INTERFACES und PROGRAMMIERUNG f

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INTERFACES und PROGRAMMIERUNG für das
Physikalische Anfängerpraktikum

Prof. Dr. R. LinckeInst. für Experimentelle und
Angewandte Physik der Universität Kiel

• Commodore 64 mit 8-Bit-Userport
• 8-Bit-System für den PC
• Minimalinterfaces am Druckerport
• WINDOWS neue Möglichkeiten und neue Probleme
• UniMess - ein serielles ?C-System
• Der Microcontroller PIC 16C64
• Programmierung unter WINDOWS LabView

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Probleme mit moderner
Hard- und Software im Computerlabor

• Moderne Betriebssysteme verwenden Multitasking.
  Das verhindert zeitkritische Anwendungen.
• Ports lassen sich nicht direkt ansprechen.
• Die Messung kurzer Zeiten (lt10ms) ist schwierig.
• Der ISA-Bus ist zu schnell.
• Es gibt zu viele unterschiedliche Port- und
  Bus-Standards.
• Die Programmiersprachen (Delphi, Visual Basic,
  C etc) sind sehr mächtig und dementsprechend
  komplex. Sie erfordern zu viel Zeit, die dann
  der Physik fehlt. Sie sollten den Profis
  überlassen bleiben.

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In Kiel gebaute Interfaces1998 UNIMESS am
Seriellen Port (L. Wolter)
serielle Kommunikation
RS 232
Ein Interface für ein WINDOWS-System benötigt
Intelligenz Nur mit einem Mikrocontroller kann
man eine Serie schneller äquidistanter AD-Werte
aufnehmen. Die Meßroutinen müssen in der
Assembler-Sprache des Controllers programmiert
sein. Eine höhere Sprache, die den PC mit dem
Controller kommunizieren läßt und diese Routinen
aufruft, die die Daten transferiert, auswertet
und darstellt, ist die graphische
objektorientierte Sprache LabView.
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Der MikrocontrollerPIC 16C64

• PRO
• 33 unabhängige I/O-Ports
• 2 kB Programm-EPROM
• 128 Byte RAM
• 3 interne Timer
• Betriebsfrequenz bis 20 MHz
• SPI-/I2C Bus etc.
• RISC-Architektur
• 8 Stack-Ebenen
• minimale externe Hardware
• preiswert

• CONTRA
• kein vorbereiteter Daten/Adressbus
• kein internes Daten-RAM
• keine guten Entwicklungswerkzeuge
• mathematische Funktionen schwierig

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UNIMESS Block-Diagramm
12-Bit AD-Converter 50 ksps 10V
(x1, x2, x4, x8)
RAM für 1000
AD-Werte
2 DA-Converter 12 Bit 5V
Bewegungsmelder (noch nicht
installiert)
Microcontroller PIC 16C64 16 Mhz
4 Digitale I/O-Ports TTL Schmitt-Trigger
Timer Funktion Basis 1?s
2 Schrittmotor- Steuerungen
RS-232-Port zum PC 38400 Baud
4 Relais 5A/250V/50W
Spannungsversorgung 5V,12V
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Entwicklungswerkzeuge für denPIC 16C64

• In PIC-Assembler
• Texteditor

PIC-In-Circuit-Emulator(app. 1500 DM)

• In C
• C-Compiler (e.g. CCS 230DM)

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UNIMESS Serielle Kommunikation unter LabView
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Die Programmierung des UNIMESS mit LabViewEine
graphische objektorientierte Programmiersprache
Das Quellprogramm für eine RC-Regelung
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UNIMESS und LabViewEin Paar für das
Physikalische Praktikum

• Inhalt des Praktikums
• kein Zeilencode objektorientierte graphische
  Programmierung
• moderne Software, moderne Kommunikationstechnik
• Oberfläche und Programmstruktur werden vom
  Studenten geschrieben
• viele physikalische Anwendungen beim Erlernen von
  Interfacing und LabView
• Vorteile
• selbst Studenten ohne Programmierkenntnisse
  meistern die Aufgaben in kürzester Zeit (ungefähr
  3 mal schneller als mit TURBO Pascal)
• hohe Motivation durch sofortige Ergebnisse und
  attraktive Graphik
• Meßwerte können an andere Programme weitergegeben
  werden (MathCad, Mathematica u.ä.)
• Erlernen eines modernen Industriestandards
• Elementarversion ROBOLAB (LEGO)
• sehr niedriger Preis LabView Student Edition DM
  99,-- Material für Interface DM
  400,--