WasErstellt: 17.12.2019
heißt "Weather" auf Deutsch? Wetter. Und was hat ein KC85/4 mit dem Wetter zu tun?
Im Prinzip nichts, aber mit dem Modul M004 alles.
Die Idee zu diesem Modul existierte schon eine geraume Zeit und war geboren, als das M051 Einzug in meine
Modullandschaft hielt. Nicht die Möglichkeit des Scannens von Texten und Fotos war der Grund dafür,
sondern die zum Betrieb von I²C-Geräten, insbesondere von Sensoren zur Erfassung von Wetterdaten.
Und so wurde aus der Idee Wirklichkeit und es entstand ein neues, vom Design her einzigartiges Modul für den
KC85: Das M004 als Wetterstation.
Natürlich läßt sich einwenden, daß es sich um eine sinnlose Spielerei handelt, denn Wetterstationen, zumal
preiswert und mit besserer Technologie, gibt es wie Sand am Meer und bei jedem gut sortierten Discounter.
Doch was ist der schnöde Kauf eines solchen kompakten Gerätes gegen die Entwicklung eines Eigenen, betriebsfähig
an einem "alten" 8-Bit-Computer mit einer sagenhaften CPU-Geschwindigkeit von rund 1.8 MHz.
Entstanden ist eine Entwicklung, die sich sicherlich nicht verstecken muß, auch wenn sie keine Hochtechnologie
darstellt.
Das M004 besteht zum einen aus dem eigentlichen KC85-Modul - einer Platine, welche länger als eine originale
Modulplatine ist - und zum anderen aus der Peripherie, die durch herkömmliche PS/2-Kabel mit 6-poligen
Mini-DIN-Verbindern angeschlossen ist. Diese Peripherie sind die Meßsensoren für den Außenbereich und dazu zählen
die Meßgrößen:
- Temperatur,
- Luftfeuchtigkeit,
- Luftdruck,
- Beleuchtungsstärke,
- UV-A-Index,
- Regenerkennung.
Das Markenzeichen des Moduls ist sein integriertes Textdisplay, mit 4 Zeilen zu je 20 Zeichen. Das Layout der
Platine orientiert sich zum einem an dem LCD und zum anderen an dem moduleigenen Gehäuse, welches im
3D-Druck-Verfahren hergestellt wird. Das spezielle Gehäuse ist notwendig, da es zur Montierung des Displays
dient.
Die Sensoren arbeiten auf der Basis des I²C-Standards. Auch für diese wurden eigene Gehäuse entwickelt, um sie
sicher im Außenbereich unterbringen zu können.
Das Herz der Modulelektronik ist ein Mikrocontroller vom Typ Atmega32(L). Hinzukommen ein Z80-PIO - dieser dient
der Kommunikation zwischen dem KC85 und dem AVR - ein Z80-CTC, welcher verwendet wird, wenn die Software zum M004
interruptbetrieben zum Einsatz kommt und ein EEPROM. Auf dem EEPROM befinden sich die CAOS-Programme, um das Modul
vom KC85 aus zu bedienen. Das heißt, das M004 ist eine Einheit aus Hard- und Software.
Wie bereits erwähnt, ist der Atmega die Steuerzentrale der Wetterstation. Dazu wurde eine umfangreiche, komplexe
Firmware entwickelt, welche neben der Bereitstellung der Funktionalität zur Wetterdatenerfassung eine
anwenderspezifische Verwendung des Moduls zuläßt. Diese beinhaltet sowohl den Anschluß eigener I²C-Geräte, als
auch die Benutzung des Displays zur Darstellung von Zeichen.
Für spezielle Einsatzorte besteht die Möglichkeit, ein baugleiches externes LCD an einer Mini-DIN-Buchse an der
Modulvorderseite anzuschließen. Die Firmware des AVR erkennt dies automatisch.
Es würde bei weitem den inhaltlichen Rahmen an dieser Stelle sprengen, sämtliche Details des Wettermoduls zu
beschreiben. Die Entwicklung des M004 begann praktisch schon Ende 2018 und ist zum jetzigen Zeitpunkt immer noch
nicht abgeschlossen.
Im aktuellen Stadium wird eine Prototypplatine aufgebaut, in der Hoffnung, daß sie so funktioniert, wie während
der gesamten Entwicklungsphase der Versuchsaufbau.
Begleitend zur Entwicklung wurde ein Handbuch geschrieben. Dieses ist zwar momentan in einem vorläufig
abgeschlossenen Zustand, jedoch noch nicht zur Korrektur gelesen. Sobald dies der Fall ist, kann es hier
als "Blätterbuch" eingesehen werden.
Lassen Sie sich bis dahin von den Fotos inspirieren. Vielleicht sind diese ein Anreiz für Sie, die Wetterstation
für den KC85 nachzubauen.
Bleibt noch zu erwähnen, daß im Download-Bereich alle Daten und Programme bereitstehen, um dieses Modul
nachzubauen und in Betrieb zu nehmen. Dazu zählt auch das Handbuch in seiner aktuellen Version.
InzwischenErstellt: 17.02.2020,
Mitte Februar 2020, wurde die Prototypplatine vollständig aufgebaut und zeigte nicht die erwartete
Funktion. Letztendlich stellte sich bei allen Fehlern heraus, daß es nichts Gravierendes ist. So wurde zum
Beispiel für die Erzeugung des Kennbytes ein 74LS00 verwendet. Erforderlich ist jedoch ein gleichartiger
Schaltkreis mit Open-Collector-Ausgängen. Beim ISP-Anschluß fehlte die GND-Leitung und der Fehler mit dem größten
Aufwand zur Beseitigung war der direkte Anschluß des Quarzoszillators am Kanal-0-Eingang des CTC. Der CTC kann
nur mit maximal der halben Systemtaktfrequenz im Zählermodus betrieben werden. Daher sind ein Megahertz zuviel.
Da es keine Quarzoszillatoren mit weniger als einem Megahertz gibt, mußte die vom M066 bekannte Lösung mit der
Verwendung eines 74LS74 übernommen werden. Dafür wurde eine kleine Aufsteckplatine angefertigt und am Kanal 0
des CTC liegen nun 250 kHz an.
Ein weiterer Fehler war das Nichtvorhandensein des pull-up-Widerstandes für den Interruptausgang der RTC. Der
Widerstand wurde einfach vergessen und dies äußerte sich dann durch sporadische Interruptauslösungen und
Abstürze des AVR.
Nach der Behebung aller Fehler zeigte das M004 die gewünschte und erwartete Funktion, inklusive
der "in-system"-Programmierung.
Auf einem Foto ist die vollständig aufgebaute Prototypplatine zu sehen und auf einem weiteren die
erste (unbestückte) Serienplatine der Revision 1.04.
MittlerweileErstellt: 31.03.2020
steht auch dieses Projekt vor dem Abschluß. Leider, muß ich sagen, denn
es hat sehr viel Spaß gemacht. Aber es wird neue Aufgaben geben.
Die aufgebaute Serienplatine (auf einem Foto ist sie zu sehen), funktionierte wie erwartet sofort fehlerfrei.
Die zum M004 gehörende Software wurde fertiggestellt und für die Teilprogramme wurde ein Auswahlmenü entwickelt.
Damit lassen sich diese bequem starten und sind somit nicht als eigenständiges Programm lauffähig.
Das Modul fungiert nun auch als Zeitgeber für CAOS, in dem es die aktuelle Zeit und das Datum im
MS-DOS-Format (gleichzeitig auch das Format der Vinculum-Schaltkreise VNC1/VNC2) in den Speicherzellen
000Ch-000Fh ablegt. Dadurch werden Dateien, die auf einem USB-Medium, unter Zuhilfenahme eines M052, gespeichert
werden, mit einem gültigen Zeitstempel versehen, ohne daß es dazu einer D004/D008-Floppy-Disk-Basis bedarf.
Unterstützt wird das Ganze durch die neue Autostartfunktionalität von CAOS 4.8. Damit wird beim Kaltstart des
Rechners der M004-Zeitgeber automatisch aktiviert.
Sie können die Zeitgeberfunktion auf einem Foto betrachten, inklusive der M004-eigenen 7-Segment-Uhr.
EineErstellt: 17.05.2020
Weile hat es gedauert, bis das M004 sein schickes gelbes Gehäuse beziehen
durfte, denn ich hatte mich entschlossen, das Modul um eine Funktionalität zu erweitern, die zwar auf dem
Schaltplan und dem Layout schon vorgesehen ist, jedoch in dieser Art nicht umzusetzen war: Eine akustische
Alarmfunktion.
Der Alarm wird immer dann ausgelöst, wenn der Speicher für die Langzeitdatenerfassung voll ist, d.h. 72
Datensätze gespeichert sind. Dann ertönt in einem Abstand von 2 Minuten drei Mal ein zweiminütiges Sirenensignal.
Da das Signal mit der Sound-Anweisung von Bascom erzeugt wird, würde in diesen 2 Minuten der AVR "stillstehen".
Um das zu verhindern, wurde ein zweiter AVR - ein ATTiny85 - auf einer kleinen Patch-Platine installiert, welche
an dem Platz eingebaut ist, an dem ursprünglich der Lautsprecher vorgesehen war. Dieser Lautsprecher befindet sich
nun ebenfalls auf der kleinen Aufsteckplatine. Es hat ein wenig gedauert, bis die Alarmfunktion stabil
implementiert war, da der ATTiny85 doch etwas "eigen" ist.
Zur Abrundung der Modulfunktion ist nun noch vorgesehen, eine 4-stellige 7-Segment-Anzeige mit einer Blinkfunktion
zu integrieren. Diese soll dann aktiv sein und die Uhrzeit anzeigen, wenn kein LCD eingeschaltet ist.
FastErstellt: 20.12.2020
ein halbes Jahr ist vergangen, aber nun ist die separate Uhrzeitanzeige aufgebaut
und in das Gesamtsystem des M004 integriert. Ist keines der beiden LC-Displays eingeschaltet, dann wird auf
der 7-Segmentanzeige die Zeit dargestellt und im Sekundentakt blinkt dazu der Doppelpunkt zwischen den Stunden
und Minuten.
Der vorläufig krönende Abschluß dieses sehr interessanten Projektes ist das Buch zum Wettermodul.
Fortsetzung folgt ... irgendwann
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