Elektronischer Würfel mit Mikrocontroller ATtiny13: würfeln, dekorieren, experimentieren
Von Michael Schramm
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Über dieses E-Book
Die Bücher aus dieser Reihe befassen sich jeweils mit einem Mikrocontroller-Bastelprojekt. Hardware (Elektronikschaltung) und Software (Mikrocontrollerprogramm) werden ausführlich beschrieben. Bastelspaß und Lerneffekt stehen gleichermaßen im Vordergrund. Das vorgeschlagene Platinenlayout kann wahlweise als Lochrasterplatine oder als gedruckte Schaltung umgesetzt werden.
Dieser Band widmet sich einem Klassiker der Elektronikschaltungen, dem elektronischen Würfel. Das ist eine Schaltung, die das Werfen eines Spielwürfels mit technischen Mitteln nachbildet, nämlich durch die Leuchtmuster entsprechend angeordneter sieben Leuchtdioden. Mit Hilfe eines kleinen Mikrocontrollers, hier des bewährten AVR ATtiny13, lässt sich die Aufgabenstellung besonders elegant und mit wenig Bauteilaufwand lösen. Zum Würfeln drückt man einen kleinen Taster und löst so die Ermittlung einer Zufallszahl aus. Je nach Art der eingesetzten LEDs sowie der Betriebsspannung, die im Bereich von 2,4 bis 5,5 Volt liegen darf, erweisen sich leicht unterschiedliche Schaltungen als optimal. Das Buch stellt zwei Schaltungsentwürfe mit Untervarianten vor, die allen Anforderungen gerecht werden sollten.
Da die Fähigkeiten eines Mikrocontrollers mit dem schlichten Würfeln auf Tastendruck längst nicht ausgeschöpft sind, bietet der hier beschriebene Würfel neben der üblichen Grundfunktion noch ein paar Extras: So lässt sich ein Dauerwürfelmodus aktivieren, der die Schaltung zur Partydekoration macht. Des weiteren sind interessante Experimente zur Pulsweitenmodulation durchzuführen und kann ermittelt werden, mit wie geringer Versorgungsspannung der Mikrocontroller noch arbeiten mag.
Das Buch beschreibt den Aufbau auf einer Lochrasterplatine, die Funktionsweise von Schaltung und Programm und die möglichen Experimente ausführlich. Ein Kapitel erläutert die Punkte, die zu beachten sind, um ökonomische (Energie sparende) Mikrocontroller-Anwendungen zu erhalten. Auch auf Aspekte der Programmierung wird eingegangen. So werden nützliche Assemblermakros vorgestellt und wird gezeigt, wie sich Zufallszahlen erzeugen lassen.
Die zur Programmierung des Mikrocontrollers benötigte Datei (Hex-File) kann von der Internetseite des Autors heruntergeladen werden. Ebenso ist es möglich, diese Datei aus dem in diesem Buch komplett abgedruckten Programm neu zu assemblieren. Auf der Internetseite ist auch das Platinenlayout zum Ausdrucken zu finden (als Unterlage bei der Lötarbeit).
Aufgrund der vielen Informationen rund um den Einsatz von Mikrocontrollern und der zusätzlichen Experimentiermöglichkeiten ist dieses Projekt besonders empfehlenswert für Bastler, die einen schnellen Einstieg in das Thema Mikrocontroller suchen.
Michael Schramm
Are you interested in electronics? I am! Born in Germany 1961, I witnessed the unbelievingly quick, fascinating development of electronics parts from radio valves and simple germanium transistors up to ever more complex modules like microprocessors and microcontrollers. In my teen years, I was an enthusiastic electronics hobbyist. Some years later, I began first playing with, then programming home computers. I loved the Sinclair ZX81 and Spectrum! During my information technology studies (informatics), I learned all these theoretical basics and how to write efficient computer programs. With the appearance of microcontrollers, the (small) computer and its program united on a single tiny chip. Ideal for anyone interested in electronics and programming like me! This technology is really great since most electronics applications (if not just being a LED flashing device) benefit from use of microcontrollers. You need fewer parts, combine analog and digital processing, gain higher precision in measuring and controlling, get easy-to-use adjustment options and so on. But that's true of course only if you find the right way of utilizing and programming the single-chip micro computer. After having taken the first steps on this path (and producing flashing LEDs and beeping loudspeakers in most cases), you may feel a little bit clueless on how to proceed. That's the point when my small electronics projects come into play and give you new suggestions through somewhat more complex circuits and/or programs with in-depth explanations. My ebook series 'Small Electronics Projects with Microcontrollers' has just started. I'll publish the books in English and German language. Hence, please come back again from time to time and see more volumes having appeared. I hope you like my ideas. I wish you every success in making your electronics projects.
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Rezensionen für Elektronischer Würfel mit Mikrocontroller ATtiny13
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Buchvorschau
Elektronischer Würfel mit Mikrocontroller ATtiny13 - Michael Schramm
Überblick - was bietet Ihnen dieses eBook?
Die Bücher aus dieser Reihe befassen sich jeweils mit einem Mikrocontroller-Bastelprojekt. Hardware (Elektronikschaltung) und Software (Mikrocontrollerprogramm) werden ausführlich beschrieben. Bastelspaß und Lerneffekt stehen gleichermaßen im Vordergrund. Das vorgeschlagene Platinenlayout kann wahlweise als gedruckte Schaltung oder als Lochrasterplatine umgesetzt werden.
Dieser Band befasst sich mit einem Klassiker der Elektronikschaltungen, dem elektronischen Würfel. Das ist eine Schaltung, die das Werfen eines Spielwürfels mit technischen Mitteln nachbildet, nämlich durch die Leuchtmuster entsprechend angeordneter sieben Leuchtdioden. Mit Hilfe eines kleinen Mikrocontrollers, hier des bewährten AVR ATtiny13, lässt sich die Aufgabenstellung besonders elegant und mit wenig Bauteilaufwand lösen. Zum Würfeln drückt man einen kleinen Taster und löst so die Ermittlung einer Zufallszahl aus. Je nach Art der eingesetzten LEDs sowie der Betriebsspannung, die im Bereich von 2,4 bis 5 Volt liegen darf (Batterien oder Netzteil), erweisen sich leicht unterschiedliche Schaltungen als optimal. Das Buch stellt zwei Schaltungsentwürfe mit Untervarianten vor, die allen Anforderungen gerecht werden sollten.
Da der Mikrocontroller mit dem schlichten Würfeln auf Tastendruck unterfordert ist, bietet der hier beschriebene Würfel neben der üblichen Grundfunktion noch ein paar Extras: So lässt sich ein Dauerwürfelmodus aktivieren, der die Schaltung zur Partydekoration macht. Des weiteren sind Experimente zur Pulsweitenmodulation durchzuführen und kann ermittelt werden, wie der Mikrocontroller auf Änderungen der Versorgungsspannung reagiert.
Das Buch beschreibt den Aufbau auf einer Lochrasterplatine, die Funktionsweise von Schaltung und Programm und die möglichen Experimente ausführlich. Ein Kapitel erläutert die Punkte, die zu beachten sind, um ökonomische (Energie sparende) Mikrocontroller-Anwendungen zu erhalten. Auch auf Aspekte der Programmierung wird eingegangen. So werden nützliche Assembler-Makros vorgestellt und wird gezeigt, wie sich Zufallszahlen erzeugen lassen.
Die zur Programmierung des Mikrocontrollers benötigte Datei (Hex-File) kann von der Internetseite zum Buch heruntergeladen werden. Ebenso ist es möglich, diese Datei aus dem in diesem Buch komplett abgedruckten Programm neu zu assemblieren. Auf der Internetseite ist auch das Platinenlayout zum Ausdrucken zu finden - Sie benötigen also das eBook nicht unbedingt während des Lötens.
Welcher Mikrocontroller?
Im Folgenden wird immer vom ATtiny13 die Rede sein. Es gibt diesen Mikrocontroller aus der AVR-Serie in mehreren Ausführungen, die sich zum einen in ihrer Gehäuseform und zum anderen geringfügig in ihren elektrischen Eigenschaften unterscheiden. Sie benötigen in jedem Fall einen Controller im 8poligen DIP-Gehäuse. Die übrigen Ausführungen im SMD-Gehäuse sind nur auf einer exakt gearbeiteten gedruckten/geätzten Platine sinnvoll verwendbar. Zudem haben Sie noch die Wahl zwischen Untertypen, die sich in einem an die Typbezeichnung angehängten Kennbuchstaben ausdrücken. Es gibt die Typen ATtiny13 (also ohne weiteren Buchstaben) und ATtiny13V aus älterer Produktion sowie die neue Version ATtiny13A. Alle diese Typen sind geeignet mit der kleinen Einschränkung, dass der ATtiny13 (ohne weiteren Buchstaben) eine Mindestbetriebsspannung von 2,7 Volt benötigt, während die Versionen A und V bereits ab 1,8 Volt zuverlässig arbeiten. Bei sehr kleiner Spannung funktionieren die Controller nur mit geringerem Systemtakt; das spielt aber für unsere Würfelanwendung keine Rolle. Sofern Sie vorhaben, den Würfel mit zwei in Reihe geschalteten NiMH-Akkus zu versorgen und somit mit nur etwa 2,4 Volt, sollten Sie die A- oder V-Version verwenden.
Programmierung des Mikrocontrollers
Sie benötigen zunächst das so genannte Hex-File, welches den Maschinencode des übersetzten Assemblerprogramms enthält. Sie haben zwei Erstellungs- bzw. Bezugsmöglichkeiten:
- Aufwendig, aber ohne