Themenvorschläge der Miniprojekte

MCT Projekte WS08/09
Donnerstag (Dr. Bayer):
1. Eingabegeräte an NF300
Zwei verschiedene Eingabevarianten sollen am NF300 Board realisiert werden.
• Ein Inkrementalgeber liefert Impulse, die abhängig von der
Drehgeschwindigkeit einen Zähler in Einzelschritten oder in 10er-Schritten
ansteuern. Die Ausgabe erfolgt mit einer 7-Segment-Anzeige
• Das Analogsignal eines Joysicks wird an einen A/D Wandler angeschlossen.
Der A/D Wandler liefert über die QSPI-Schnittstelle Daten an den NF300.
Abhängig vom Analogsignal wird die Geschwindigkeit eines Schrittmotors
gesteuert.
2. Cobra-Roboter
Die 6 Schrittmotoren des Cobraroboters müssen per TPU angesteuert werden. Mit Hilfe
des Roboters wird eine Webcamera positioniert. Die Kamerabewegungen werden per ser.
Schnittstelle an die Steuerung gegeben. Die Bedienung sollte nach Möglichkeit über das
Internet erfolgen. (Kamera muss vom Team ausgewählt und besorgt werden.
3. Bewegte Webcamera
Die Aufgabenstellung entspricht der Aufgabe „Cobra-Roboter“. Die Kameraposition wird
jedoch mit einem Schrittmotor und einem Servomodul realisiert.
4. Rotierender Zeiger
Aus dem DCF77 Signal (Funkuhr) soll die aktuelle Uhrzeit und die Wetterinformation
ermittelt werden. Die Uhrzeit wird mit Hilfe des rotierenden Zeigers dargestellt, die
Wetterinformation wird über das Hyperterminal angezeigt
5. CNC-Fräse
In einer vorigen Arbeit wurde die Ansteuerung der Schrittmotoren eines X-Y-Tisches mit
einem Atmel-Prozessor realisiert. Nun sollen von der Steuerung HPGL-Kommandos in
die entsprechende Bewegung umgesetzt werden, so dass komplette Fräsprogramme
abgearbeitet werden können.
6. Reinigungsroboter
Die Motoren und Sensoren eines Staubsaugerroboters sollen von einem Atmel-Prozessor
angesteuert werden, so dass die Basis für weitere Aufgaben gelegt werden.
7. Mischfarben mit farbigen LED erzeugen (Atmel oder MSP)
Mit Hilfe einer rotierenden Scheibe, auf der Reihen von roten, grünen und blauen LED`s
angebracht sind, sollen durch zeitrichtiges Ansteuern der LED-Reihen beliebige
Mischfarben erzeugt werden. Um die Intensität der einzelnen Farben zu variieren werden
die LED’s mit Pulsweitenmodulation gedimmt.
Die Platinen mit Treiberschaltung und Prozessor muss in diesem Projekt gefertigt werden.
Mittwoch (Dr.Högl)
Hier stehen einige Vorschlaege fuer das Mikrocomputerpraktikum im Wintersemester
2008/2009 fuer Mechatroniker (ME5). Gerne duerfen Sie mir auch Ihre Vorschlaege nennen.
Bei Fragen, Kommentaren und weiteren Vorschlaegen bitte eine Email an mich senden.
Meine Adresse ist [email protected].
1. Versuch mit dem CAN Feldbus.
Vor ein paar Jahren habe ich den Prototyp des "TinyCAN" Adapters als Hardware fuer
eine Diplomarbeit entwickelt. Die Sache wurde seither staendig weiterentwickelt.
Aktuell fertigt eine befreundete Firma das Geraet in groesseren Stueckzahlen, so dass
wir nun diese USB-zu-CAN Adapter auch jederzeit im Praktikum einsetzen koennen.
Uebrigens ist fuer TinyCAN die komplette Software "Open-Source", d.h. Sie koennen
durch Studieren der Quellen der CAN Zugriffsbibliothek und sogar eines grafischen
CAN Monitorprogrammes viel lernen! Alle Programme laufen sowohl unter Windows
als auch unter Linux und sind in der Sprache C geschrieben. Bei grafischen
Programmen wurde das portable Gtk+ Framework verwendet. Hier koennen Sie sich
vorab informieren:
http://www.mhs-elektronik.de/cgi-bin/mhs.pl?id1=2&id2=0.
Was lernen Sie dabei?
o
o
o
o
Wie funktioniert CAN ueberhaupt?
Wie kommuniziert man unter Windows oder Linux mit einem CAN API?
Wie kommuniziert man zwischen zwei PCs mit CAN?
Wie baut man einen kleinen CAN-faehigen Mikrocontroller-Knoten?
2. Versuch mit Octopus.
Der Octopus hat auch seine Wurzeln an der FH. Vor ein paar Jahren haben wir einen
low-level USB Controller an einen Atmel AVR gekoppelt, daraus entstanden dann
nach viel Arbeit die inzwischen ziemlich bekannten Produkte USBprog und Octopus.
Benedikt Sauter, der diese Sachen mit viel Energie vorangetrieben hat, verkauft diese
nun auch in seinem Web-Shop, neben anderen Produkten, die nicht von ihm sind.
Man schliesst den Octopus ueber die USB Schnittstelle an den PC an und kann dann
von einer Programmierschnittstelle aus mit allen I/O Kanaelen auf dem Octopus
sprechen: GPIO, SPI, I2C, UART, AD und auch CAN. Somit eignet sich der Octopus
gut wenn man irgendeine (selbstgebaute) elektronische Schaltung an den PC koppeln
moechte.
Web-Shop: http://www.embedded-projects.net
3. Versuch mit HF Datenuebertragung.
Ich habe zwei Funkmodule mit nRF903 von Nordic Semiconductor. Diese wurden
beschrieben in der Zeitschrift c't 24 und 25 2003 (Jens Altenburg, Elektronische
Zwerge, Einfuehrung in die Mikrocontroller Praxis). Man koennte ein Modul an den
PC ueber das Octopus Interface anschliessen und das andere an einen Atmel AVR.
Ich habe auch noch Funkmodule von anderen Herstellern in meinem Lager, so dass
man sich erst mal alle anschauen sollte.
To Do: Noch zwei HF Steckverbinder fuer die nRF903 Antennen besorgen.
4. Stromverbrauch eines Programmes
Versuch, bei dem der Stromverbrauch eines Programmes auf einem AVR
Mikrocontroller im Vordergrund steht. Mir schwebt schon lange ein Experiment vor,
bei dem die zur Verfuegung stehende Energie in Form z.B. einer Kondensatorladung
begrenzt ist. Des weiteren hat man eine Aufgabe auf dem Controller zu erledigen, die
moeglichst stromsparend zu realisieren ist, so dass man eine moeglichst lange Laufzeit
erzielt. Das "beste" Programm waere das, das am laengsten laeuft. Daraus koennte
man sogar einen Wettbewerb machen. Hier lernt man natuerlich die oft
vernachlaessigten Stromspar-Betriebsarten von modernen Prozessoren kennen. Den
Programmierstil muss man auch darauf einstellen, d.h. die gewoehnliche sequentielle
Programmierung scheidet aus. Vielmehr muss man sein Programm oefter schlafen
legen, um Strom zu sparen und durch Interrupt wieder aufwachen. Die Rechenaufgabe
muesste man sich aber erst noch ueberlegen.
Man koennte auch daran denken, den Stromverbrauch eines Mikrocontrollers ueber
der Zeit zu messen. In die Stromversorgung koennte man dazu einen empfindlichen
Strom/Spannungs-Wandler einbauen (habe ich bereits im Lager). Damit koennte man
in Echtzeit die Leistungsaufnahme und den Energieverbrauch bestimmen.
5. modernen Lampen, die ihre Farbe und Helligkeit ändern
Alle kennen diese modernen Lampen, die ihre Farbe und Helligkeit in einem grossen
Bereich veraendern koennen. Drin sind meist mehrere Hochleistungs-LEDs in den
Grundfarben, so dass man durch Mischung den grossen Farbbereich erzielt.
Bauanleitungen, auch mit mehreren Hochleistungs-LEDs je Farbe, findet man z.B. in
der Fachzeitschrift Elektor, die in der FH Bibliothek aufliegt. Mir wuerde eine Lampe
gefallen, die einen bestimmten Zahlenwert in eine bestimmte konfigurierbare Farbe
und/oder Helligkeit umsetzt. Stellen Sie sich vor, man koennte die Aussentemperatur
damit visualisieren, je kaelter es draussen wird, um so kraeftiger wird z.B. das Blau
der Lampe. Angeschlossen an einen PC koennte man auch die Anzahl der gerade
ungelesenen E-mails visualisieren - ein kraeftiges Rot bedeutet ueber 20. Der
Kreativitaet sind hier keine Grenzen gesetzt.
6. Nachbau einer klassischen Lichtorgel mit drei LEDs rot, gruen und blau, die an
einem Atmel AVR Controller haengen. Das Board/der Controller muesste auch ueber
einen analogen Eingang verfuegen (zumindest ein AD-Wandler Eingang) ueber den
man die analogen Signale digitalisiert. Die Schwerpunkte des Versuches laegen dann
in den Bereichen
o Digitalisierung der analogen Eingangssignale
o Digitale Filterung in drei Frequenzbereiche tief, mittel und hoch (welche
Frequenz schafft man noch?)
o Pulsbreitenmodulation der LEDs
Um ein digitales Filter realisieren zu koennen, muss man sich einige Messwerte des
analogen Signales merken koennen. Dazu braucht man ausreichen RAM (wie viel?),
deshalb koennte das bei kleineren AVR Bausteinen knapp werden.
7. Low-speed USB Peripherie mit AVRUSB (http://www.obdev.at/avrusb) machen.
Der Atmel AVR, z.B. ein billiger Mega8 erledigt wegen der relativ niedrigen
Geschwindigkeit von 1 MBit/s das ganze low-speed USB Protokoll in Software.
Damit lassen sich mit minimalem Aufwand (man braucht keinen USB Controller!)
wunderbare Geraete bauen, die am USB Bus haengen. Die Kommunikation zwischen
PC und AVR wird mit den "HID Feature Requests" gemacht. Sie lernen hier wie USB
funktioniert und auch der programmtechnische Zugriff auf ein "Human Interface
Device" sollte halbwegs klar werden. Auf der oben angegebenen Projektseite sind
viele bereits realisierte spannende Projekte - bitte mal ansehen!
8. Fernsteuern mit dem Mobiltelefon oder einem GSM-Modem. Hier geht es darum
zwei Mobiltelefone mit je einem Kabel mit dem PC zu verbinden und die
Funkverbindung zum Messen und Steuern zu verwenden. Mit den Kabeln ist es
moeglich, programmgesteuert ueber die serielle Schnittstelle mit den Handys zu
kommunizieren. Es werden dabei die "AT" Befehle verwendet, die man schon von den
vergangenen analogen Modems kennt. Die Nachrichten zwischen den Telefonen kann
man z.B. als SMS formatieren (endlich mal eine sinnvolle Verwendung!). In der
Praxis ist der entfernte Mess- oder Steuerknoten nicht mit einem Mobiltelefon,
sondern mit einem "GSM-Modem" ausgestattet. Das ist nichts anderes als ein
normales Mobiltelefon, allerdings nicht mit Tasten und Display, sondern gekapselt in
einem Metallgehaeuse (nur der Antennenstecker und der UART Anschluss schauen
raus). Ich habe sogar ein GSM-Modem von der Firma Wavecom im Lager.
An die Studenten die in meine OOSW-Vorlesung gehen: Es gibt eine Python
Bibliothek die bereits mit den AT Befehlen umgehen kann.
9. Internet Radio "EIR"
http://www.ethernut.de/en/hardware/eir/index.html
Dieser Versuch ist bereits vergeben.
10. Elektronische Regelung einer Wippe mit Kugel (Elektor Heft 9/2008). Wer Freude
an mechanischen Regelexperimenten hat, der findet in den Elektor Heften von diesem
Jahr bereits zwei Bauvorschlaege. Das andere Heft war, glaube ich, das Heft 7/8 2008.