Projekt Ampelanlage mit PIC-Mikrocontrollern

Letztmalig dran rumgefummelt: 03.04.11 21:35:52

Die Controller-Projekte sollen anspruchsvoll sein, jedoch auch für jeden grundsätzlich lösbar bleiben. Hier nun werden nicht nur an den Schaltungsaufbau sowie die Software-Entwicklung Anforderungen gestellt (das können wir hier schon!!!), der Entwurf plus "Dimensionierung" einer entsprechenden Schaltung nach einer vorgegebenen Aufgabe kommen mit nicht unerheblichen Aufwand noch hinzu. Dann muss ein entsprechendes Modell gefertigt werden und die Schaltung mit dem Software-Konstrukt ein sinnvolles Ganzes ergeben.

1. Die Idee
2. Der Plan
3. Die Umsetzung
4. PIC-Programmierung
5. Verwandte Themen

Projekte mit Mikrocontrollern - also "Embedding-Systems"

Projekt "Ampelanlage"

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

Informatik-Profi-Wissen

1. Die Idee

Die Idee war es mit Hilfe eines PIC16F877 eine vollständige, funktionstüchtige Ampelanlage aufzubauen, wie man sie an jeder Kreuzung vorfindet. Dabei musste die Bedingung erfüllt sein das der unbedarfte Nutzer den Controller neu programmieren kann. Unsere aufgebaute Ampel dient dabei nur als Rahmenmodell.

Zur Umsetzung dieser Idee bedurfte es einiger Schritte die wir (Georg, Florian und Rico) euch, auf dieser Seite vorstellen wollen.

Die .cdr Datei zum Download

2. Der Plan

Um eine Idee sowohl Hardware-(Modellbau) als auch Softwaretechnisch umsetzen zu können, ist natürlich erstmal ein gut durchdachter Plan notwendig, um möglichst vielen Problemen, die später entstehen könnten, vorzubeugen.

Unser Plan beinhaltete zuerst einmal eine Skizze, in der wir den Aufbau des Modells dargestellt haben, um für den folgenden Schaltplan und das Modell eine Vorstellung zu entwickeln. Das war auch wichtig, um die Anzahl der nötigen Bauteile herauszufinden, welche später bestellt werden sollten.
Mit SPlan entwickelten wir einen Schaltplan, wobei sich die Komplexität des Projektes zeigte. Da wir oft mehrere LED's auf einen Ausgang gelegt haben, mussten wir Verstärker zwischenschalten.

Download des Schaltplans: schaltplan.zip

3. Die Umsetzung

Zur Umsetzung unseres Projektes nutzten wir den PIC16F877, der vollkommen ausreichen war, einige Holzplatte und Holzleisten sowie PVC Rohre.

Nachdem wir dann den Schaltplan fertiggestellt hatten, konnten wir mit dem Modell beginnen. Also haben wir auf eine kleine Platine eine Fassung für den Controller, eine Fassung für einen Negator, und drei Fassungen für Verstärker gelötet. Einen Negator haben wir eingebaut, da die Fußgängerampel nur zwei Zustände zeigen kann, nämlich rot oder grün. Dadurch hab wir wieder einige Ausgänge "gespart".

Als erstes nahmen wir uns eine Leiterplatte her und löteten alle Fassungen ein. Dannach kamen die Drähte dazu. Für die Ampelbögen haben wir PVC Rohre genommen, in diese Löcher geschnitten und dann für jede Ampel eine kleine Leiterplatte eingesetzt. Ein fertiger Ampelbogen. Und der zweite direkt hinterher.

Als nächstes war es an der Zeit die Grundplatte zurecht zu sägen. Dabei haben wir uns für Holz entschieden da es so dannach leicht zu bemalen war. Die Platten schnitten wir dann mit einer Laubsäge zurecht. Schnell mussten wir feststellen das dies eine Sch*** arbeit war, und so haben wir dies auf den nächsten Tag verschoben, wo wir dann eine Stichpendelsäge benutzten. Auf der nun zurecht geschnittenen Platte wurde die Position für die Ampelbögen bestimmt.

Hier noch ein paar Bilder von den Lötarbeiten an den Ampeln.

An die vorher anskizzierten Stellen wurden nun die Löcher gebohrt. Fertig! Aber leider nur mit den Bohrungen. Unser Arbeitsplatz Natürlich wurde nach den ganzen Arbeiten auch immer wieder ordentlich sauber gemacht.

Der Moment der Wahrheit würden die Ampeln in durch die Löcher passen? Und wie man sieht eine perfekte Arbeit. Nun war schon einmal die Platte mit allen Ampelbögen bestückt.

Nun musste noch die einzelnen Ampeln an die Platine gelötet werden, dabei musste man stark aufpassen das man nicht ausversehen den falschen Draht erwischt. Die Spannung steigt es war Zeit den letzten Draht anzulöten.

Damit unsere Ampel besser aussieht mussten wir sie noch bemalen. So sieht die Ampel komplett bemalt aus. Fertig! Hier seht ihr unsere fertige Ampelkreuzung, die wir nach zahlreichen Arbeitsstunden dann auch endlich fertig hatten. Wir haben zusaätzlich noch eine kleine Schaltung gebaut damit die Kreuzung auch mit Akkus betrieben werden kann.

4. PIC-Programmierung

Hier gibts einige Erläuterungen zu unserem Programm.

Bei unserem Programm kam es uns zu gute das wir mehrere LED's an ein und den selben Ausgang gelötet haben. Dadurch reduzierte sich der Programm Code stark. Die Ausgänge führen zu den Verstärkerstufen an denen dann die LED's hängen.
Wir haben unser Programm in Blöcke aufgeteilt somit hat man einen besseren Überblick über die einzelnen Programmzeilen.

include 16f877a_bert pin_b0_direction=Output -- Rot 1 Links pin_b1_direction=Output -- Gelb 1 Links pin_b2_direction=Output -- Grün 1 Links pin_d4_direction=Output -- Grün 1 Gradeaus pin_d5_direction=Output -- Gelb 1 Gradeaus pin_d6_direction=Output -- Rot 1 Gradeaus pin_b3_direction=Output -- Rot 2 Gradeaus pin_b4_direction=Output -- Gelb 2 Gradeaus pin_b5_direction=Output -- Grün 2 Gradeaus pin_d7_direction=Output -- Rot 2 links pin_b6_direction=Output -- Gelb 2 links pin_b7_direction=Output -- Grün 2 links -- Fußgänger pin_d2_direction=Output -- 2 pin_d3_direction=Output -- 1 pin_c5_direction=Output -- 1 pin_c4_direction=Output -- 2 -- Rot pin_b0 = high pin_d6 = high pin_d7 = high pin_b3 = high forever loop -- Block 1 Gradeaus 1 --Gelb pin_d6=low pin_d5= high delay_1s(1) --Grün pin_d5= low pin_d4= high pin_d2=high pin_c4=high delay_1s(5) pin_d2=low pin_c4=low --Gelb pin_d4=low pin_d5= high delay_1s(1) --Rot pin_d5= low pin_d6= high delay_1s(1) -- Block 2 Links 1 --Gelb pin_b0=low pin_b1= high delay_1s(1) --Grün pin_b1= low pin_b2= high delay_1s(5) --Gelb pin_b2=low pin_b1= high delay_1s(1) --Rot pin_b1= low pin_b0= high delay_1s(1) -- Block 3 Gradeaus 2 --Gelb pin_b3=low pin_b4= high delay_1s(1) --Grün pin_b4= low pin_b5= high pin_d3=high pin_c5=high delay_1s(5) pin_d3=low pin_c5=low --Gelb pin_b5=low pin_b4= high delay_1s(1) --Rot pin_b4= low pin_b3= high delay_1s(1) -- Block 4 Links 2 --Gelb pin_d7=low pin_b6= high delay_1s(1) --Grün pin_b6= low pin_b7= high delay_1s(5) --Gelb pin_b7=low pin_b6= high delay_1s(1) --Rot pin_b6= low pin_d7= high delay_1s(1) end loop

Der Quelltext des Programms
Hier die .jal Datei zum Download Die Beschaltung unserer Ampel
Hier als .cdr Datei zum Download

5. Verwandte Themen

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... 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

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Als erstes nahmen wir uns eine Leiterplatte her und löteten alle Fassungen ein. Dannach kamen die Drähte dazu.	Für die Ampelbögen haben wir PVC Rohre genommen, in diese Löcher geschnitten und dann für jede Ampel eine kleine Leiterplatte eingesetzt.	Ein fertiger Ampelbogen.	Und der zweite direkt hinterher.

Als nächstes war es an der Zeit die Grundplatte zurecht zu sägen. Dabei haben wir uns für Holz entschieden da es so dannach leicht zu bemalen war.	Die Platten schnitten wir dann mit einer Laubsäge zurecht.	Schnell mussten wir feststellen das dies eine Sch*** arbeit war, und so haben wir dies auf den nächsten Tag verschoben, wo wir dann eine Stichpendelsäge benutzten.	Auf der nun zurecht geschnittenen Platte wurde die Position für die Ampelbögen bestimmt.

Hier noch ein paar Bilder von den Lötarbeiten an den Ampeln.

An die vorher anskizzierten Stellen wurden nun die Löcher gebohrt.	Fertig! Aber leider nur mit den Bohrungen.	Unser Arbeitsplatz	Natürlich wurde nach den ganzen Arbeiten auch immer wieder ordentlich sauber gemacht.

Der Moment der Wahrheit würden die Ampeln in durch die Löcher passen?	Und wie man sieht eine perfekte Arbeit.	Nun war schon einmal die Platte mit allen Ampelbögen bestückt.

Nun musste noch die einzelnen Ampeln an die Platine gelötet werden, dabei musste man stark aufpassen das man nicht ausversehen den falschen Draht erwischt.	Die Spannung steigt es war Zeit den letzten Draht anzulöten.

Damit unsere Ampel besser aussieht mussten wir sie noch bemalen.	So sieht die Ampel komplett bemalt aus.		Fertig! Hier seht ihr unsere fertige Ampelkreuzung, die wir nach zahlreichen Arbeitsstunden dann auch endlich fertig hatten. Wir haben zusaätzlich noch eine kleine Schaltung gebaut damit die Kreuzung auch mit Akkus betrieben werden kann.