Das Programm
Dem μController wird mit Hilfe eines Programms gesagt was er zu tun hat. Dieses könnte man in verschiedenen Programmiersprachen schreiben.Neben den Schaltern und LEDs habe ich noch den Timer verwendet.
Die Aufgabe
Eine Steuerung von einer Regenwassernutzungsanlage soll realisiert werden.
Das Regenwasser durchläuft einen Grob- und Feinfilter, welcher mit einem Sensor ausgerüstet ist. Sollte Zu viel Dreck im Filter sein, wird der Sensor aktiviert. Dies bewirkt ein Aufleuchten einer bestimmten LED.
Ein Füllstandssensor misst den Tank Inhalt. Dieser Wert wird in Binärform an den μController überwiesen. Sollte der Tank über 84 % gefüllt werden Leuchtet das Überlauf LED auf.
Bei einem Füllstand von weniger als 11 % wird das Frischwasser LED angeschaltet bis der Tank wieder über 16 % Voll ist. Sollte weniger als 6 % Wasser im Tank sein, wird das Wassermangel LED eingeschaltet und es Blinkt eine Warnlampe.
Das Fehlerbit sollte mit einer Frequenz von 5 Hz und einem Impuls/Pausenverhältnis = 1/3 Blinken.
Durch einschalten des Betriebsschalters wird die Steuerung aktiviert und die Anzeige Betrieb leuchtet. Die Deaktivierung soll nach Ausschalten des Betriebsschalters unmittelbar erfolgen, alle Ausgänge sind auf Low zurückzusetzen.
Festlegung der Hardwarestruktur
Als erstes müssen die Ein- und Ausgänge definiert werden.
Die Definition der Ein- und Ausgänge erleichtert das spätere erstellen und Prüfen des Programms. Deshalb ist es sinnvoll Variablen Namen zu nehmen welche auch Sinn machen.
Analyse
Die meiste Arbeit beim erstellen eines Programms entfällt auf die Analyse des Problems. Um später zu Wissen was oder wie programmiert werden soll, macht man sich am besten vorher Gedanken darüber, was man Programmieren soll und wie. Am einfachsten geht das wenn man ein Struktogramm erstellt.
Programmierung
Nun da alle Vorbereitungen getroffen wurden kann man mit dem Eigentlichen Programmieren Anfangen. Dabei sollte man so Programmieren wie man es im Struktogramm vor gegeben hat.
Sollte das Struktogramm richtig sein, wäre die Grösste Arbeit schon erledigt. Andernfalls käme ein mühsamer Prozess des Debuggens dazu. Zu welchem die Zeit fehlt. Deshalb ist es wichtig sich genügend Zeit fürs Struktogramm zu nehmen.
Kopfzeile und Deklaration der Variabeln
Als erstes muss man die Verschiedensten Variabeln, Ein- und Ausgänge deklarieren. Auch hat ein Kurzer Steckbrief am Anfang des Programms nicht zu fehlen.
/* o ___ _ _ _ _ . -`^'- o <_*_> '\\-//` '\\-//` ,-_-| (o o) o (o o) (o o) (o o) ([o o]) |--ooO--(_)--Ooo--8---(_)--Ooo-ooO--(_)--Ooo-ooO--(_)--Ooo-ooO--(_)--Ooo- -------| |Titel: Regenwassernutzung | |File name: regen.c | |Autor Name: Jonathan Ernst | |Datum: 30.01.2012 | |Hardware: ucBrd35 (Mikrocontroller: Analog | | Devices ADuC832, www.analog.com) | |Software: Keil (www.keil.com) | |Beschreibung: Regenwassernutzungs System. | |--------------------------------------------------------------------------------| */ //-------| Deklaration der Variabeln |-------------------------------------------| #include<ADuC832.h> unsigned char xdata xswitch _at_ 0xA000; //Adresse für Schalter bestimmen unsigned char xdata xled _at_ 0x9000; //Adresse für LED bestimmen unsigned char schalter; #define OnOff (~xswitch&0x01) //Schalter ein Maskieren #define filter (~xswitch&0x02) //Schalter temp Maskieren #define wstand ((~xswitch&0x7C)>>2) //Schalter frei Maskieren #define ein (xled|0x01) //LED standby Maskieren #define voll (xled|0x02) //LED warnung Maskieren #define fehler (xled|0x04) //LED spruhen maskieren #define leer (xled|0x08) //LED pressluft Maskieren #define frisch (xled|0x10) //LED pressluft Maskieren #define filterLED (xled|0x20) //LED pressluft Maskieren int x=0;
Die Unterprogramme
Die Unterprogramme Schreibt man Normalerweise vor dem Hauptprogramm. Den beim Compilieren wird der Code von oben nach Unten übersetzt, und dadurch muss er das Unterprogramm schon kennen bevor er es ausführen kann.
Dies ist ein Unterprogramm welches eine Verzögerung bewirkt.
//-------| Unterprogramm Verzögerung |------------------------------------------|
void delay (int y)
{
RCAP2H = 0xBB; //Einstellungen Timer
RCAP2L = 0xBC; //für 100mSek.
TR2 = 1; //Timer Starten
do {
if (TF2 == 1){ //Timer x mal durchführen
y--;
}
} while (y>0);
}
Das Unterprogramm blink, Generiert ein Blinklicht.
//-------| Unterprogramm Blinklicht |------------------------------------------|
void blink (void)
{
xled = (fehler&0xFB); // LED ausschalten
delay(1500); // Verzögerung
xled = fehler; // LED Bereit einschalten.
delay(500); // Verzögerung
}
Mit diesem Unterprogramm werden Die Schalterwerte am Schalter sensor verarbeitet.
//-------| Unterprogramm filter |------------------------------------------|
void sensor (void) //Unterprogramm sensor
{
if (filter == 2) { //überprüft schalter filter, um bei
xled = filterLED; } //betätigung die LED filter einzuschalten
else{
xled = (filterLED&0xDF);} //oder auszuschalten wenn er nicht
} //betätiggt wurde.
Das Hauptprogramm
Das Hauptprogramm ist, wie der Name schon sagt, der Hauptteil des Programms. Ohne Hauptprogramm, genannt main, ist ein Programm in C nicht Funktionsfähig.
//-------| Hauptprogramm |----------------------------------------------------|
void main (void)
{
xled = 0; //Alle LED's auschalten
while (1){ //Endlosschlaufe
xled = xled&0x20; //LED's ausser filter LED ausschalten
sensor(); //Aufruf Unterprogramm Sensor
while (OnOff == 1) { //wenn schalter OnOFF eingeschaltet wird
xled = ein; //wird das LED On Off eingeschaltet
sensor(); //Aufruf Unterprogramm Sensor
if (wstand <= 3) { //wenn wasserstand unter 15 % ist.
xled= frisch&0xE1; //werden alle wasserzustands LED's = 0,
if (wstand <= 2){ //wenn Wasserstand unter 10 % ist.
xled=frisch; //wird das LED frischwasser eingestellt
if (wstand <=1){ //wenn wasserstand unter 5% ist
xled = leer; //leuchtet zusätzlich Wassermangel LED
blink();} //und die Wahrn LED blinkt
}
}
else { //wenn Wasserstand über 85% ist
if (wstand >=0x11){xled=voll;} //leuchted Überlauf LED
else{xled= frisch&0xE1;} //ansonsten werden die
} //wasserzustands LED's =0
}}
}
//-------| ENDE |-----------------------------------------------------------|
Der Test
Zum Schluss sollte das Programm getestet werden. Hierbei wird sich herausstellen ob die Strukturierung und Programmierung erfolgreich waren.
Dazu wird ein Test Protokoll verwendet. Dabei sollen alle Funktionen nachvollziehend aufgeführt werden. Sollten Fehler auftauchen kann man mögliche Massnahmen zur Fehlerbehebung hier festhalten.
Sollte das Programm Fehlerfrei funktionieren. So hat man die Aufgabe erfolgreich gelöst.
Zusammenfassung
Kurzgefasst, wurde das Problem in vier Schritte aufgeteilt.
- Festlegung der Hardwarestruktur
- Analyse
- Programmierung
- Test
Die Aufgabe, den Regenwasser Haushalt eines Hauses zu steuern übernimmt nun unser μController. Das ganze wurde mit C geschrieben und hat nicht länger als 3 Stunden gedauert. Vergessen sollte man dennoch nicht dass ein gutes Struktogramm stets der beste und schnellste Weg zur Lösung sind.
C - simple programs
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Captain Malgardi
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