Inhaltsverzeichnis

5.6
PWM (Pulse Width Modulation)
23
5
Inhaltsverzeichnis
1 Die CD-ROM zum Buch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.1
1.2
1.3
1.4
Inhalt der CD-ROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
GPL (General Public License) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Systemvoraussetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Updates und Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
11
11
11
2 Mikrocontroller Grundlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
Aufbau und Funktionsweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Die CPU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Arbeits- und Programmspeicher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Peripherie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Technologievergleich: RISC und CISC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
CISC-Technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
RISC-Technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Vergleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
13
13
15
15
15
15
16
3 Mikrocontroller-Programmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
Was ist ein Programm? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Programmierung in Basic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Konzept von Basic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Vorteile von Basic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Programmierung in Assembler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
17
18
18
18
4 Übersicht über die ATMEL AVR-Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.1
4.2
4.3
4.4
AT90Sxxx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ATmega . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ATTiny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ATxmega . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
19
20
20
5 Der ATmega88 des Lernpakets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
Die interessantesten Pins des ATmega88 auf einen Blick . . . . . . . . .
Taktfrequenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Speicher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
I/O-Ports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ADC (Analog Digital Converter) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
PWM (Pulse Width Modulation) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
22
22
23
23
23
6
Inhaltsverzeichnis
5.7
5.8
5.9
5.10
UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) . . . . . . . . . . . .
IRQ (Interrupt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bootloader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Stromversorgung des ATmega88 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
23
24
24
6 ISP-Grundbeschaltung des ATmega88 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
6.1
Programmiergeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
7 Unser Bascom-Lernsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
7.1
7.2
7.3
Bauteileliste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Das Experimentier-Board ATmega88 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Sicherheitshinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
8 Die Bauteile des Lernpakets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5
8.6
8.7
Leuchtdioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Widerstände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kondensatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Transistoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Diode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Piezo-Schallwandler (Buzzer) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Schaltdraht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33
33
34
35
36
36
37
9 Die ersten Vorbereitungen (Inbetriebnahme) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
9.1
9.2
9.3
Treiberinstallation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Das Tool MProg für den FT232RL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
FT232R mit MProg programmieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
10 Bascom installieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
11 Der Basic-Compiler – Bascom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
11.1
11.2
11.3
11.4
Landessprache auswählen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Die Bascom IDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bascom-Hilfe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bascom-Einstellungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
51
51
52
53
12 Der erste Test: „Es Blinkt“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
12.1 Was haben wir getan? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
13 Grundlagen des Programmierens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
13.1 Bits und Bytes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
13.2 Grundsätzlicher Aufbau eines Programms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
13.3 Sequenzieller Programmablauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
14.10
13.4
13.5
String und String-Bearbeitung
79
7
Interruptgesteuerter Programmablauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Der Aufbau eines Bascom-Programms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
14 Bascom AVR Basic – Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
14.1
14.2
14.3
14.4
14.5
14.5.1
14.6
14.7
14.7.1
14.7.2
14.7.3
14.7.4
14.8
14.8.1
14.8.2
14.8.3
14.9
14.9.1
14.9.2
14.9.3
14.9.4
14.9.5
14.10
14.10.1
14.10.2
14.10.3
14.10.4
14.10.5
14.10.6
14.10.7
14.10.8
14.10.9
14.10.10
14.10.11
14.10.12
14.10.13
14.10.14
14.10.15
Kommentare im Quelltext . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Datentypen und Variablen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Variablen-Namen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Lokale und globale Variablen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Variablen-Zuweisung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Operatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kontrollstrukturen (If Then Else, Select Case und Goto) . . . . . . .
If Then –End if . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
If Then – Else –End if . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
If und ElseIf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Select Case. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Schleifen (For Next, Do Loop, Do Until, While Wend) . . . . . . . . .
For Next . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Do Loop und Do Loop Until . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
While Wend . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Funktionen, Prozeduren und Labels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Subroutinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Gosub . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Goto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
On . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
String und String-Bearbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ucase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Lcase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Hex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Hexval . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Val . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Str . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
String . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Fusing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Len . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Instr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
65
65
66
66
66
67
67
68
68
69
69
70
71
72
73
74
75
75
76
76
77
78
79
79
79
80
80
81
81
81
82
82
82
83
83
84
84
85
8
Inhaltsverzeichnis
14.10.16
14.10.17
14.10.18
14.10.19
14.10.20
14.10.21
14.11
14.12
14.13
14.14
14.15
14.16
14.17
14.18
14.19
14.20
14.21
Split . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Left . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Right . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Ltrim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Rtrim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Trim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Input-/Output-Konfiguration und Portsetzen . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Interne Pull-up-Widerstände benutzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Der Bascom-Simulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Timer als Timer verwenden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Timer als Counter verwenden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Der Analog-Digital-Wandler (ADC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Externe Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Die UART-Schnittstelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Software-UART . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Sleep-Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
15 Weitere Experimente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
15.1
15.2
15.3
15.4
15.5
15.6
15.7
15.8
15.9
15.10
15.11
15.11.1
15.12
15.13
15.14
15.15
15.16
15.17
15.18
15.19
15.20
15.21
15.22
Tasten entprellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Einschaltverzögerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ausschaltverzögerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
LEDs am ATmega88. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Größere Verbraucher schalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tonerzeugung mit dem Befehl Sound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Töne über Timer0 erzeugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Morsecode-Generator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Impulszähler mit Timer0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Impulslängenmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
PWM (Pulse Width Modulation) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Die PWM-Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
DAC mit PWM-Ports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Transistor-LED-Dimmer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
LED-Dimmer mit Timer0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Softer Blinker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zufallszahlen mit Bascom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zahlenraten mit Bascom. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Romantisches Mikrocontroller-Kerzenlicht . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Überwachung des Personalausgangs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
RTC (Real Time Clock) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Schuluhrprogramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Lüftersteuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
113
116
117
118
120
122
124
125
129
131
132
135
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Literaturverweis
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15.42
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Dämmerungsschalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Alarmanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Komfort-Treppenlichtautomat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Codeschloss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kapazitätsmesser mit Autorange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Potenziometer professionell auslesen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sensortaster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
State-Maschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8-Kanal-Voltmeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Spannungs-Plotter selbst programmiert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Das ATmega88-Speicheroszilloskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
StampPlot der Profi-Datenlogger zum Nulltarif . . . . . . . . . . . . . . .
Steuern über VB.NET. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Leuchtdiodentester . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
GPS-Mouse auslesen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Temperaturschalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Temperaturmessung mit dem LM335 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
MIN/MAX-Thermometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Temperatur-Logger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Aquariumsteuerung mit Überwachung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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16 Programm über ISP-Programmer auf den AVR übertragen . . . . . . 210
17 Escape-Sequenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
18 ASCII-Tabelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
19 Reservierte Worte in Bascom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
20 Bezugsquellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
21 Literaturverweis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222