Die grundsätzliche Schaltung ist entnommen aus einem Fachbuch von Dieter Bitterle, in dem das Messen, Steuern und Regeln mit dem PC behandelt wird [1]. Ein Daten-Byte von der Druckerschnittstelle wird auf der von mir gestalteten Schaltung auf einer Lochrasterplatine wie im Fachbuch über ein Treiber-IC des Typs 74LS245 an die äußere Schaltung herangeführt. Das zweite IC ist ein 74LS257, das es gestattet, ein Byte von einer äußeren Schaltung einzulesen. Ich habe noch drei Leuchtdioden mit Vorwiderständen zur Signalanzeige vorgesehen und eine Leuchtdiode mit Vorwiderstand zur Betriebsanzeige eingebaut. . Die Spannungsversorgung geschieht mit einem 5V-Spannungsregler. Auf der Eingangsseite befinden sich eine Buchse für ein Steckernetzteil, ein Schalter und eine Sicherung. Eine Diode des Typs 1 N 4003 dient als Verpolungsschutz. Außerdem befinden sich auf der Platine zwei Schiebeschalter, zwei Taster sowie eine 20-polige schmale IC-Fassung. Ihre Pins sind wie die der Schalter, Taster, der Ics, die 5V-Ausgangsseite des Spannungsreglers, der gemeinsame Minuspol von Steckernetzteil und Spannungsregler sowie die Leuchtdioden mit ihren Vorwiderständen jeweils an Lötstifte angeschlossen. Die Verbindung zwischen PC und Interface-Platine erfolgt über eine handelsübliche Druckerleitung. Die Buchse dafür ist oben im Bild rechts zu sehen.

Auch Burkhard Kainka hat ein Fachbuch zum Thema „Messen, Steuern und Regeln mit PC-Schnittstellen" verfasst [2], in dem ähnlich wie im o. a. Fachbuch von D. Bitterle [1] u. a. auch die Pin-Belegungen der einzelnen Schnittstellen, ihre Adressen sowie Programmbeispiele zu ihrer Ansteuerung zu finden sind.

Kann man auch über die serielle Schnittstelle dem Miniroboter mitteilen, was zu tun ist?

Ja, dies ist z. B. mit der hier dargestellten Schaltung auf einer Lochrasterplatine möglich, die ich nach Beschreibungen und Abbildungen in einem Fachbuch von B. Kainka [3] aufgebaut habe. Ein PC sendet über seine serielle Schnittstelle an den Mikrocontroller auf der Platine einzelne Bytes, die dieser an den angeschlossenen Portbaustein 8255 weiterleitet. Man erhält nach den Beschreibungen im Buch einen „parallelen Interface-Bus". Auf diesen kann, wie es in einem Protokoll festgelegt ist, durch Senden der Adresse und des Datums geschrieben werden, während beim Senden der Adresse +128 das Interface das gelesene Datum an den PC übermittelt.

Die Vorgehensweise bei der Programmierung ist im o. a. Fachbuch genau erklärt. Die Baudrate der Übertragung zwischen Mikrocontroller und PC beträgt 19200.

Auf der Platine befindet sich neben der seriellen Schnittstelle des Mikrocontrollers zusätzlich eine Schaltung zur Spannungsversorgung des 8748 und des 8255 mit einem 5V-Spannungsregler mit ähnlichem Aufbau wie im Bild oben. Alle 24 Pins der 3 Ports des 8255 sind mit Lötstiften verbunden. Außerdem sind zum Anschluss weiterer Platinen Lötstifte für den Minuspol der Spannungsquelle (GND, Masse) und den +5V-Ausgang des Spannungsreglers vorgesehen.

Wird zur Steuerung des Miniroboters Port A des 8255 gewählt, sind pro Schrittmotor zwei seiner 8 Portpins mit den Anschlüssen UP und DOWN der Schaltungen zur Schrittmotorsteuerung zu verbinden. Zwei andere Pins werden zum Ein- und Ausschalten des Magnet-Greifers bzw. des Taktgenerators für die Leuchtdiode verwendet. Außerdem wird der Masseanschluss der Platine mit dem Masseanschluss der Schaltungen zur Schrittmotorsteuerung verbunden.

Wie kann man dem Miniroboter Befehle erteilen?

Die Befehle erhält das Robotermodell, indem der PC z. B. über eine Interface-Platine wie die oben abgebildeten einzelne Bytes sendet. Ein Programmbeispiel für die Verwendung der Druckerschnittstelle soll dies verdeutlichen. Die Vorgehensweise ergibt sich aus dem in einem anderen Beitrag bereits dargestellten Schaltplan.

Ist der UP-Pin des 74LS193, der sich auf der Platine mit der Schrittmotorsteuerung befindet, mit Pin2 der Druckerschnittstelle (Bit 0) verbunden, während der DOWN-Pin an ihrem Pin3 (Bit 1) angeschlossen ist, kann der Läufer des angeschlossenen Schrittmotors zur Drehung veranlasst werden, wenn Bit 1 an 1-Signal liegt und Bit 0 abwechselnd 1- und 0-Signal führt, also getaktet wird. Eine Drehrichtungsänderung erreicht man, indem man Bit 0 an 1-Signal legt und Bit 1 taktet.

Das unten folgende Programmbeispiel ist ein einfaches Basic-Programm dazu. Es lässt sich mit entsprechenden Kenntnissen nach Visual Basic, Delphi o. a. übertragen. Unter Windows ist für den Zugriff auf die Schnittstelle eine sogenannte DLL notwendig. Hinweise dazu sind auf den Internetseiten von B. Kainka zu finden [4].

Das Robotermodell soll eine bestimmte Anzahl Schritte in eine vorgegebene Drehrichtung ausführen. Da die Programmierung hier über einfache Basic-Befehle erfolgt, verzichte ich auf nähere Erklärungen dazu.

10 REM Rob01.BAS

20 CLS

30 DRBA = 888: REM Basisadresse ist hier 888

40 REM Ansteuerung eines Schrittmotors

50 REM des Miniroboters

60 OUT DRBA, 0: REM Motor aus

70 INPUT "Anzahl Taktsignale"; T

80 INPUT "Pausenwert"; P

90 INPUT "Richtung 1 Rechtslauf, 2 Linkslauf"; R

100 IF R = 1 THEN GOSUB 140

110 IF R = 2 THEN GOSUB 230

120 OUT 888, 0: REM Motor aus, Blinklicht aus

130 END

140 FOR S = 0 TO T

150 OUT DRBA, 3

160 FOR N = 0 TO P

170 NEXT N

180 OUT DRBA, 2

190 FOR N = 0 TO P

200 NEXT N

210 NEXT S

220 RETURN

230 FOR S = 0 TO T

240 OUT DRBA, 3

250 FOR N = 0 TO P

260 NEXT N

270 OUT DRBA, 1

280 FOR N = 0 TO P

290 NEXT N

300 NEXT S

310 RETURN

Soll z. B. zusätzlich zur Bewegung das Blinklicht (Leuchtdiode) eingeschaltet werden , muss jeweils in den Zeilen 130, 160, 220 und 250 z. B. zum Ausgabewert 128 addiert werden, wenn der Taktgenerator mit dem Bit 7 angesteuert wird.

Die Zeile 130 lautet dann also: 130 OUT DRBA,3+128 bzw. 130 OUT DRBA,131

Programmbeispiele Rob01.BAS, Rob02.BAS und Rob03.BAS downloaden

Ein Mikrocontroller handelt im Auftrag eines PCs als Befehlsübermittler an den Miniroboter und meldet sich dann zurück.

Ich habe das hier abgebildete Entwicklungssystem mit einem 8748 gewählt, da es für die Ansteuerung des Robotermodells genügend Portleitungen besitzt. Es ist in einem Fachbuch von Burkhard Kainka [3] ausführlich beschrieben. Für einen solchen Mikrocontroller gibt es zwar keinen Basic- oder C-Compiler, aber mit dem Buch beschriebenen und auch auf der CD-ROM als Anwendung (DOS-Programm) enthaltenen Makrocompiler lässt sich das kleine System komfortabel programmieren. Zudem kann man den Controller ja auch in Assembler programmieren, wenn man dies möchte. Auch dazu sind Hinweise in dem erwähnten Fachbuch zu finden.

Das Entwicklungssystem kommuniziert mit einem angeschlossenen PC über dessen serielle Schnittstelle.

Dies ist ein einfaches Programmbeispiel, das es möglich macht, vom PC aus den Roboterarm über den Mikrocontroller zu einer Drehung nach links bzw. nach rechts zu veranlassen. Außerdem wird dem Mikrocontroller die Anzahl der bei der Bewegung gewünschten Schritte übermittelt. Dazu kann man nach dem Programmstart das im Programm „MC48" eingebaute Terminal verwenden oder ein geeignetes Windows-Programm, mit dem die einzelnen Bytes übertragen werden können. Der Mikrocontroller soll zudem die Ausführung des Befehls durch das Senden bestimmter Bytes an den PC melden können.

; Rob01.M48

; Ansteuerung eines Schrittmotors des Miniroboters

; Drehung links oder rechts bzw. Arm aufwaerts oder abwaerts bewegen

;Runtimesystem für MC48‑Programme (SYSTEM48.M48)

Procedure WrCOM ;9600 Baud

Inline BA,08,9A,7F,BB,10,EB,0F

Inline 97,67,F6,19,9A,7F,E6,1D

Inline 8A,80,8A,80,BB,0F,EB,1F

Inline EA,11,23,00,23,00,8A,80

Inline BB,01,EB,2B

EndProc

Procedure RdCOM ;9600 Baud

Inline 86,33,97,E6,2E,BA,19,EA

Inline 35,BB,08,97,86,49,00,A7

Inline 2C,67,2C,BA,0F,EA,43,EB

Inline 39,FC,83,00,97,2C,67,2C

Inline BA,0F,EA,50,EB,39,FC

EndProc

Procedure Delay ;A * 1 ms

Inline AD,16,5C,97,E6,57,AE,23

Inline F4,62,23,00,23,00,23,00

Inline 23,00,FE,55,ED,57

EndProc

Procedure Rechts

WrP1 3 ; Gib Wert 3 an Port 1 aus.

delay 10 ; Warte 10 ms. Wert muss an Schrittmotor angepasst werden.

WrP1 2 ; Gib Wert 2 an Port 1 aus.

delay 10 ; Warte 10 ms.

endProc

Procedure Links

WrP1 3

delay 10

WrP1 1

delay 10

EndProc

Procedure Rechtslauf ; Einzelaktionen:

RdCOM ; Eingabewert von PC erwarten

WrMem 1 ; Wert x nach Mem 1 geben

WrCOM ; Wert x zur Kontrolle an PC senden

RdMem 1 ; Wert x von Mem 1 holen

WrCount1 ; x an Zaehler 1 geben

Loop1 Rechts ; Unterprogramm x mal aufrufen

EndProc

Procedure Linkslauf

RdCOM

WrMem 1

WrCOM

RdMem 1

WrCount1

Loop1 Links

EndProc

Procedure Drehen

A 250

WrCOM ; Kontrollwert an PC senden

B 2 ; B mit 2 laden

RdCOM ; Wert von PC erwarten

WrMem 2 ; y nach Mem 2

RdMeM 2 ; y von Mem 2

WrCOM ; y zur Kontrolle an PC senden

RdMem 2 ; y von Mem 2 holen und mit Inhalt von B vergleichen

IFA=B Linkslauf ; wenn Uebereinstimmung, Unterprogramm Linkslauf

B 1 ; andernfalls B mit 1 laden

RdMem 2

IfA=B Rechtslauf ; wenn Werte von A und B uebereinstimmen, Unterprogramm

; Linkslauf, sonst zurueck

EndProc

Begin

StartTimer ; Timer starten

WrP1 0 ; P1

WrP2 0 ; und P2 loeschen

Loop Drehen ; Endlosschleife Drehen aufrufen

End

Programmbeispiele Rob01.M48 und Rob02.M48 downloaden

Auch die ZELLE kann mit dem Miniroboter im Auftrag eines PCs Kontakt aufnehmen.

Ein weiteres Mikrocontrollersystem ist die sogenannte Zelle, die in einem Fachbuch von Burkhard Kainka [5] beschrieben ist einschließlich Schaltplan und HEX-Listing für ein EPROM, geeignet als zum Selbstbau, wenn der Elektronikbastler ein EPROM-Programmiergerät und möglichst auch ein Löschgerät zur Verfügung hat.

So sieht das Original aus...

... und so eine Zelle mit der Original-Platine, jedoch durch Ics des Typs 8243 ergänzt zum Einstecken in ein Bus-System (rechts unten im Bild), in dem die Zelle die von einem PC empfangenen Steuersignale an die über den BUS angeschlossenen Teilnehmer übermittelt.

Zur Programmierung kann neben der Anwendung „Simpel" (DOS-Programm) z. B. die Windows-Software „Zellabor" verwendet werden. Auch „TurboCompact" ist zur Programmierung geeignet. Die beiden genannten Windows-Programme können von einer der Internetseiten von H.J. Berndt [6] heruntergeladen werden.

Hier ist für eine Steuerung des Robotermodells ein einfaches Programmlisting, das mit Zellabor erstellt worden ist.

; Programm Rob01.SIM

; Das Programm steuert einen Schrittmotor des Miniroboters ueber D0 und D1.

; Das Blinklicht(LED) wird waehrend einer Drehung ueber St eingeschaltet.

Prozedur Rechts

AusPort 00111111b ; Anschluss UP = Bit 4, Anschluss DOWN = Bit 5

Warte 10

AusPort 00101111b

Warte 10

ProzedurEnde

Prozedur Links

AusPort 00111111b

Warte 10

AusPort 00011111b

Warte 10

ProzedurEnde

Prozedur Rechtslauf

EinRS232

Merk 1

LiesMerk 1

AusRS232

stan

LiesMerk 1

XnachA

Amal Rechts

staus

Prozedurende

Prozedur Linkslauf

EinRS232

Merk 1

LiesMerk 1

AusRS232

stan

LiesMerk 1

XnachA

Amal Links

staus

Prozedurende

Prozedur Drehen

x 250

AusRs232

y 2 ; Empfangener Wert 2 ‑> Linkslauf

EinRS232

Merk 2

LiesMerk 2

AusRS232

LiesMerk 2

Wennx=y Linkslauf

y 1 ; Empfangener Wert 1 ‑> Rechtslauf

LiesMerk 2

Wennx=y Rechtslauf

Prozedurende

Anfang

Uhrstart

Ausport 00001111b ; Motor aus

immer Drehen ; Endlosschleife

Ende

Programmbeispiel Rob01.SIM downloaden

Gibt es weitere Möglichkeiten, den Miniroboter anzusteuern?

Ja, es gibt solche Möglichkeiten. Die Ausführungen oben können in dem gegebenen Rahmen nur unvollständig alle Möglichkeiten der Programmierung aufzeigen. Keines der im Beitrag angeführten Programmbeispiele ist perfekt und lässt sich folglich verbessern und erweitern und sicher auf einen anderen Mikrocontroller übertragen. Ich möchte Sie als Leserin/ Leser von ELO Das Magazin dazu anregen.

Literatur, Internetseiten:

[1] Dieter Bitterle „Die große Schaltungssammlung Messen, Steuern, Regeln mit dem PC", Franzis-Verlag, 1995

[2] Burkard Kainka „PC-Schnittstellen angewandt", Elektor-Verlag, 1993

[3] Burkhard Kainka „Erfolgreich Messen, Steuern, Regeln mit Mikrocontrollern", Franzis-Verlag, 1996

[4] www.b-kainka.de

[5] Burkhard Kainka „Messen, Steuern, Regeln über die RS232-Schnittstelle", Franzis-Verlag 1997

[6] www.hjberndt.de

Eine weitere empfehlenswerte Internetseite: www.ak-modul-bus.de