Temperatur-, Datum-, Uhr- Station - Berufliche Schule Husum

Temperatur-, Datum-, Uhr-
Station
Michel de le Roi & Michel Adam, G09
Bearbeitungszeitraum:
03.02.2009 - 06.07.2009
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Inhaltsverzeichnis
1Information und Planung....................................................................................................................1
1.1Lastenheft....................................................................................................................................1
1.2Pflichtenheft................................................................................................................................4
1.3Lösungsansatz.............................................................................................................................9
1.3.1Beschreibung des Lösungsansatzes im Überblick..............................................................9
1.3.2Technologieschema...........................................................................................................10
1.3.3Blockschaltplan.................................................................................................................11
1.4Arbeitsplanung..........................................................................................................................12
1.5Kostenplanung..........................................................................................................................13
1.5.1Entwicklungskosten..........................................................................................................14
1.5.2Fertigungskosten...............................................................................................................14
2Durchführung...................................................................................................................................14
2.1Hardware...................................................................................................................................14
2.1.1Schaltungsbeschreibung....................................................................................................14
2.1.2Schaltplan..........................................................................................................................16
2.1.3Schaltungssimulationen....................................................................................................17
2.1.4Bestückungsplan für Prototypen.......................................................................................17
2.1.5Bestell- und Bauteilliste....................................................................................................18
2.1.6Platinenlayouts und Bauteillageplan für Serienfertigung ( mit EAGLE)........................19
2.1.7Verdrahtungs- und Anschlussplan.....................................................................................20
2.2Software....................................................................................................................................22
2.2.1Entwicklungsumgebung / Programmiersprache...............................................................22
2.2.2Programmbeschreibung....................................................................................................22
2.2.3Programmablaufplan / Struktogramm...............................................................................23
2.2.4Quelltext............................................................................................................................28
3Kontrolle und Dokumentation..........................................................................................................29
3.1Inbetriebnahme, Mess- und Prüfprotokolle..............................................................................29
3.2Bedienungsanleitung.................................................................................................................32
3.3Fotos..........................................................................................................................................38
3.3.1Gesamtaufbau....................................................................................................................38
3.3.2Bestückungsseite der Platine (beschriftet)........................................................................39
3.4Kritik der eigenen Projektplanung und - durchführung............................................................40
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3.4.1Zeitplanung.......................................................................................................................40
3.4.2Kostenplanung, tatsächliche Kosten.................................................................................40
3.4.3Gewählter Lösungsansatz..................................................................................................40
4Quellenverzeichnis...........................................................................................................................41
4.1Datenblätter...............................................................................................................................41
4.2Beispielprojekte........................................................................................................................41
4.3Fachliteratur..............................................................................................................................41
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1 Information und Planung
1.1 Lastenheft
Temperatur-, Datum-, Uhr- Station
Projekt: Temperatur-, Datum-, Uhr Station
Autor: Herr Kuder, Herr Schmiech
Anschrift: Berufliche Schule des Kreises Nordfriesland in Husum
Herzog-Adolf-Str. 3
25813 Husum
Letzte Änderung: 23.Februar 2009
Inhaltsverzeichnis Lastenheft
1. Zielbestimmungen
2. Produkteinsatz
3. Produktfunktionen
4. Produktleistungen
5. Qualitätsanforderungen
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1. Zielbestimmungen
Dem einzelnen Benutzer soll das Ablesen und das Speichern der
Umgebungstemperatur, sowie der Uhrzeit und dem Datum ermöglicht
werden.
Die gespeicherten Daten (Temperatur/Uhrzeit) sollen mittels eines
komfortablen Speichermediums abrufbar sein. Vorzugsweise über ein
Flash-Rom(USB-Stick).
Ein 6-poliger ISP-Adapter ist vorzusehen, sodass der Atmega in der
Schaltung programmiert werden kann.
Der Prototyp sollte auf einer geätzten Platine realisiert werden.
2. Produkteinsatz
Die digitale Station hat ihren Einsatzbereich in einer Schwimmhalle.
Die Temperatur in der Schwimmhalle beträgt durchschnittlich 28°C.
Zur Überprüfung der annähernd konstanten Temperatur von 28°C wird
die Station benötigt.
Bei einem Luftdruck von 1000 mbar liegt der maximale Wert für die
relative Luftfeuchtigkeit in der Schwimmhalle bei 53% und der minimale
Wert bei 42%.
Für den dauerhaften Betrieb ist eine 230V Versorgungsspannung
wünschenswert.
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3. Produktfunktionen
Als Einheit wird die Temperatur nur in Grad Celsius benötigt.
Die Uhrzeit sollte wie folgt angezeigt werden:
hh:mm:ss
Die Messintervalle sollen zwischen 1h und 3h liegen.
Die erste Messung beginnt mit Öffnen der Schwimmhalle (ca.07.00Uhr).
Die letzte Messung soll kurz vor der Schließung der Schwimmhalle
erfolgen (ca.22.00Uhr).
4. Produktleistungen
Die Temperaturmessung sollte mindestens 5mal am Tag erfolgen.
Die Speicherung der Temperatur wird nur für den jeweiligen Tag benötigt.
Den Mitarbeitern muss es gewährleistet werden, auch nach Schließung
(ca.22.00Uhr) die Daten auszulesen.
Die Temperaturmessgenauigkeit sollte einer Abweichung von mehr als
2% nicht überschreiten.
5. Qualitätsanforderungen
Auf die Robustheit sowie auf die Zuverlässigkeit wird größten Wert
gelegt.
An zweiter Stelle steht die Benutzerfreundlichkeit sowie die Effizienz.
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1.2 Pflichtenheft
Temperatur-, Datum-, Uhr- Station
Projekt: Temperatur-, Datum-, Uhr - Station
Autor: Michel Adam, Michel de le Roi
Anschrift: Berufliche Schule des Kreises Nordfriesland in Husum
Herzog-Adolf-Str. 3
25813 Husum
Letzte Änderung: 23.Juni 2009
Version: 1.06
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Inhaltsverzeichnis Pflichtenheft
1. Zielbestimmungen
2. Produkteinsatz
3. Produktumgebung
3.1 Software
3.2 Hardware
3.3 Orgware
4. Produktfunktionen
5. Produktleistungen
6. Qualitätsbestimmungen
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1. Zielbestimmungen
„Dem einzelnen Benutzer soll das Ablesen und Speichern der
Umgebungstemperatur, sowie der Uhrzeit ermöglicht werden.“
Durch zwei Temperaturfühler (DS1621) ist es möglich die
Umgebungstemperatur zu ermitteln. Der erste Fühler sitzt direkt auf der
Platine, der Zweite kann extern mit einer Leitungslänge bis max. 4m
verbunden werden.
„Die gespeicherten Daten (Temperatur/Uhrzeit) sollen mittels eines
komfortablen Speichermediums abrufbar sein.“
Optional ist die Verwendung der vorhandenen RS232 Schnittstelle nutzbar.
Das integrierte EEPROM könnte die Daten (Temperatur, Uhrzeit)
speichern und dann der RS232 Schnittstelle übergeben. An der
Schnittstelle ist dann ein Laptop oder PC anschließbar.
„Ein 6-poliger ISP-Adapter ist vorzusehen, sodass der Atmega in der
Schaltung programmiert werden kann.“
Der Mikrocontroller kann jederzeit mit Hilfe des ISP-Adapters
programmiert werden.
„Der Prototyp sollte auf einer geätzten Platine realisiert werden.“
Als verwendetes Material werden Epoxidhartz Platinen verwendet.
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2. Produkteinsatz
Durch die hohe Luftfeuchtigkeit in der Schwimmhalle wird die Platine
mittels „Dow-Corning“ auf der Oberseite und mittels „FS75-Lack“ auf der
Rückseite versiegelt. Optional kann die Platine in einem passenden
Gehäuse montiert werden.
Das Produkt kann dauerhaft an einer 230V Wechselspannungsquelle
betrieben werden.
Realisierung durch einen externen Spannungswandler (Transformator
230V~ / 9V- , Spannungsregler 5V- ).
3. Produktfunktionen
Als Anzeigegerät wird ein vierzeiliges LC - Display verwendet.
Als Einheit wird die Temperatur in Grad Celsius (Zeile 1&2) ausgegeben.
Die Uhrzeit wird in Zeile drei wie folgt angezeigt:
hh:mm:ss
Zusätzlich wird das aktuelle Datum in der vierten Zeile angezeigt.
Als erweiterte Funktion steht ein DCF77 Modul zur Verfügung und könnte
das Datum, sowie die Uhrzeit abgleichen.
Die Messintervalle erfolgen kontinuierlich.
Optional können die Temperaturwerte in das vorhandene EEPROM
übergeben werden und bei Bedarf über die RS232 Schnittstelle an den PC
bzw. Laptop übergeben werden.
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3.1 Software
Realisierung der Software durch die Programmiersprache C.
Layout Gestaltung mit dem Programm “EAGLE 4.16 Light & höhere
Version“.
3.2 Hardware
Schnittstellentreiber : MAX 232
Temperaturfühler : 2x DS 1621
Mikrocontroller : Atmega 168
EEPROM : CMOS seriell 5V
DCF77 – Modul
3.3 Orgware
Reservierung einer Ätzanlage zur 11.KW.
4. Produktleistungen
Die Temperaturwerte werden kontinuierlich übergeben und stehen zum
Abruf bereit. Die Übertragung erfolgt über den I²C – Bus.
Der Messbereich liegt zwischen -50 bis +125 ºC in 0.5 ºC Schritten bei
einer Abtastrate von 1 s.
5. Qualitätsbestimmungen
Schutz gegen elektrischen Schlag nach:
DIN VDE 0100-410: 97-01
DIN VDE 0100-739: 89-06
Schutzklasse II
Schutzart:
IP64BS nach DIN 0470-1: 00-09
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1.3 Lösungsansatz
1.3.1 Beschreibung des Lösungsansatzes im Überblick
Die 5V Versorgungsspannung soll durch einen 5V Spannungsregler (7805)
realisiert werden.
Die zwei Temperatursensoren (DS1621) übergeben die gemessenen
Temperaturwerte über den I²C Bus in das EEPROM. Dort werden die Werte
zwischengespeichert und können vom Bus-Master (Atmega48) abgerufen
werden. Das E²PROM ist optional, sodass die Werte auch direkt an den Atmega
übergeben werden können.
Das DCF77 – Modul empfängt das DCF Signal und gibt es an den Atmega48
weiter. Durch die interne 1Mhz Taktfrequenz des Atmega48 wird die Uhrzeit
auch ohne DCF Signal gewährleistet.
Durch das Programm sollen die Temperaturwerte und die Uhrzeit verarbeitet
werden.
Auf den LC-Display sollen dann die zwei Temperaturwerte, sowie die Uhrzeit
und Datum angezeigt werden.
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1.3.2 Technologieschema
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1.3.3 Blockschaltplan
LCD – Display
ATMEGA 168
MAX 232 EEPROM
RS 232
ISP
Benutzer - PC
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I²C BUS
DCF77-Signal
DS 1621 extern
DS 1621 intern

1.4 Arbeitsplanung
Projektleiter 1 Projektleiter 2 Tätigkeit Datum: Beginnen Datum: Beenden
x x Lastenheft erstellen 10.02.2009 17.02.2009 RA
x x Pflichtenheft erstellen 17.02.2009 24.02.2009 RA
x Technologieschema erstellen
24.02.2009 24.02.2009 RA
x
Blockschaltplan erstellen 24.02.2009 24.02.2009 RA
x Datenblatt-Recherche 10.02.2009 03.03.2009 RA
x x Materialkostenermittlung 24.02.2009 03.03.2009 RA
x x Erstellen der Bestellliste 03.03.2009 03.03.2009 RA
x x
Arbeitszeit- und Aufwandplan mit
openworkbench erstellt
09.02.2009 02.03.2009 RA
x Schaltplan mit Eagle erstellt
03.03.2009 17.03.2009 RA
x Layout mit Eagle erstellt
17.03.2009 31.03.2009 RA
x Arbeitsplanung mit Exel
03.03.2009 10.03.2009 RA
x Angebot erstellen 10.03.2009 23.03.2009 RA
x Prototyp erstellen ( bauen ) 23.03.2009 05.05.2009 WA
x
Programm in C programmieren 31.03.2009 16.06.2009 RA
x x Elektrische Daten ermitteln-/ messen 05.05.2009 05.05.2009 WA
x x Inbetriebnahmeprotokoll erstellen
11.05.2009 19.05.2009 RA
x
Inbetriebnahme des Projektes 19.05.2009 26.05.2009 RA, WA
x Erstellen einer Bedienungsanleitung 16.06.2009 30.06.2009 RA
x x Fertigstellen der Projektdokumentation 30.06.2009 06.07.2009 RA
x x Abnahme des Projektes 06.07.2009 06.07.2009 PM
Projektleiter 1 Michel de le Roi
Ressourcen Bezeichnung
Projektleiter 2 Michel Adam
Werkstattarbeitsplatz WA
Rechnerarbeitsplatz
RA
Ätzraum
ÄR
Projektmanager PM
Arbeitszeit: Benötigte Dauer:
Mo. 8 Std
204 Schulstunden
Di.4 Std.
153 Stunden Gesamt
Ferien: Feiertage:
06.04.2009 - 21.04.2009
1.06.2009 : Pfingstmontag
Bewegliche Ferientage:
02.06.2009

1.5 Kostenplanung
Entwicklungskosten Fertigungskosten
Tätigkeit Zeit in Std. Brutto – Kosten in EURO Tätigkeit Zeit in Std. Brutto – Kosten in EURO
Lastenheft erstellen 6,0 785,40€ Platine herstellen (Nutzen) 1,0 731,85€
Pflichtenheft erstellen 6,0 785,40€ Programm flashen
0,5 12,20€
Technologieschema erstellen
3,0 214,20€ Platine überprüfen 0,5 66,64€
Blockschaltplan erstellen 3,0 214,20€ Inbetriebnahmeprotokoll abgleichen
0,5 35,70€
Datenblattrecherche 1,5 107,10€ Inbetriebnahme des Projektes 4,0 342,72€
Materialkostenermittlung 2,5 178,50€ Drucken der Bedienungsanleitung 0,5 35,70€
Erstellen der Bestellliste
Arbeitszeit- und Aufwandsplan mit
2,0 142,80€ Abnahme des Projektes 2,0 404,60€
openworkbench erstellt
8,0 1047,20€
Schaltplan mit Eagle erstellt
12,0 856,80€
Layout mit Eagle erstellt
8,0 571,20€
Prototyp erstellen 12,0 885,36€
Erstellen einer Bedienungsanleitung 2,0 142,80€
Inbetriebnahmeprotokoll erstellen
6,0 428,40€
Elektrische Daten ermitteln-/ messen 8,0 1066,24€
C-Programmierung 20,0 1713,60
Arbeitskraft-/Ressourcen Nettokosten in € Bruttokosten in € Brutto - Entwicklungskosten Gesamt: Brutto – Gesamtkosten
Projektleiter 1 50,00€ 59,50€ 9139,20€ 10794,11€
Projektleiter 2 50,00€ 59,50€ Brutto – Fertigungskosten Gesamt:
Projektmanager 70,00€ 83,30€ 1629,41€
Werkstattarbeitsplatz 12,00€ 14,28€ Brutto – Materialkosten Gesamt:
Rechnerarbeitsplatz
Ätzraum
Herstellerkosten – Platine (NUTZEN) 615,00€ 731,85€
Facharbeiter 10,50€ 12,50€
Brutto – Preise inkl. 19% MwSt
10,00€ 11,90€ 25,50€
35,00€ 41,65€

1.5.1 Entwicklungskosten
Siehe Punkt 1.5 Kostenplanung / Entwicklungskosten
1.5.2 Fertigungskosten
Siehe Punkt 1.5 Kostenplanung / Fertigungskosten
2 Durchführung
2.1 Hardware
Das Layout für die Temperatur-, Datum-, Uhr – Station wurde auf einer
Epoxidhartz Platine geätzt. Die Länge der Platine beträgt 140mm und die
Breite 100mm. Die max. Höhe des größten Bauteils beträgt 16mm
(140x100x16).
Das Dcf77 Modul wird mit zwei Kabelbinder direkt auf der Platine arretiert. Um
den bestmöglichen Empfang zu gewährleisten steht ein ca. 2m langes
Verbindungskabel zur Verfügung. (Der Umbau sollte durch einen Fachmann
erfolgen!)
Alle IC's sowie der Mikrocontroller sind auf Sockeln aufgesetzt. Damit ist eine
schnelle Auswechselung der Bauteile gewährleistet.
Das LC-Display ist ebenfalls frei liegend belassen und hat somit einen flexiblen
Einsatzbereich. (Der Umbau bzw. die Verlängerung des Anschlusskabel des LC-
Display sollte auch durch einen Fachmann erfolgen!)
2.1.1 Schaltungsbeschreibung
Der Atmega168 übernimmt die Funktion des I²C-Bus Master. Die beiden
Temperatursensoren DS1621 und das EEPROM sind die „Slaves“ und werden
durch unterschiedliche Adressierungen vom „Master“ angesprochen. Die
Adressierung wird durch Pull-Up Widerstände (10k) realisiert.
Die Serial Data Line (serielle Datenleitung) und die Serial Clock Line (serielle
Taktleitung) dienen der Datenübertragung und werden ebenfalls über Pull-up-
Widerstände an positive Versorgungsspannung geschaltet.
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Alle IC's werden mit einer Versorgungsspannung von +5V betrieben. Diese
Aufgabe übernimmt der 7805T Spannungsregler. Die Eingangsspannung kann
0 -12V (Gleichspannung) betragen. Zur Glättung und
Pufferung der Eingangsspannung werden 100nF Kondensatoren und ein 100uF
Elko eingesetzt.
Das LC-Display wird mit 8-bit (DB0 – DB7) Datenleitungen und vier
weitere Steuerleitungen (E1, E2, R/W und RS) angesteuert. Der 5k Trimmer
dient der Kontrastregelung.
Der DCF77 Baustein arbeitet eigenständig und dient dem Empfang und der
Demodulation des Zeitzeichensenders DCF77, der damit (abhängig vom
umgebenden Aufbau) europaweit empfangbar ist. An seinem Ausgang liefert
der Baustein ein pulsförmiges Signal, das dem (invert.) demodulierten DCF-
Signal entspricht. Das Signal wird direkt weiterverwendet und daraus mit Hilfe
des Atmega 168 und der geeigneter Software die sekundengenaue Tageszeit
(MEZ bzw.MESZ) sowie das Datum errechnet.
Als Datenübertragungsschnittstelle dient der RS232(D-Sub) Anschluss. Die
Schnittstelle wird durch den Schnittstelltreiber MAX232 funktionsfähig. Die
Datenleitungen RxD & TxD sind für die Datenübertragung und sind direkt am
Atmega angeschlossen.
Der Oszillator schwingt eigenständig mit einer Frequenz von 7,3728 Mhz und
ist vorgesehen für die genauere sekunden Auswertung der Internen Uhr. (Der
Oszillator ist in unserem Projekt nicht verwendet worden und müsste darüber
hinaus an einen OSC1 oder OSC2 Eingang des Atmega angeschlossen werden.
Wir verwenden die interne Frequenz (1Mhz) des Atmega.)
Zur einfachen Programmierung des Atmega ist ein ISP-Adapter integriert. Der
Reset der bei jeder Programmierung vom Mikrokontroller ausgelöst wird, wird
von einer Kombination aus Diode (BAS385) & über einen Pull-up-Widerstand
(10k) an positive Versorgungsspannung sicher gewährleistet. Ein zusätzlicher
100nF Kondensator dient als Glättung des Resets.
Als Indikator vom DCF Signal ist eine 5mm LED mit einem 1k Ohm Widerstand
am Controller angeschlossen. (Der Indikator reagiert in unsere Schaltung
momentan nur auf abfallende bzw. steigende Flanken.)
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2.1.2 Schaltplan

2.1.3 Schaltungssimulationen
Keine Simulationen durchgeführt!
2.1.4 Bestückungsplan für Prototypen

2.1.5 Bestell- und Bauteilliste
Anbieter Name Best. Nr. Anzahl Stück-Preis Gesamt-Preis
Reichelt MAX 232 CPE MAX 232 CPE 1 0,32 0,32
--- Atmega48 --- 1 1,20 1,20
Reichelt E²PROM ST 24C02 BN6 2 0,16 0,32
Reichelt Netzanschlussklemme RM10,0 AKL 067-02 1 0,23 0,23
Reichelt Vielschicht-Keramikkondensator 100N, 20% Z5U-5 100N 10 0,07 0,70
Reichelt Spannungsregler 1A positiv, TO-220 ΜA 7805 2 0,17 0,34
Reichelt Quarzoszillator, 4,31 MHz OSZI 4,000000 1 0,86 0,86
Reichelt Einstellpotentiometer, liegend, 10mm, 10 K-Ohm PT 10-L 10K 1 0,19 0,19
Reichelt IC-Sockel, 8-polig, doppelter Federkontakt GS 8 3 0,03 0,09
Reichelt IC-Sockel, 16-polig, doppelter Federkontakt GS 16 1 0,04 0,04
Reichelt IC-Sockel, 28-polig, doppelter Federkontakt GS 28 1 0,08 0,08
Reichelt Widerstand 10k Metall 10,0K 4 0,08 0,33
Reichelt Widerstand 1k Metall 1,00K 1 0,08 0,08
Reichelt D-SUB-Buchse, 9-polig, gewinkelt, RM 9,4 D-SUB BU 09EU 1 0,21 0,21
Reichelt wannenstecker, 16Polig WSL 16G 1 0,08 0,08
Reichelt Wannenstecker, 8Polig WSL 8G 2 0,12 0,24
Reichelt Wima, Kondensator MKT, 1µF/63V MKS-02 1,0µ 6 0,42 2,52
Reichelt Wima, Kondensator MKT, 0,1µF/63V MKS-02 100N 1 0,15 0,15
--- Diode BAT49 BAT49 1 0,11 0,11
--- Anschlussklemme 4Polig --- 1 0,38 0,38
--- LED, Grün --- 1 0,08 0,08
--- Elektrolytkondensator, 150µF/50V --- 1 0,12 0,12
--- Silberdraht, 0,5m --- 1 0,05 0,05
Reichelt DCF77 Modul DCF Modul 1 14,70 14,70
Conrad DS1621 176141 - U0 2 5,22 10,44
Conrad Steckerleiste Wanne Gerade, 16Polig 742457 – LN 1 1,38 1,38
Pollin LCD Modul 120232 1 4,95 4,95
Bauteile ohne Anbieter sind nicht bestellt worden (Schulinventar) Summe
40,20
Das DCF77 Modul ist eine Spende der Firma Adolf Nissen Elektrobau und wird vom Preis abgezogen Neue Summe 25,50

2.1.6 Platinenlayouts und Bauteillageplan für Serienfertigung ( mit EAGLE)
Layout der Hauptplatine
Layout für den externer Temperatursensor DS1621
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2.1.7 Verdrahtungs- und Anschlussplan
Verdrahtungsplan für Sereinfertigung (EAGLE)

Anschlussplan
(ausführliche Beschreibung siehe Punkt 3.2 [Bedienungsanleitung])
Seite 21

2.2 Software
2.2.1 Entwicklungsumgebung / Programmiersprache
Als Entwicklungsumgebung wurde das Programm „Atmel AVR Studio 4“ verwendet.
Die Programmiersprache ist C.
2.2.2 Programmbeschreibung
Als erstes bindet das Programm alle nötigen Header Dateien ein (io.h, stdio.h, global.h, interrupt.h,
i2cmaster.h). Danach findet die Initalisierung statt. Es wird der I²C Bus, die Ports und die beiden
Controller des LC-Displays initalisiert. Jetzt wird die Timerfunktion aufgerufen und die interne Uhr
beginnt zu zählen. Mit dem Befehl „sei();“ werden die Interrupts für das Programm aktiviert.
Jetzt beginnt eine Endlosschleife [while(1)] in der folgende Funktionen kontinuierlich abgearbeitet
werden.(„dcf_sig“, „lcd_ausgabe“, temp_ds1621“, „temp_ds1621_2“ und „timer_ausgabe“).
Nach der Initalisierung wird das DCF Signal ausgewertet. (In unserem Programm werten wir nur
die ansteigenden bzw. abfallenden Flanken des DCF Signals aus!)
Die Funktion „lcd_ausgabe“ lädt die Maske für das LC-Display. (Temperatur1:, Temperatur2:, und
die Symbole ***...)
Als nächstes arbeitet das Programm die Funktionen „temp_ds1621“ und „temp_ds1621_2“ ab. In
den Funktionen werden die bereitgestellten Temperaturdaten der Sensoren über den I²C Bus
(Routine für den I²C von P.Fleury) an den Mikrokontroller übergeben und auf den LC-Display
ausgegeben.
Als letztes wird die Funtkion des Timers aufgerufen, die das Datum sowie die Uhrzeit auf den
Display ausgibt.
Seite 22

2.2.3 Programmablaufplan / Struktogramm
Hauptprogramm
Unterroutinen
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„Ausgabe und Anzeige LCD Maske“
(Routine bekommen von Herrn Schmiech!)
Funktion „lcd_ausgabe“ siehe unten,
weitere Änderung vorgenommen bei der Port- und LCD Initalisierung!
Port Initalisierung: PD2 = E1, PD3 = E2, PD4 = RS, PD7 = R/W!
LCD Initalisierung: 8bit, vierzeilig, Courser blinken aus!
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2.2.4 Quelltext
xxxxxx
xxxxxxx
xxxxxx
Seite 28

3 Kontrolle und Dokumentation
3.1 Inbetriebnahme, Mess- und Prüfprotokolle
1. Überprüfen sie die Schaltung, die Flachbandleitung, die
Versorgungsspannungs – Leitung und die Leitung zum externen
Temperatursensor auf optische Mängel.
OK
2. Überprüfen sie die Platine ( Bauteile ) und das Display auf ihre optische
Beschaffenheit und gehen sie sicher, dass alle Kontakte bestehen.
OK
3. Schließen sie Das LC – Display mit der Flachbandleitung an den dafür
vorgesehenen blauen-, 16 – poligen – Wannenstecker an.
Danach schließen sie den externen Temperatursensor mit der dafür
vorgesehenen Leitung an die Schaltung an ( Anschlüsse sind auf der
Platine sowie in der Bedienungsanleitung beschriftet. Unbedingt auf
richtige Verbindung achten! )
OK
4. Nachdem das Zubehör angeschlossen wurde, schließen sie jetzt eine
Betriebsspannung von 5 - 12V Gleichspannung an die dafür
vorgesehenen Klemmen an. (Auf richtige Polarität achten!)
OK
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5. Messen sie nun mit einem Multimeter von der + Klemme zur -
Klemme die Betriebsspannung, sie sollte den Wert der angelegten
Betriebsspannung entsprechen.
Ja Nein
6. Liegt die Betriebsspannung an, dann messen sie jetzt die Spannung am
Spannungsteiler 7805. Der Spannungsteiler soll die Eingangsspannung
auf 5V herab setzen. Messung : Input zu Ground :
Betriebsspannung
Output zu Ground: 5V
Ja Nein
7. Überprüfen sie die Funktion des LC – Display. Erscheint auf der Anzeige
„Temperatur1, Temperatur2, das Datum, sowie die Uhrzeit?“
Ja Nein
8. Danach überprüfen sie die Funktion der Temperatursensoren, indem sie
einen der beiden Sensoren leicht erwärmen. Die Temperatur sollte jetzt
auf der Anzeige (LCD) langsam ansteigen.
Ja Nein
Seite 30

9. Als letztes Überprüfen sie die Uhrzeit.Zählt diese im Sekundentakt?
Ja Nein
Die Temperatur-, Datum-, Uhr-, Sation ist nun für den dauerhaften Betrieb
bereit!
Datum und Unterschrift des Prüfers:_____________________________
Seite 31

3.2 Bedienungsanleitung
Korrekte Entsorgung von Altgeräten
(Elektroschrott)
für Temperatur-, Datum-, Uhr- Station
(In den Ländern der Europäischen Union und anderen europäischen
Ländern mit einem separaten Sammelsystem)
Die Kennzeichnung auf dem Produkt bzw. auf der dazugehörigen Dokumentation gibt an, dass
es nach seiner Lebensdauer nicht zusammen mit dem normalen Haushaltsmüll entsorgt
werden darf. Entsorgen Sie dieses Gerät bitte getrennt von anderen Abfällen, um der Umwelt
bzw. der menschlichen Gesundheit nicht durch unkontrollierte Müllbeseitigung zu schaden.
Helfen Sie mit, das Altgerät fachgerecht zu entsorgen, um die nachhaltige Wiederverwertung
von stofflichen Ressourcen zu fördern.
Private Nutzer wenden sich an den Händler, bei dem das Produkt gekauft wurde, oder
kontaktieren die zuständigen Behörden, um in Erfahrung zu bringen, wo sie das Altgerät
für eine umweltfreundliche Entsorgung abgeben können. Gewerbliche Nutzer wenden
sich an ihren Lieferanten und gehen nach den Bedingungen des Verkaufsvertrags vor.
Dieses Produkt darf nicht zusammen mit anderem Gewerbemüll entsorgt werden.
Seite 32

Vorwort
Sehr geehrter M&M Technik &Hardware Kunde,
mit Ihrer Temperatur-, Datum-, Uhr- Station von M&M sind Sie nun bestens für das auslesen
interne und externer Temperaturen ausgestattet.
Ihre Temperatur-, Datum-, Uhr- Station von M&M ist eine hochwertiges Station, die sich durch
einfache Bedienung und besondere Vielseitigkeit auszeichnet. Bitte lesen Sie die beiliegende
Bedienungsanleitung - dort sind alle Funktionen ausführlich beschrieben.
Sollten Sie dennoch Fragen zu Ihrer Temperatur-, Datum-, Uhr- Station von M&M haben,
wenden Sie sich bitte an die M&M Hotline. Unter 04841 / 11 88 0 werden Sie montags bis
sonntags von 8.00 bis 23.00 Uhr kompetent beraten.
Mit freundlichen Grüßen
Ihr M&M Team
Sicherheitshinweise
Diese Temperatur-, Datum-, Uhr- Station entspricht den geltenden internationalen
Sicherheitsstandards.
Lesen Sie bitte die nachfolgenden Sicherheitshinweise sorgfältig durch.
NETZANSCHLUSS: AC 220-240 V~, 50/60 Hz
ÜBERLASTUNG: Überlasten Sie keine Steckdosen, Verlängerungskabel oder Adapter, da dies
Brand oder Elektroschock zur Folge haben kann.
FLÜSSIGKEITEN: Halten Sie Flüssigkeiten fern von der Temperatur-, Datum-, Uhr- Station.
REINIGUNG: Ziehen Sie vor der Reinigung den Netzstecker der Temperatur-, Datum-, Uhr-
Station aus der Steckdose.
Verwenden Sie für die Reinigung der Außenfläche (bei Verwendung im Gehäuse) einen leicht
mit Wasser angefeuchteten Lappen (keine Lösungsmittel).
LÜFTUNG: Achten Sie darauf, die Lüftungsöffnungen des Geräts nicht zu blockieren. Stellen
Sie sicher, dass die Luft ungehindert um die Temperatur-, Datum-, Uhr- Station zirkulieren
kann. Bewahren Sie die Temperatur-, Datum-, Uhr- Station nie an Orten auf, an denen er
direktem Sonnenlicht ausgesetzt ist, oder neben einem Heizgerät wie z. B. einem Heizkörper.
Stapeln Sie keine anderen elektronischen Geräte oben auf die Temperatur-, Datum-, Uhr-
Station.
Stellen Sie die Temperatur-, Datum-, Uhr- Station mindestens 10cm entfernt von der Wand
auf. Lassen Sie für die Lüftung einen Freiraum von mindestens 5 cm oben und an den beiden
Seiten der Temperatur-, Datum-, Uhr- Station.
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ZUBEHÖRTEILE: Verwenden Sie kein Zubehörteil, das nicht vom Hersteller empfohlen
ist; dies kann eine Gefahr darstellen oder das Gerät beschädigen.
WARTUNG/REPARATUR: Versuchen Sie nicht das Gerät selbst zu warten oder zu reparieren.
Jeder derartige Versuch lässt die Garantie ungültig werden. Lassen Sie alle Reparatur- und
Wartungsarbeiten von autorisierten Fachleuten durchführen.
BLITZSCHLAG: Wird die Temperatur-, Datum-, Uhr- Station in einem Gebiet installiert, das
häufig Gewittern und Blitzschlag ausgesetzt ist, sind Schutzvorrichtungen für den Anschluss
der Temperatur-, Datum-, Uhr- Station an das Stromnetz und an das Kabelnetz erforderlich
(Überspannungsschutz).
ERDUNG: Der Kabelnetzanschluss muss geerdet sein. Das Erdungssystem muss den VDE-
Bestimmungen entsprechen.
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Anschluss der Temperatur-, Datum-, Uhr- Station

Anschluss der Betriebsspannung
Schließen sie hier die Betriebsspannung für die Temperatur-, Datum-, Uhr- Station an.
(max. 12V Gleichspannung) Im Zubehör finden sie ein Netzgerät ,dass wenn mitbestellt, bei
Auslieferung schon montiert ist. Stecken sie in diesem Fall den Buchsenstecker in den dafür
vorgesehenen Stecker. Die Station kann in diesem Fall über 230V betrieben werden.
Anschlussklemme Temperatursensor 2
Schließen sie hier den beigelegten externen Temperatursensor, wie folgt an:
(von links nach rechts ) braun (+5V), gelb (SCL), grün (SDA) und blau (GND)
Zusätzlich ist der Anschluss auf der Rückseite der Paltine gekennzeichnet!
Anschluss LC-Display
Stecken sie hier das beiliegende LCD in die 16-poligen Stiftleistenwanne ein.
PC Anschluss
Hier können sie, wenn als Zusatz bestellt, Ihren PC anchliessen. Der Anschluss ist eine 9-polige
D-Sub Buchse.
Zusätzliche Optionen und Bauteile
ISP Programmieranschluss
Hier könne sie den Mikrocontroller direkt in der Schaltung programmieren. Es wird empfohlen
dies nur von autorisierten Fachleuten durchführen zu lassen.
DCF Indikator LED
Diese LED dient der Anzeige des DCF Signals. Sie blinkt auf wenn das DCF77 Modul empfang
hat.
E²PROM
Bei hohem Speicherbedarf, optional als erweiterter Speicher zu nutzen.
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Kontrasteinstellung LC-Display
Hier können sie den Kontrast des LCD regulieren.
5V Spannungregler
Bei (Erst-)Inbetriebnahme wird hier die Spannung gemessen.
Atmega168
Mikrocontroller der das Programm beinhaltet und abarbeitet.
Fehlersuche
Problem Mögliche Ursache Lösung des Problems
Keine Funktion der Station Das Netzkabel ist nicht richtig
angeschlossen
Auf dem LCD wird nichts
angezeigt
LCD und Platine sind nicht
richtig verbunden
Schlechter DCF Empfang Das Signal kann nicht vom
Empfänger ausgewertet
werden.
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Schließen sie das Netzkabel
an eine Steckdose an.
Überprüfen sie die Anschlüsse
und starten sie die Station
neu.
Verwenden sie das im
Zubehör enthaltene
Verlängerungskabel.
Verwenden sie Dieses schon,
so installieren sie die Station
in Räumen mit wenig Störung.

3.3 Fotos
3.3.1 Gesamtaufbau
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3.3.2 Bestückungsseite der Platine (beschriftet)
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3.4 Kritik der eigenen Projektplanung und - durchführung
3.4.1 Zeitplanung
Da wir uns für ein sehr aufwendiges Projekt entschieden haben, war es uns nicht möglich das
komplette Programm zu realisieren. So mussten wir die Programmierung für die Auswertung des
DCF Signals vorübergehen einfrieren, genauso wie die Programmierung für die RS232
Schnittstelle. Dennoch sind wir abgesehen von den zwei Programmteilen sehr gut mit der
Zeitplanung hingekommen.
Unsere Arbeitsplanung stimmte in etwa mit der tatsächlichen Bearbeitungszeit überein. Wir hätten
uns dennoch ein bisschen mehr Zeit gewünscht um einige Programmteile und Verbesserungen zu
optimieren bzw. zu realisieren.
3.4.2 Kostenplanung, tatsächliche Kosten
Unsere Kosten sind ein wenig über das Limit von 20€ hinausgelaufen. Unser Projekt kostet
insgesamt 25,50€. Wenn wir das DCF77 Modul hinzurechnen würden, wären wir bei einem
Gesamtpreis von 40,20€. Da wir uns aber vorher informiert hatten, konnten wir das Modul als
Spende von der Firma Adolf Nissen Elektrobau bekommen. Unserer Meinung nach stimmt die
Kostenplanung gut überein mit den tatsächlichen kosten, man muss jedoch dazu sagen, dass wir
vielleicht auch noch günstiger produzieren hätten können wenn wir auf billigere Bauteile
zurückgegriffen hätten. (Beipsiel LM75 statt DS1621). Es war uns aber auch die Qualität wichtig
und so entschieden wir uns für die teurere Variante.
3.4.3 Gewählter Lösungsansatz
Wie in Punkt 3.4.1 schon erwähnt entschieden wir uns für ein sehr aufwendiges Projekt, was
natürlich einen guten Lösungsansatz voraussetzt. Dennoch schlichen sich mit der Zeit ein paar
kleine Fehler ein die der Funktion aber keine großen Steine in den Weg legt. Mit ein bisschen mehr
Zeit könnte man diese Fehler schnell beseitigen. So hatten wir zum Beispiel den Oszillator nicht
den richtigen Port zugewiesen, da dieser schon vom LCD besetzt war (8bit Ansteuerung). Mit einer
4bit Ansteuerung hätte man dieses Problem aber aus den Weg gehen können. (Hinterher ist man
immer schlauer :-).
Des weiteren entschieden wir uns den Prototyp nicht in Fädeltechnik zu realisieren, was sich im
nach hinein als großer Vorteil erwies. Mit einem einfachen Eagle Layout sind kleinere Fehler
schnell beseitigt und das spart Zeit für andere Aufgaben.
Zu guter Letzt möchten wir noch erwähnen, dass wir mit einem einfacheren Projekt vielleicht
besser dran gewesen wären. Doch erst durch die Schwierigkeit und die Herausforderung der uns
selber gestellten Aufgabe haben wir erkannt, dass es einer sehr guten Planung sowie eines sehr
guten Lösungsansatz bedarf um so ein Projekt in der kurzen Zeit zu realisieren.
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4 Quellenverzeichnis
4.1 Datenblätter
➢ 7805.pdf
➢ Atmega48.pdf
➢ DCF77.pdf
➢ DS1621.pdf
➢ EEPROM.pdf
➢ LCD.pdf
➢ Text-LCDs.pd
➢ MAX232.pdf
➢ LM75.pdf
4.2 Beispielprojekte
➢ http://www.captain.at/electronic-atmega-dcf77.php
➢ http://www.marwedels.de/malte/uhr/dcf77uhr.html
➢ http://www.roehrenkramladen.de/DCF_77_Nixie/Beschreibung_dcf77.htm
4.3 Fachliteratur
➢ C Programmieren von Anfang an (von Helmut Erlenkötter)
ISBN: 3499600749 Verlag: Rowohlt Tb.
➢ Westermann Informatik Tabellen Geräte- und Systeme
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