Viele Einsteiger fragen sich: "Wie bekommt man eigentlich die Software in den Mikrocontroller hinein?" Auf dieser Seite möchte ich zeigen, dass das gar nicht so schwierig ist und hierfür auch keine speziellen Kenntnisse erforderlich sind. Mit einem preiswerten USB-Programmiergerät sowie der kostenlosen Software AVR Studio 4 können die AVR Mikrocontroller aller Projekte dieser Seite programmiert werden. Am Beispiel des Projektes Wohnraumuhr wird demonstriert, wie die Hard- und Software unter Windows richtig konfiguriert und bedient wird.
Alle neueren AVR Mikrocontroller der ATmega-Serie besitzen die Möglichkeit, einen so genannten Bootloader zu installieren. Dies ist ein Programm, welches in einem separaten Bereich des Flash-Speichers abgelegt ist und als erstes nach einem Reset gestartet wird. Es ermöglicht die benutzerfreundliche Installation einer neuen Software ohne spezielle Programmierkabel und ohne Öffnen des Gerätes. Hier wird ein fertiger Bootloader vorgestellt und am Beispiel des Anzeigemodul2 die Installation beschrieben.
Unter diesem vielleicht nicht ganz optimal gewählten Namen verbirgt sich eine gewaltige Uhrenkonstruktion. Die Uhrzeit wird mit 10cm hohen 7-Segment-LEDs angezeigt und eine weitere 10-stellige 16-Segment-Anzeige sorgt für zusätzliche Informationen wie Datum, Wochentag, Temperatur oder Sekunden. Außerdem kann ein Stundengong aktiviert werden. Selbstverständlich wird die Uhr automatisch mit dem DCF77 oder HBG75 Zeitzeichen synchronisiert. Für dieses Projekt wurden 2 Mikrocontroller verwendet: AT90S8535 und AT90S2333.
Diese Uhr ist als praktische Zeitanzeige für den Schreibtisch gedacht und bietet einige nützliche Zusatzfunktionen. So wird auf einem großen grafischen LCD die Zeit in Form einer Analoguhr und einer Digitaluhr angezeigt. Über 3 unabhängige Alarme kann man sich an wichtige Termine erinnern lassen, wobei einmalige, tägliche, wöchentliche oder monatliche Alarme programmiert werden können. Weiterhin erinnert die Uhr an bevorstehende Geburtstage und bietet Platz für 115 Einträge. Ein USB-Anschluss ermöglicht die Kommunikation mit einem PC und kann zum Update der Software über einen Bootloader verwendet werden. Selbstverständlich wird die Uhr mit dem DCF77-Signal synchronisiert. Als zentrales Bauteil dient hier ein ATmega128.
Diese Uhr hatte zwar die Multifunktionsuhr zum Vorbild, wurde aber technisch völlig anders realisiert. Hier stand ein einfacher und preiswerter Aufbau im Vordergrund und ich denke, beides ist gelungen. In der einfachsten Variante wird praktisch nur ein Mikrocontroller AT90S4434, AT90S8535 oder ATmega8535 als aktives Bauteil benötigt. Die Anzeige besteht hier aus 4 Stück 7-Segment-LEDs mit 56 mm Ziffernhöhe, welche auch aus einigen Metern Entfernung sehr gut abgelesen werden können. Die Synchronisation erfolgt automatisch mit dem DCF77 oder HBG75 Zeitzeichen.
Man mag in der heutigen Zeit, wo man für 4,95 € einen fertigen Wecker kaufen kann, den Sinn dieses Projektes nicht ganz nachvollziehen können. Aber es hat durchaus seine Berechtigung, denn ich fand einfach kein Gerät, welches meine Wünsche ohne Einschränkungen erfüllen konnte: selbstleuchtende Anzeige, 2 Weckzeiten, einstellbare Weckerlautstärke, Speicherung der Weckzeiten bei Netzausfall ohne zusätzliche Batterie, DCF77 oder HBG75 Synchronisation und einfache Bedienung. Also machte ich mich selbst ans Werk und baute diesen Wecker mit einem AT90S4434 (bzw. AT90S8535 oder ATmega8535) auf.
Zähneputzen gehört nicht unbedingt zu den Tätigkeiten, die Kinder gern tun und das gilt gleichermaßen auch für Erwachsene :-) Außerdem ist es immer schwierig, die empfohlene Zeit von 3 Minuten ohne Hilfsmittel abzuschätzen. Dieses kleine Gerät, welches mit einem PIC16F84 realisiert wurde, soll das Zähneputzen etwas motivieren indem es durch einige blinkende LEDs die Restzeit anzeigt und danach durch ein paar Piep-Töne das Ende signalisiert.
Seitdem EPROMs mit großer Speicherkapazität zu günstigen Preisen erhältlich sind, ist es möglich, nahezu beliebige Klänge zu speichern und abzuspielen. Bei diesem Projekt steuert ein AT90S2333/4433 oder ATmega8 zwei EPROMs vom Typ 27C2001, in denen der bekannte BigBen-Sound gespeichert ist. Im Gegensatz zu den "klassischen" Gong-ICs wie z.B. dem SAE800 ergibt das einen fantastischen Sound. Dieser Türgong kann je nach Aufbau mit einem einfachen Taster oder mit der weit verbreiteten 8V oder 12V Klingelspannung gesteuert werden.
Der Fahrtregler ist unter Modellbau-Freunden bestens bekannt und ermöglicht das kontinuierliche Steuern eines Elektro-Antriebsmotors mit einer Modell-Fernsteuerung. Dieser Fahrtregler wurde mit einem AT90S2313 bzw. ATtiny2313 aufgebaut und ermöglicht über eine sogenannte H-Brücke die Steuerung eines üblichen Gleichstrommotors in beide Richtungen (vorwärts und rückwärts). Außerdem kann noch eine Bremsfunktion und eine "Halbe-Leistung"-Option aktiviert werden. Das nebenstehende Elektroauto wurde mit dem Fahrtregler ausgerüstet und macht nicht nur Kindern einen Riesenspaß.
Dieses Gerät dient zur Programmierung von parallelen EPROMs, EEPROMs und Flash-EPROMs. Natürlich gibt es schon jede Menge ähnliche Geräte, dieses unterscheidet sich jedoch von den meisten anderen: Es wird über eine serielle Schnittstelle an einen Computer angeschlossen, wobei auf diesem Computer keine spezielle Software erforderlich ist - ein einfaches Terminalprogramm ist völlig ausreichend. Die "Intelligenz" befindet sich hier auf dem Programmiergerät in Form eines AT90S8515 oder ATmega8515.
Dieses Messsystem dient zur Erfassung der Daten von bis zu 16 Temperatursensoren im Bereich von -55°C bis +125°C. Zusätzlich stehen noch 4 Alarmeingänge zur Verfügung, an denen Kontakte angeschlossen werden können. Das Projekt besteht derzeit aus 5 Hardware- und 2 Software-Komponenten: dem Sensormodul 1, dem verbesserten Sensormodul 2, dem kleinen Anzeigemodul 1, dem großen Anzeigemodul 2, dem LED-Anzeigemodul 3 sowie den beiden PC-Programmen "TAnz" und "AnzKom". Die Sensormodule erfassen die Temperaturen über 1-Wire-Sensoren und überwachen die Alarmeingänge. Die aufbereiteten Daten werden dann zyklisch über eine RS-232 Schnittstelle an die Anzeigemodule gesendet, welche die Daten übersichtlich darstellen und aufzeichnen können. Mit den beiden PC-Programmen können die Daten komfortabel angezeigt, aufgezeichnet und ausgewertet werden.
Leider findet man an aktuellen PCs und Notebooks oft keine RS-232 Schnittstelle mehr. So lässt sich beispielsweise das auf dieser Seite vorgestellte EPROM Programmiergerät nicht an einem solchen Computer betreiben. Zur Lösung dieses Problems gibt es fertige Adapter, die den Anschluss von seriellen Geräten über USB ermöglichen. In der Praxis zeigte sich aber, dass nicht alle im Handel angebotenen Adapter zuverlässig funktionieren. Deshalb stelle ich hier ein USB 1.1 Interface vor, das mit meinen Projekten getestet wurde und zum Teil selbst aufgebaut werden kann.
Hier sind kleinere Projekte zu finden, die für den Modellbauer interessant sein könnten. Im Moment gibt es hier die folgenden 4 Projekte:
- Akku-Alarm für Modell-Helikopter: Unterspannungsanzeige mit ultrahellen LEDs
- Beleuchtung für Modell-Helikopter: schaltbare Positionslichter, Blitzlichter und Scheinwerfer mit LEDs
- Servotester: kleiner praktischer Tester für Modellbau-Servos aller Art
- Multi-Modul: Licht- und Fahrwerk-Steuerung für Scale-Flugmodelle sowie Überwachung des Antriebs-Akkus