 A/D-Port 1
4 A/D-Port 2
5 A/D-Port 3
6 A/D-Port 4
7 A/D-Port 5
8 A/D-Port 6
9 A/D-Port 7
10 A/D-Port 8
11 BEEP-Ausgabepin
12 Digitalport 9 
13 Digitalport 10
14 Digitalport 11
15 Digitalport 12
16 Digitalport 13
17 Digitalport 14
18 Digitalport 15
19 Digitalport 16
20 Betriebsspannung +5V 

Steckbuchse 2

Kontaktnummer Belegung 
1 Betriebsspannung +5V
2 Digitalport 1
3 Digitalport 2
4 Digitalport 3
5 Digitalport 4
6 Digitalport 5
7 Digitalport 6
8 Digitalport 7
9 Digitalport 8
10 Start-Eingang (parallel zum Start-Taster)
11 Daten-Leitung des I2C-Busses (SDA)
12 Takt-Leitung des I2C-Busses (SCL)
13 RUN-LED-Kathode
14 ACTIVE-LED-Kathode 
15 DCF-OK-LED-Kathode 
16 D/A-Wandler 1 
17 D/A-Wandler 2 
18 DCF77-Eingang
19 Reset-Eingang (parallel zum Reset-Taster) 
20 Masse (GND)

Anschluss eines Schaltkontaktes an einen Digitaleingang 


Anschluss eines Transitors zur Ansteuerung eines Relais 


2. Technische Einsatzbedingungen von C-Control/Plus history menue scroll up

Herzstück des Systems ist ein Mikrocontroller vom Typ MC68HCO5B6 von MOTOROLA. Der Steuercomputer ist auf einer Platine von viertel Europlatinenformat aufgebaut. Darauf befinden sich neben dem Mikrocontroller ein Speicherchip, ein Pegelwandlerchip für die serielle Schnittstelle (RS232), zwei Systemsteuertasten sowie drei Systemsignal-Leuchtdioden (LEDs). Der Speicherchip hat eine Kapazität von acht Kilobyte. Er dient zur Aufnahme Ihres Anwenderprogramms und kann auch zur Aufzeichnung von Daten benutzt werden. Durch die EEPROM-Technologie bleiben alle Informationen auch nach Abschalten der Betriebsspannung erhalten. Alle Ein- und Ausgänge sowie einige Systemsignale sind an zwei Buchsenleisten zugänglich. Über diese wird der Steuercomputer mit der Zielapplikation verbunden.

Software

Wie funktioniert C-Control/plus? Das von Ihnen erstellte Programm wird von einem Compiler in eine Folge von Befehlsbytes umgesetzt. Die Befehle und die zugehörigen Parameterbytes werden über die serielle Schnittstelle zum Steuercomputer übertragen, wo sie von dessen Betriebssystem im EEPROM-Speicherchip abgelegt werden. Durch das C-Control Konzept können ihre Anwendungsprogramme in sehr kompakter Form gespeichert werden und belegen meist nur wenige hundert der über 8000 zur Verfügung stehenden Bytes. Damit bleibt ein großer Teil des Speicherchips frei und kann zur Aufzeichnung von Daten benutzt werden. Nach Betätigung des Starttasters beginnt das Betriebsystem die Befehle nacheinander aus dem Speicher zu lesen und abzuarbeiten, bis zum Programmende-Befehl.

Kommunikation zwischen PC und dem C-Control/plus Steuercomputer

Die serielle Schnittstelle zwischen PC und dem Steuercomputer arbeitet bidirektional. Über sie werden neben den Befehlscodes zur Programmierung eines Anwenderprogramms auch einige Konfigurations- und Steuerbefehle sowie Statusinformationen übertragen.
Prinzipiell ist eine Verbindung von PC und Steuercomputer nur zur Programmierung erforderlich. Anschließend kann der Steuercomputer in die Zielapplikation eingesetzt werden und dort eigenständig arbeiten. Die Verbindung zum PC kann allerdings auch während der Arbeit in der Zielapplikation bestehen bleiben und z.B. zur Übertragung von Messdaten benutzt werden.

Erste Inbetriebnahme - Schritt für Schritt 

Software-Installation

Die Anweisungen zur Installation der Software entnehmen Sie bitte der Datei INSTALL.TXT.

Bereitstellen einer Spannungsversorgung

Stellen Sie eine 5-Volt-Gleichspannungsversorgung (bzw. 8...12 Volt beim Betrieb des Systems mit Starter Board oder Application Board) mit zwei abisolierten Kabelenden zur Verfügung. Prüfen Sie bitte, welches der beiden Kabelenden Masse („Minus") und welches spannungsführend („Plus") ist. Schalten Sie die Spannungsversorgung aus und klemmen Sie die Kabelenden an der zweipoligen Schraubklemme (J8) des Steuercomputers (bzw. J5 des Starter Boards) polungsrichtig an. Beachten Sie dabei bitte den Anschlußplan im Abschnitt Aufbau und Funktionsweise und die Polungshinweise (+, -) auf der Platine.

Verbinden des Steuercomputers mit dem PC

Mit dem Gerät wurden Ihnen zwei Schnittstellenkabel ausgeliefert: ein 9-poliges Nullmodemkabel (ca. 1,5 Meter) und ein Adapterkabel (ca. 30 cm). Stecken Sie Sie nun das Nullmodemkabel an eine freie serielle Schnittstelle Ihres Computers. Viele Computer verfügen über eine 9-poligen und eine 25-polige serielle Schnittstelle. Sollte bei Ihrem Computer nur noch eine 25-polige Schnittstelle frei sein, benötigen Sie einen zusätzlichen Adapter.
Verbinden Sie nun das Nullmodemkabel mit dem Adapterkabel. Stecken Sie anschließend den 10-poligen Verbinder am Ende des Adapterkabels polungsrichtig auf die Steckerleiste der ControlUnit. Beachten Sie dazu bitte den Anschlußplan, die rote Markierung am Adapterkabel und die Kennzeichnung von Pin 1 der Steckerleiste. Das Adapterkabel muß so aufgesteckt werden, dass die rote Markierung zu Pin 1 weist.
Ein erstes Beispielprogramm erstellen und ausführen Schalten Sie jetzt die Spannungsversorgung ein. Starten Sie das Programm CCPLUS.EXE. Dieses Programm dient zum Erstellen, Testen und Übertragen Ihrer C-Control/plus-Anwendung.
Öffnen Sie jetzt im Unterverzeichnis SAMPLES das Projekt START. Sie sehen eine einfache Anwendung, die Text über die serielle Schnittstelle ausgibt.
Stellen Sie zunächst über das „Optionen"-Menü die von Ihnen für C-Control verwendete serielle Schnittstelle ein. Wählen Sie im Menü „Entwicklung" den Befehl „Compiler". Das Programm wird nun übersetzt (compiliert). Nach korrekter Übersetzung (ohne Fehlermeldungen) wählen Sie im Menü „Entwicklung" den Befehl „Lader". Die vom Compiler erzeugten Codes werden dann zum C-Control Steuercomputer übertragen. 
Achten Sie dabei auf Meldungen über Erfolg oder Fehler bei der Übertragung.
Wenn die Übertragung fehlerfrei erfolgt ist, starten Sie das mit Windows ausgelieferte Terminalprogramm („Hyperterminal" bei Windows 95). 
Öffnen Sie eine neue Verbindung mit den Parametern 9600 Baud, 8 Datenbits, 1 Stopbit, kein Paritybit, kein Handshake, Direktverbindung über COMx (x ist die Nummer der verwendeten seriellen Schnittstelle).
Drücken Sie nun den gelben Taster auf der Control-Unit. Es beginnt sofort die gelbe LED zu leuchten und zeigt, daß die sich die ControlUnit jetzt im Zustand der Programmabarbeitung befindet. Was tut das Testprogramm? Ein serieller Ausgabeblock sendet den Text „Hallo!" über die serielle Schnittstelle an den PC. Dort wird der Text vom Terminal empfangen und angezeigt. Dann tritt das Testprogramm in eine kurze Pause und beginnt anschließend wieder von vorn. Das Testprogramm befindet sich in einer Endlosschleife und kann nur durch einen Reset angehalten werden. Die meisten C-Control Anwendungen arbeiten nach diesem Prinzip.
Wenn Sie genug „Hallo!" gelesen haben, können Sie den roten Reset-Taster auf dem Steuercomputer drücken und das Terminalprogramm beenden.
Sie können jetzt das Testprogramm modifizieren und Ihre Experimentierschaltungen aufbauen, um zunächst weitere Erfahrungen mit C-Control zu sammeln. Am besten verwenden Sie dazu das C-Control Starter Board (im Set oder separat erhältlich, Conrad Electronic Best. Nr. 12 10 37).


3. Input und Output history menue scroll up

Die serielle Schnittstelle zwischen PC und dem Steuercomputer arbeitet bidirektional. Über sie werden neben den Befehlscodes zur Programmierung eines Anwenderprogramms auch einige Konfigurations- und Steuerbefehle sowie Statusinformationen übertragen.
Prinzipiell ist eine Verbindung von PC und Steuercomputer nur zur Programmierung erforderlich. Anschließend kann der Steuercomputer in die Zielapplikation eingesetzt werden und dort eigenständig arbeiten.  Die Verbindung zum PC kann allerdings auch während der Arbeit in der Zielapplikation bestehen bleiben und z.B. zur Übertragung von Messdaten benutzt werden.

Bedien- und Anzeigeelemente 

Taster

Der Steuercomputer verfügt über zwei Taster: einen roten Reset-Taster und einen gelben Start-Taster.

  • Der rote Reset-Taster dient zum Rücksetzen des Gerätes und angeschlossener Baugruppen. Bei Betätigung werden alle laufenden Aktivitäten sofort unterbrochen, die angeschlossene Hardware und das Betriebssystem neu initialisiert.
  • Der gelbe Start-Taster dient zum Start der Ausführung eines in den Steuercomputer geladenen Anwenderprogramms.

Leuchtdioden (LEDs)

Drei Leuchtdioden geben einen Überblick über den Status des Systems: 

  • Die grüne LED („DCF OK") informiert über den DCF77-Funkuhrempfang. Blinkt sie im Sekundentakt, dann ist eine DCF77-Aktivantenne korrekt an den Steuercomputer angeschlossen und ein Funksignal wird empfangen. Stark unregelmäßiges Blinken deutet auf Empfangsstörungen hin, die eventuell durch ein besseres Plazieren oder Ausrichten der Antenne beseitigt werden können. Lesen Sie dazu auch die Anleitung der verwendeten Antenne. Leuchtet die grüne LED dauerhaft, dann wurde eine korrekte Zeitinformation empfangen und in die interne Uhr des Steuercomputers übertragen, die auch dann quarztaktgesteuert weiterläuft, wenn zwischenzeitlich der Funkempfang gestört sein sollte.
  • Die gelbe LED („ACTIVE") leuchtet, wenn sich das System im Zustand der Programmabarbeitung befindet. Das ist in der Regel unmittelbar nach Betätigen des gelben Start-Tasters.
  • Die rote LED („RUN") leuchtet während der Übertragung von Daten vom PC an den Steuercomputer, z.B. beim Laden eines Programms. Im Zustand der Programmabarbeitung leuchtet die rote LED wie die gelbe LED, wird jedoch bei der Abarbeitung eines PAUSE-Blocks (siehe Blockvorrat) ausgeschaltet. Dadurch werden zyklische Programmabschnitte mit eingebetteten PAUSE-Blöcken durch Blinken der roten LED gut erkennbar.

Steckbrücken zur Systemkonfiguration

Mit drei Steckbrücken (Jumper) ist eine Konfiguration des Systems möglich. Die Stiftleisten zur Aufnahme der Steckbrücken sind mit einem Bestückungsdruck versehen.

  • Über den Jumper LED werden die Leuchtdioden zur Anzeige der Systemzustände mit der Versorgungsspannung verbunden. Ist der Jumper gesetzt, zeigen die LEDs den Systemstatus wie oben beschrieben an. Wird der Jumper abgezogen, sind die LEDs generell abgeschaltet. Auf diese Weise wird die Leistungsaufnahme des Gerätes erheblich reduziert, was bei Versorgung des Systems mit Akkus zu einer Verlängerung deren Betriebsdauer ohne Nachladen führt. Der Jumper LED kann jederzeit, auch bei Betrieb des Steuercomputers, auf- oder abgesteckt werden.
  • Über den Jumper 232 wird der Pegelwandler-Chip für die serielle Schnittstelle mit der Versorgungsspannung verbunden. Ist der Jumper gesetzt, wandelt der Pegelwandler-Chip die CMOS-Pegel der seriellen Schnittstelle des Mikrocontrollers in positive und negative Spannungen gemäß RS232-Standard um. Das ist erforderlich, um den Steuercomputer mit einem PC zu verbinden. Ist der Jumper abgezogen, dann ist der Pegelwandler abgeschaltet und die serielle Schnittstelle deaktiviert. In diesem Fall wird die Leistungsaufnahme des Systems nochmals reduziert.
  • Der Jumper AST ist parallel zum Start-Taster geschaltet und kann für die Autostartfunktion benutzt werden. Ist der Jumper gesetzt, dann beginnt das Betriebsystem sofort nach Zuschalten der Betriebsspannung oder Betätigung des Reset-Tasters mit der Programmausführung, also als ob der Starttaster gedrückt worden wäre.

4. Kommunikation zwischen PC und dem C-Control/plus Steuercomputer history menue scroll up

Die serielle Schnittstelle zwischen PC und dem Steuercomputer arbeitet bidirektional. Über sie werden neben den Befehlscodes zur Programmierung eines Anwenderprogramms auch einige Konfigurations- und Steuerbefehle sowie Statusinformationen übertragen.
Prinzipiell ist eine Verbindung von PC und Steuercomputer nur zur Programmierung erforderlich. Anschließend kann der Steuercomputer in die Zielapplikation eingesetzt werden und dort eigenständig arbeiten.  Die Verbindung zum PC kann allerdings auch während der Arbeit in der Zielapplikation bestehen bleiben und z.B. zur Übertragung von Messdaten benutzt werden.

Anschluss externer Baugruppen

An den zwei zwanzigpoligen Buchsenleisten sind alle verwendbaren Ports sowie einige Systemsignale des Steuercomputers herausgeführt. Durch die spezielle Bauform der Buchsenleisten kann der C-Control/plus Steuercomputer auf andere elektronische Baugruppen aufgesteckt werden, wobei Taster, Leuchtdioden und Stiftleisten zugänglich bleiben.
Den Belegungsplan der Buchsenleisten sowie einige Beschaltungsbeispiele finden Sie am Ende dieser Anleitung.

Beschaltung der Digitalports

Auf der Leiterplatte des Steuercomputers sind alle Digitalports mit einem Pullup-Widerstand von 10 kOhm versehen.

Verwendung eines Digitalports als Eingang

Digitaleingänge werden zur Abfrage von Schaltzuständen verwendet. Wird ein Digitalport als Eingang benutzt, führt er im unbeschalteten Zustand High-Pegel. Ist beispielsweise ein Reedkontakt an diesem Port angeschlossen, wird bei offenem Schalter eine logische Eins („wahr") vom Port gelesen, bei geschlossenem Schalter eine logische Null („falsch"). 
Achten Sie bitte unbedingt darauf, dass je nach Beschaltung des Ports und der logischen Aussage, die Ihr Programm beinhalten soll, der eingelesene Wert eventuell invertiert werden muss (NOT-Block, siehe Blockvorrat)!

Verwendung eines Digitalports als Ausgang

Wird ein Digitalport als Ausgang verwendet, können daran nachfolgende ICs, Transistoren oder Low-Current-Leuchtdioden direkt betrieben werden. Der maximal zulässige Laststrom beträgt 10 mA. In jedem Fall ist eine ausreichende Strombegrenzung, zum Beispiel durch einen Widerstand, zu gewährleisten, da es sonst zur Zerstörung des Mikrocontrollers kommen kann!
Innerhalb des Mikrocontrollers erfolgt die interne Beschaltung eines Digitalports als Ausgang oder Eingang beim ersten Ausführen des Anwenderprogramms. Nach dem Zuschalten der Betriebsspannung oder nach einem Reset verhalten sich alle Digitalports zunächst elektrisch als Eingang, sie führen also über den Pullup-Widerstand High-Pegel.

Beschaltung der Analogports

Der C-Control/plus Steuercomputer verfügt über acht A/D-Ports und zwei D/A-Wandler.

Anlegen der Referenzspannung

Bevor die A/D-Eingänge benutzt werden können, muss eine Referenzspannung mit dem Referenzspannungseingang des Gerätes verbunden werden. Der angelegte Spannungwert gilt als Obergrenze des Messbereiches der A/D-Wandlung und entspricht dem Wandlungswert 255 ($FF hexadezimal). Der verwendete Wert hängt vom Ausgangsspannungsbereich der eingesetzten Sensoren an den A/D-Eingängen ab.  Meistens kann kann die Betriebsspannung direkt als Referenz benutzt werden. Der Referenzspannungswert darf jedoch die Betriebsspannung von 5 Volt nie übersteigen! Als Referenz für das untere Ende des Messbereiches der A/D-Wandlung dient stets das Groundpotential (Masse, „Minus") der Betriebsspannung.

Verwendung der A/D-Eingänge

Die A/D-Ports sind auf der Platine des Steuercomputers zum Schutz des A/D-Wandlers im Mikrocontroller mit einem Vorwiderstand von 10 kOhm versehen. An den A/D-Ports können Sensoren aller Art angeschlossen werden, die eine Ausgangsspannung von 0 bis 5 Volt liefern. In den meisten Fällen werden hier aktive Sensoren zur Anwendung kommen, um das Signal  des eigentlichen Sensorelementes zu verstärken und den Ansprüchen an Auflösung, Linearität und Driftverhalten zu genügen.

Verwendung der D/A-Ausgänge

Die zwei 8-Bit-D/A-Wandler arbeiten nach dem Prinzip der Pulsweitenmodulation. In einem Zeitabschnitt (Modulationsintervall), der aus 256 Teilabschnitten besteht, wird ein D/A-Ausgang für die Dauer von so vielen  Teilabschnitten high-gepulst, wie es dem 8-Bit-Wert entspricht, der zur Ausgabe bestimmt ist. Die Dauer eines Teilabschnittes beträgt 2ps, die des gesamten Modulationsintervalls 512ps (1953 Hz). Zur Demodulation, also Wandlung in ein echtes Analogsignal genügt meist ein einfaches RC-Glied. Beachten Sie dabei jedoch die Restwelligkeit und den erzielbaren Maximalwert des Ausgangssignals. Beides ist abhängig von der Last, die nach dem RC-Glied folgt.

Anschluss einer DCF77-Aktivantenne

Der Anschluss einer DCF77-Aktivantenne an den C-Control/plus Steuercomputer kann entweder über die dafür vorgesehene dreipolige Stiftleiste (J3) oder über einen Spezialport an einer der beiden Buchsenleisten erfolgen. Die dreipolige Stiftleiste stellt die Spannungsversorgung für die Aktivantenne zur Verfügungung (5V, GND) und empfängt die Signalimpulse von der Antenne (DCF77). Die Antenne muss dazu über einen Open-Collector-Ausgang nach Masse verfügen, der durch das empfangene Signal geschaltet wird (low-getastet). Zum Anschluss der Aktivantenne ist unbedingt abgeschirmtes Kabel zu verwenden, da sonst besonders bei größeren Kabellängen Störimpulse eingestrahlt werden können.
Bei Betrieb der Control Unit mit DCF77-Aktivantenne informiert die grüne LED über den Status des Funkuhrempfangs.

Beschaltung der Systemsignalports

Neben den Analog- und Digitalports stehen an den zwei Buchsenleisten die Systemsignale der Bedien- und Anzeigeelemente zur Verfügung. So können auch externe Baugruppen rückgesetzt und gestartet werden oder das Rücksetzen und das Starten auslösen oder die LED-Signale für weitere Anzeigen oder für Synchronisationszwecke benutzt werden.  Alle Signale sind low-aktiv.

Systemressourcen

Unter dem Begriff „Systemressourcen" sind hier alle internen Funktionseinheiten zusammengefasst, die sich nicht unmittelbar aus den Eigenschaften des Mikrocontrollers ableiten, sondern durch das auf dem Chip maskenprogrammierte Betriebssystem zur Verfügung gestellt werden. Wie diese Systemressourcen im Programm angesprochen werden, wird weiter unten in der Beschreibung des Blockvorrates erläutert.

Timer

Im Hintergrund des Betriebssystems läuft ein mit 20 Millisekunden getakteter 16-Bit-Timer, dessen Wert jederzeit ausgelesen und zum Herstellen von Zeitbezügen im Programm benutzt werden kann.

Echtzeituhr

Die per DCF77 empfangene Zeit- und Datumsinformation wird vom Betriebssystem in sieben interne Speicherzellen (Jahr, Monat, Tag, Wochentag, Stunde, Minute, Sekunde) übertragen und bis zur nächsten Synchronisation in Portionen von 20 Millisekunden erhöht. Die Ganggenauigkeit der Echtzeituhr zwischen den Synchronisationszeitpunkten ist bestimmt durch die Abweichung des 4MHz-Quarzes von seiner Normalfrequenz um bis zu 0,1 Promille, abhängig von Streuungen in der Serienproduktion und von der Temperatur. Das entspricht einer Abweichung von bis zu 0,36 Sekunden pro Stunde.
Nach dem Zuschalten der Betriebsspannung und nach einem Reset startet die Uhr mit dem 01.01.97, 00:00:00 Uhr.
Die internen Speicherzellen für Datum und Uhrzeit können mit Hilfe spezieller Blöcke vom Programm aus gelesen und beschrieben werden. 
Durch das Beschreiben der Zeitspeicherzellen kann die Uhr also auch ohne DCF77-Empfang gestellt werden. Für Programmtests oder bei geringem Anspruch an die Ganggenauigkeit kann so auf die DCF77-Antenne verzichtet werden.

Userbytes

Der Mikrocontroller MC68HC05B6 verfügt über insgesamt 240 Bytes RAM. Der C-Control Steuercomputer belegt davon größten Teil für Betriebssystemfunktionen (Stack, Timer, Uhr, DCF77-Rahmenpuffer, Schnittstellenpuffer, Zwischenspeicher für Berechnungen usw.). 24 Bytes stehen dem Anwender zur Verwendung in seinen Programmen zur Verfügung. Die Verwendung dieser Userbytes wird weiter unten in der Beschreibung des Blockvorrates erläutert.

Datei

Die Datei ist der Bereich des EEPROMs nach dem Anwenderprogramm, der zur Aufzeichnung von Daten (z.B. Meßwerte oder Programmparameter) benutzt werden kann.


5. Erste Inbetriebnahme - Schritt für Schritt  history menue scroll up

Software-Installation - Die Anweisungen zur Installation der Software entnehmen Sie bitte der Datei INSTALL.TXT.

Bereitstellen einer Spannungsversorgung

Stellen Sie eine 5-Volt-Gleichspannungsversorgung (bzw. 8...12 Volt beim Betrieb des Systems mit Starter Board oder Application Board) mit zwei abisolierten Kabelenden zur Verfügung. Prüfen Sie bitte, welches der beiden Kabelenden Masse („Minus") und welches spannungsführend („Plus") ist. Schalten Sie die Spannungsversorgung aus und klemmen Sie die Kabelenden an der zweipoligen Schraubklemme (J8) des Steuercomputers (bzw. J5 des Starter Boards) polungsrichtig an. Beachten Sie dabei bitte den Anschlussplan im Abschnitt Aufbau und Funktionsweise und die Polungshinweise (+, -) auf der Platine.

Verbinden des Steuercomputers mit dem PC

Mit dem Gerät wurden Ihnen zwei Schnittstellenkabel ausgeliefert: ein 9-poliges Nullmodemkabel (ca. 1,5 Meter) und ein Adapterkabel (ca. 30 cm). Stecken Sie Sie nun das Nullmodemkabel an eine freie serielle Schnittstelle Ihres Computers. Viele Computer verfügen über eine 9-poligen und eine 25-polige serielle Schnittstelle. Sollte bei Ihrem Computer nur noch eine 25-polige Schnittstelle frei sein, benötigen Sie einen zusätzlichen Adapter.
Verbinden Sie nun das Nullmodemkabel mit dem Adapterkabel. Stecken Sie anschließend den 10-poligen Verbinder am Ende des Adapterkabels polungsrichtig auf die Steckerleiste der Control-Unit. Beachten Sie dazu bitte den Anschlussplan, die rote Markierung am Adapterkabel und die Kennzeichnung von Pin 1 der Steckerleiste. Das Adapterkabel muss so aufgesteckt werden, dass die rote Markierung zu Pin 1 weist.
Ein erstes Beispielprogramm erstellen und ausführen Schalten Sie jetzt die Spannungsversorgung ein. Starten Sie das Programm CCPLUS.EXE. Dieses Programm dient zum Erstellen, Testen und Übertragen Ihrer C-Control/plus-Anwendung.
Öffnen Sie jetzt im Unterverzeichnis SAMPLES das Projekt START. Sie sehen eine einfache Anwendung, die Text über die serielle Schnittstelle ausgibt.
Stellen Sie zunächst über das „Optionen"-Menü die von Ihnen für C-Control verwendete serielle Schnittstelle ein. Wählen Sie im Menü „Entwicklung" den Befehl „Compiler". Das Programm wird nun übersetzt (compiliert). Nach korrekter Übersetzung (ohne Fehlermeldungen) wählen Sie im Menü „Entwicklung" den Befehl „Lader". Die vom Compiler erzeugten Codes werden dann zum C-Control Steuercomputer übertragen. 
Achten Sie dabei auf Meldungen über Erfolg oder Fehler bei der Übertragung.
Wenn die Übertragung fehlerfrei erfolgt ist, starten Sie das mit Windows ausgelieferte Terminalprogramm („Hyperterminal" bei Windows 95). 
Öffnen Sie eine neue Verbindung mit den Parametern 9600 Baud, 8 Datenbits, 1 Stopbit, kein Paritybit, kein Handshake, Direktverbindung über COM x (x ist die Nummer der verwendeten seriellen Schnittstelle).
Drücken Sie nun den gelben Taster auf der Control-Unit. Es beginnt sofort die gelbe LED zu leuchten und zeigt, dass die sich die Control Unit jetzt im Zustand der Programmabarbeitung befindet. Was tut das Testprogramm? Ein serieller Ausgabeblock sendet den Text „Hallo!" über die serielle Schnittstelle an den PC. Dort wird der Text vom Terminal empfangen und angezeigt. Dann tritt das Testprogramm in eine kurze Pause und beginnt anschließend wieder von vorn. Das Testprogramm befindet sich in einer Endlosschleife und kann nur durch einen Reset angehalten werden. Die meisten C-Control Anwendungen arbeiten nach diesem Prinzip.
Wenn Sie genug „Hallo!" gelesen haben, können Sie den roten Reset-Taster auf dem Steuercomputer drücken und das Terminalprogramm beenden.
Sie können jetzt das Testprogramm modifizieren und Ihre Experimentierschaltungen aufbauen, um zunächst weitere Erfahrungen mit C-Control zu sammeln. Am besten verwenden Sie dazu das C-Control Starter Board (im Set oder separat erhältlich, Conrad Electronic Best. Nr. 12 10 37).

Website von MAX Deutschland


6. Programmierung history menue scroll up

Was ist ein „Programm"?

Ein Programm ist die Beschreibung eines Informationsverarbeitungsprozesses. Im Laufe eines solchen Prozesses wird aus einer Menge von variablen oder konstanten Eingangswerten eine Menge von Ausgangswerten berechnet. Die Ausgangswerte sind entweder selbst Ziel der Informationsgewinnung oder dienen mittelbar zur Reaktion auf die Eingangswerte. Neben den eigentlichen Berechnungen kann ein Programm Anweisungen zum Zugriff auf die Hardware des Computers oder zur Steuerung des Programmflusses enthalten.
Der C-Control/Plus Steuercomputer wird durch grafische Beschreibung der auszuführenden Operationen programmiert.

  • Ein C-Control/plus-Programm besteht in der Regel aus mehreren so genannten Programmzellen. In jeder Zelle können grafische Funktionsblöcke plaziert und miteinander verbunden werden. Je nach Typ der verwendeten Blöcke und der Art ihrer Verbindung in einer Zelle wir der Steuercomputer zur Ausführung einer definierten Operation innerhalb eines Programms veranlasst.
  • Die Abarbeitung der in den Programmzellen formulierten Anweisungen durch den Steuercomputer erfolgt sequentiell, also nacheinander.

C-Control I/Plus-Progrmmierung

C-Control I/BASIC-Progrmmierung
C-Control I/Assembler-Progrmmierung

7. Programmbeispiele history menue scroll up

Was ist ein „Programm"?

Ein Programm ist die Beschreibung eines Informationsverarbeitungsprozesses. Im Laufe eines solchen Prozesses wird aus einer Menge von variablen oder konstanten Eingangswerten eine Menge von Ausgangswerten berechnet. Die Ausgangswerte sind entweder selbst Ziel der Informationsgewinnung oder dienen mittelbar zur Reaktion auf die Eingangswerte. Neben den eigentlichen Berechnungen kann ein Programm Anweisungen zum Zugriff auf die Hardware des Computers oder zur Steuerung des Programmflusses enthalten.
Der C-Control/Plus Steuercomputer wird durch grafische Beschreibung der auszuführenden Operationen programmiert.

  • Ein C-Control/plus-Programm besteht in der Regel aus mehreren so genannten Programmzellen. In jeder Zelle können grafische Funktionsblöcke plaziert und miteinander verbunden werden. Je nach Typ der verwendeten Blöcke und der Art ihrer Verbindung in einer Zelle wir der Steuercomputer zur Ausführung einer definierten Operation innerhalb eines Programms veranlasst.
  • Die Abarbeitung der in den Programmzellen formulierten Anweisungen durch den Steuercomputer erfolgt sequentiell, also nacheinander.



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© Samuel-von-Pufendorf-Gymnasium Flöha © Frank Rost am 13. März 2005

... dieser Text wurde nach den Regeln irgendeiner Rechtschreibreform verfasst - ich hab' irgendwann einmal beschlossen, an diesem Zirkus nicht mehr teilzunehmen ;-)

„Dieses Land braucht eine Steuerreform, dieses Land braucht eine Rentenreform - wir schreiben Schiffahrt mit drei „f“!“

Diddi Hallervorden, dt. Komiker und Kabarettist