392137 PIC - Programmierung zur Echtzeitsteuerung eines 3-DOF Lineartisches (Pj) (SoSe 2007)

In der heutigen Welt sind Mikrocontroller kaum wegzudenken, man findet sie
fast überall: von der Elektrozahnbürste bis zur GPS-Anlage - keine der Geräte
könnten ohne Mikrocontroller so kompakt und kostengünstig hergestellt werden.
Der besondere Vorteil von Mikrocontrollern liegt in ihrer Universalität, der
einfachen Programmierung und Nutzbarkeit von E/A-Schnittstellen und der hohen
Rechenleistung bei minimalen Kosten.

In der Materialbearbeitung werden CNC (Computer-Numerical-Control) Geräte eingesetzt, um
präzise aus dem Rohmaterial Bauteile zu fertigen. In der Industrie sind
CNC-Drehmaschinen und CNC-Fräsen am weitesten verbreitet, ein Rechenprogramm
gibt hierbei den Arbeitstakt für den Werkzeugkopf vor.
CNC-Maschinen werden mit G-Code angesteuert, der Befehle wie Position,
Geschwindigkeit, Bewegungsmodus, Werkzeug usw. vorgibt.

In dem hier vorgestellten Projektseminar werden wir einen vorhandenen 3-DOF
(Degrees of Freedom = Achsen) Lineartisch aus Hause Isel mit Hilfe von
Mikrocontrollern in eine echtzeitgesteuerte CNC-Maschine verwandeln. Die drei
Achsen des Lineartisches sind senkrecht zueinander und ermöglichen somit die
einfachste unabhängige X,Y und Z Achsensteuerung. Die einzelnen Achsen werden
mit Schrittmotoren angetrieben, gesteuert mit passendem
Schrittmotorsteuerungsmodulen, die die Leistungselektronik in sich bergen.
Die Module besitzen selbst keine weitere Intelligenz und müssen in Echtzeit
extern angesteuert werden. Die größten Erfolgsaussichten den Anforderungen der
Echtzeitsteuerung gerecht zu werden bietet hier die Verwendung eines
Mikrocontrollers, wobei wir uns wegen Verbreitung, Verfügbarkeit, niedrigen
Kosten und der vorhandenen Programmier- und Debugginggeräte auf die
Microchip PIC-Familie festgelegt haben.

<p>In dem ersten Drittel des Projektes werden wir in Vorlesungsform die
folgenden Themen näher betrachten:</p>
<ul>
<li>Teamarbeit und Versionskontrolle mit
<a href="http://subversion.tigris.org/&quot; target="_blank">Subversion</a></li>
<li>PIC-Mikrokontroller Architektur (Taktung, Register, Ports, Stack,
Interrupts, Module)</li>
<li>C und Assemblerprogrammierung für PIC-Mikrocontroller (inkl. Themen wie
Compiler, Linker, Objekt-Dateien, Library, Machine-Code)</li>
<li>Programmierumgebung Microchip MPLAB, Programmierhardware, ICSP
(In-Circuit-Serial-Programming) und deren Nutzung in der Praxis</li>
<li>USB - Seriell Umwandler
<a href="http://www.ftdichip.com/Products/FT232R.htm&quot; target="_blank">
FT232R</a></li>
<li>Ansteuerung von Schrittmotorleistungskarte Isel UMS 2N</li>
</ul>

<p>Es wird nebenbei ein praktisches Training mit einfachen Versuchsaufbauten
von elektronischen Schaltungen stattfinden (Blinkende LED, Interrupts,
serielle Kommunikation).</p>

<p>Das restliche Semester ist für eigenständige Arbeit vorgesehen -
Programmierung des Microchip PIC18 Mikrocontrollers in C und Assembly für
eine Auswahl von G-Code Kommandos und die Echtzeit-Pulserzeugung für die
Schrittmotorsteuermodule. Großer Wert wird dabei auf Projektmanagement
und Dokumentation gelegt.</p>

<p>Scheinkritierien:</p>
<ul>
<li>regelmäßige aktive Teilnahme</li>
<li>Erstellung einer funktionierenden Software für den
PIC-Mikrokontroller</li>
<li>schriftliche Ausarbeitung (ca. 5-10 Seiten pro Person)</li>
<li>abschließende Präsentation (ca. 5 Minuten pro Person)</li>
</ul>

<p>Anmeldung:
<br\>Eine Anmeldung ist erforderlich, Anmeldungen per E-Mail bitte an:
rkoiva@techfak</p>

<p>Teilnahmevoraussetzungen, notwendige Vorkenntnisse
<br\>Das Seminar richtet sich an Studentinnen und Studenten im Hauptstudium
mit Vorkenntnissen in der Technischen Informatik und im Digitalelektronischen
Praktikum. Vorteilhaft wäre die vorherige Teilnahme an der "Einführung in die
C-Programmierung".</p>

Bibliography

https://niwww.techfak.uni-bielefeld.de/wiki/index.php/PUBLIC:PIC_-_Programmierung_zur_Echtzeitsteuerung_eines_3-DOF_Lineartisches

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