Fach: Angewandte Computertechnik (PE5)

Fach: Angewandte Computertechnik (PE4)
Datum: 25. Mai 2008, 10.30Uhr
Prof. Dr.-Ing. J. Hönig
Test
Name:...................................
Vorname:........................................
Unterschrift:.........................
Matrikelnummer:............................
Dauer: 90 Minuten
Anforderungen:
Gegliederte Ansätze mit erläuternden Stichworten in deutlich lesbarer Form. Vollständige,
übersichtliche Berechnungen in Größengleichungen. Ergebnisse müssen, wenn nicht anders
gefordert, mit drei signifikanten Stellen und mit zulässigen Einheiten und zweckmäßigen
Vorsatzzeichen angegeben werden (z. B.: falsch: U = 0,00631779 V , richtig: U = 6,32 mV).
Vollständig beschriftete Diagramme (Achsen, Größen, Einheiten) und Schaltungen.
Wenn eine allgemeine Berechnung verlangt ist, müssen Konstanten und Variablen mit ihren
vorgegebenen Symbolen benutzt werden (z. B.: R1, UB, ie,...).
Bedingungen:
Lichtbildausweis, Taschenrechner mit gelöschtem Speicher. Als Hilfsmittel sind nur eigene
Skripte erlaubt. Bücher und sonstige fremde Unterlagen dürfen nicht benutzt werden.
Bitte nur Kugel- oder Tintenschreiber verwenden.
Bitte keine rote Farbe (Tinte, Faserschreiber) verwenden.
Bitte jede Aufgabe auf einem neuen Blatt beginnen.
Zur Abgabe bitte die Arbeits- und Lösungsblätterblätter in das gefaltete Aufgabenblatt
einlegen.
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1. Aufgabe: Problem "Ampel" mit Mikrocontroller
Die Ausgabeperipherie der Ampel besteht aus roter, gelber und grüner Leuchtdiode, jeweils
für jede der beiden Fahrtrichtungen. Eine Grünphase soll etwa 10sec lang sein, alle anderen
Phasen etwa 1sec.
1.1. Skizzieren Sie einen realisierbaren Vorschlag, die Leuchtdioden an P4 eines 80517a
zu betreiben.
1.2. Zeichnen Sie ein maßstabsgerechtes Zeitdiagramm (ordentliche Handskizze) der
Ampelfunktion für rund 25sec. Tragen Sie in die Funktions-Intervalle die
notwendigen Werte für P4 zur Erzeugung der Lichtmuster ein. Benutzen Sie die
hexadezimale Schreibweise zur Darstellung der Daten.
1.3. Sie sollen nun ein Programm formulieren, das dieses Zeitdiagramm auf dem
Mikrocontrollersystem realisiert. Nutzen Sie zur Zeitverwaltung nicht die Timer.
Berücksichtigen Sie, dass die Ampelphasen kontinuierlich durchlaufen werden.
Kommentieren Sie jede Anweisung Ihres Programmes.
2. Aufgabe: Umgang mit Entwicklungs-Werkzeugen
Ein in symbolischer Form geschriebenes Programm befindet sich beigefügt.
2.1. Welche Arbeitsschritte gehen unbedingt einer Programmniederschrift voraus? Was
hat man zu erwarten, wenn diese Vorbereitungen unterlassen werden?
2.2. In letzter Konsequenz wird auf der Basis eines ausgetesteten Programmes ein
EPROM (z. B. 27C256) "programmiert". Erläutern Sie diesen Vorgang in
Stichworten.
2.3. In Vorbereitung zu dem Vorgang nach 2.2 sollte man sich von dem Soll-ProgrammAblauf überzeugen können. Welche beiden grundsätzlichen Möglichkeiten hierzu
haben Sie kennen gelernt? Worin bestehen Unterschiede?
2.4. Alle Auswirkungen der einzelnen Anweisungen des Programmes seien ausreichend
geprüft. Einzig Anweisung#7 soll in der Detailauswirkung genau studiert werden
können. Wie gehen Sie vor?
Symbolisches Programm zur 2. Aufgabe:
Anweisung#1
Anweisung#2
Anweisung#3
Anweisung#4
Do
Anweisung#5
Anweisung#6
Anweisung#7
Anweisung#8
Loop
End
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3. Aufgabe: Rote Leucht-Diode (pn-Übergang) am Port eines µControllers
Zunächst ist nur an
Port 1.6 die
Serienschaltung von
roter Leuchtdiode
(LED D1) und
Arbeitswiderstand
angeschlossen.
T1 und R2 werden erst
unter Aufgabenpunkt
3.4 benötigt.
3.1. Mit welcher Spannung (etwa) an P1.6 gegenüber Masse leuchtet LED D1? Mit
welcher anderen Spannung (etwa) an P1.6 bleibt LED D1 dunkel?
3.2. Mit welcher Anweisung im Verlauf eines Programmes erzielen Sie für obige
Schaltung die leuchtende LED? Wie lautet die Anweisung, um eine dunkele LED zu
erhalten? Schreiben Sie zu jeder Anweisung einen geeigneten und formal korrekten
Kommentar.
3.3. Berechnen Sie ggf. unter Mithilfe des beigefügten Arbeitsblattes aus „Digitaltechnik
interaktiv“ eine geeignete Größe von R1. Wie groß muß die Belastbarkeit von R1
(ausgedrückt in Watt) sein?
3.4. Mit dem Ziel, über Port 1.7 einen Strom von 500mA in R2 zu erreichen, soll T1 mit
einem Stromverstärkungsfaktor 100 eingesetzt werden. Ergänzen Sie die Schaltung
geeignet. Welchen Basiswiderstand RB für T1 benötigen Sie?
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4. Aufgabe: Kommunikation (I2C-Bus)
Der I2C-Bus ist zur Kommunikation zwischen Mikrocontroller und dem Baustein PCF8583
(Uhr, RAM, hexadezimale Bausteinadresse &HA0) benutzt worden.
4.1. Skizzieren Sie die grundsätzliche Leitungsanordnung eines I2C-Bus-Systemes zum
Datenaustausch zwischen einem Master und einigen Slaves. Wie werden dominante
bzw. rezessive Zustände auf den Busleitungen realisiert?
4.2. Erläutern Sie mit Hilfe einer maßstäblichen Skizze der Zeitfunktionen der Signale
SCL und SDA die Gestaltung einer Startbedingung. Skizzieren Sie in entsprechender
Weise die Stopbedingung.
4.3. Erklären Sie den grundsätzlichen Unterschied zwischen der Gestaltung eines
Datentransfers und der Gestaltung der Start- bzw. Stopbedingung.
In Fig. 17 ist das Datenübertragungsprotokoll einer Sendung vom Master zum Slave
dargestellt (Kopie aus dem Datenblatt des PCF 8583), Fig. 1 zeigt das vereinfachte
Blockdiagramm.
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4.4. Geben Sie einen kommentierten Programm-Ausschnitt zur Übertragung des
hexadezimalen Wertes &H08 in die Speicherstelle mit der hexadezimalen Adresse
&H00 („Memory Word Address“) des PCF8583 an. Welche der Uhrenfunktion
zugeordnete Bedeutung hat der Speicherplatz mit der Adresse &H00?
4.5. Erweitern Sie das Programm zu einer Übertragung in fortlaufend adressierte
Speicherplätze (hexadezimale Adressen &H01, &H02, &H03, &H04) mit den
hexadezimalen Daten &H00, &H17, &H30, &H09. Benutzen Sie hierbei die
Fähigkeit zum Autoincrement der „Memory Word Address“. Welche der
Uhrenfunktion zugeordnete Bedeutung haben die Speicherplätze mit den Adressen
&H01 … &H04?
4.6. Mit welchem Startwert wurde der Uhrenbaustein bei diesem Vorgang beschrieben?
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