Autoren: Anderson, Peter SYI101-Gruppe1 Müller, Petra SYI101-Gruppe1 Sonderman, Xaver SYI101-Gruppe1. Hexor Systemanalyse

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1 Autoren: Anderson, Peter SYI101-Gruppe1 Müller, Petra SYI101-Gruppe1 Sonderman, Xaver SYI101-Gruppe1 Hexor Systemanalyse

2 Inhaltsverzeichnis 1 Abstract Auftragsanalyse Ist-Zustand Soll-Zustand Erforderliche Parameter zur Realisierung des Projektes Hardwareaufwand Softwareaufwand Auflistung von Hardware und Software Arbeitsplan Analyse der digitalen Ausgänge Programmlösung Programmbeschreibung Hauptprogramm Initialisierungsfunktion Initialisierung der USART-Schnittstelle Programmstruktur Kommentierter Quelltext Anlagen Begriffserklärung Eingangsfunktionskontrollprotokoll BGV A3- Prüfprotokoll Inbetriebnahmeprotokoll Übergabe-/ Einweisungsprotokoll Schaltpläne Literatur- und Quellenverzeichnis Erklärung...18 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1 Struktogramm Hauptprogramm...11 Abbildung 2 Programmablaufplan Hauptprogramm...11 Abbildung 3 Struktogramm Initialisierungsfunktion...12 Abbildung 4 Struktogramm USART-Schnittstelleninitialisierung...12

3 Änderungsübersicht Revision Datum geänderte Abschnitte Änderungsgrund

4 1 Abstract 1 Abstract Dieses Dokument ist aus verschiedenen technischen und sonstigen Dokumentationen zusammenmontiert worden, um einen beispielhafte technische Dokumentation zu zeigen. Dabei wurden wahllos Teile weggelassen um das Dokument übersichtlich zu halten. Ebenso stehen die verschiedenen Teile nicht unbedingt in einem Zusammenhang zueinander sonder sollen vielmehr ihre Verwendung 2 exemplarisch aufzeigen. 1 Ein Abstract ist eine prägnante Inhaltsangabe, ein Abriss ohne Interpretation und Wertung einer wissenschaftlichen Arbeit. In DIN 1426 wird das (oder auch der) Abstract als Kurzreferat zur Inhaltsangabe beschrieben. Die Definition des American National Standards Institute (ANSI) lautet: An abstract is defined as an abbreviated accurate representation of the contents of a document. ( Ein Abstract ist definiert als eine gekürzte präzise Darstellung des Inhalts eines Dokuments. (Quelle Wikipedia) 2 Hier wird nebenbei gleich einemal gezeigt, wie Fußnoten in einer technischen Dokumentation verwendet werden. Seite 4 von 18

5 2 Auftragsanalyse 2.1 Ist-Zustand Auftragsanalyse Gegeben ist ein komplettes System bestehend aus einer Mikrocontrollerbaugruppe (ATmega32-Board vom Typ LS 1B) und einer Funktionsbaugruppe zur Prozessüberwachung-Störungsmeldung (PÜS) Soll-Zustand Die PÜS verfügt über digitale Schaltaus- und Eingänge. Über die Eingänge soll der momentane Zustand der Belastung des Portalkrans abgefragt und ausgewertet werden. Dabei sind die Zustände Belastung normal bei Ruhe und Vorsicht Überlastung bei Alarm auf dem PC und dem auf dem ATmega32-Board integrierten LCD aus zu geben. Des Weiteren soll die jeweilige Meldegruppenadresse auch auf dem PC und dem LCD angezeigt werden. Der Zustand Alarm soll solange angezeigt werden, bis durch eine Taste die Meldung gelöscht wird. Des Weiteren soll beim Start des Systems ein Generalreset für die PÜS-Baugruppe erfolgen um die Zustände der Speicherelemente auf der Baugruppe zu löschen. 2.3 Erforderliche Parameter zur Realisierung des Projektes Hardwareaufwand Zur Realisierung des Projektes sind folgende Geräte bereit zu stellen. Als Grundlage dient ein IK-88/1-Baugruppenträger, welcher verwendet wird um die PÜS und die Mikrocontrollerbaugruppe auf zu nehmen. Dazu empfielt sich eine Adapterplatine um angeschlossene Baugruppen extern, für Messzwecke, verwenden zu können. Des weiteren wird ein PC benötigt. Auf dem PC werden die Dokumentation und die Protokolle angefertigt und das Programm, welches die softwaretechnische Lösung beinhaltet, geschrieben. Außerdem dient der PC dazu, dass der Mikrocontroller auf der ATmega32-Baugruppe programmiert werden kann. Überdies soll auf dem PC eine ständige Meldung über den Zustand der Belastung des Krans erfolgen. Dies wird über eine serielle Verbindungsleitung gelöst. Des weiteren wird ein Oszilloskop zum Messen bestimmter Frequenzen und ein digitales Multimeter zum Messen bestimmter Spannungen benötigt Softwareaufwand Zum Schreiben aller Dokumente wird das Textverarbeitungsprogramm Microsoft Word 2002, Version benötigt. Zur Programmierung des Programms, welches später auf den Mikrocontroller übertragen werden soll, wird das Seite 5 von 18

6 Auftragsanalyse Atmel AVR Studio 4, Version 4.14 benutzt. Dazu wird außerdem der C-Compiler WinAVR, Version , benötigt um den in C programmierten Quellcode in eine Objektdatei umzuwandeln. Um das geschriebene Programm auf den Mikrocontroller zu übertragen, findet das Programm PonyProg 2000, Version 2.07c Beta, Verwendung. Als Terminalprogramm zur Kommunikation zwischen der ATmega32-Baugruppe und dem PC dient das Programm PuTTY, Version 0.60 verwendet. Das erstellen von Struktogrammen wird mit dem Programm StruktEd, Version 0.99c realisiert. Seite 6 von 18

7 Auftragsanalyse Auflistung von Hardware und Software Lfd. Nr. Benötigte Hardware/Software Versionsnummer 1 IK-88/1-Baugruppenträger mit Stromversorgung 2 PC 4 PAP Designer StruktEd 0.99c Tabelle 1 Auflistung der Hard- und Software Seite 7 von 18

8 3 Arbeitsplan Arbeitsplan Lfd. Nr. Aufgabe Zeit in Stunden Material/ Hilfsmittel 1 Analyse und Dokumentation des Arbeitsauftrages 2 Aufbau der benötigten Geräte 3 Analyse der digitalen Ausgänge 4 Softwareplanung 5 Softwarerealisierung inklusive Testphasen 6 Eingangsfunktionskontrolle 7 Inbetriebnahme 8 Übergabe mit Datum Tabelle 2 Arbeitsplanung Seite 8 von 18

9 4 Analyse der digitalen Ausgänge Analyse der digitalen Ausgänge Wenn erforderlich Ausgang Pegel Zustand Funktion -X1-22c 5V/0V HIGH/ LOW Im HIGH-Zustand wird die Adresse der Meldegruppe 4 auf den Bus an Port B angelegt. -X1-23a 5V/0V HIGH/ LOW Im HIGH-Zustand wird die Adresse der Meldegruppe 3 auf den Bus an Port B angelegt. -X1-23c 5V/0V HIGH/ LOW Im HIGH-Zustand wird die Adresse der Meldegruppe 2 auf den Bus an Port B angelegt. -X1-24a 5V/0V HIGH/ LOW Im HIGH-Zustand wird die Adresse der Meldegruppe 1 auf den Bus an Port B angelegt. -X1-20c 5V/0V HIGH/ LOW Im HIGH-Zustand wird eine Kurzschlussmeldung auf den Bus an Port B angelegt -X1-21a 5V/0V HIGH/ LOW Im HIGH-Zustand wird eine Ruhezustandsmeldung auf den Bus an Port B angelegt -X1-21c 5V/0V HIGH/ LOW Im HIGH-Zustand wird die Auslösung einer Störmeldung auf den Bus an Port B angelegt -X1-22a 5V/0V HIGH/ LOW Im HIGH-Zustand wird eine Drahtbruchmeldung auf den Bus an Port B angelegt Tabelle 3: Funktion der digitalen Ausgänge der Prozessüberwachungsbaugruppe Seite 9 von 18

10 5 Programmlösung 5.1 Programmbeschreibung Programmlösung Das Programm zur Prozessüberwachung-Störungsmeldung wertet binäre Sensoren an Seilumlenkrollen eines Portalkrans auf Überlast aus. Liegt kein Alarmfall vor, wird auf dem PC und auf dem LC-Display eine Ruhemeldung ausgegeben. Die, den Meldegruppen entsprechenden, LEDs leuchten im Alarmfall auf der Baugruppe. Ebenfalls leuchtet die LED, welche den Alarmzustand anzeigt. Wird durch eine Meldegruppe ein Alarm ausgelöst, wird auf dem PC und auf dem LCD eine Alarmmeldung ausgegeben. Der Benutzer wird dann dazu aufgefordert, den Fehler zu beheben. Anschleißend soll der Benutzer durch einen Tastendruck auf die Taste X, egal ob groß oder klein, die Fehlerbehebung bestätigen. Wird die Aufforderung nicht mit X bestätigt wird der Benutzer solange aufgefordert die Taste zu drücken, bis er es ausführt. Wird der Fehler nicht behoben und trotzdem mit X bestätigt erfolgt die Fehlermeldung erneut. Einfaches Bestätigen ohne den Fehler zu beheben, ist somit nicht möglich. Wenn der Fehler behoben wurde, wird für kurze Zeit Fehler behoben auf dem PC ausgegeben und die, der Meldegruppe entsprechende, LED erlischt. Liegt der Fall vor, dass mehrere Meldegruppen Alarm ausgeben, wird die erste ausgewertete Meldegruppe angezeigt. Erst, wenn der Fehler behoben wurde, wird die zweite fehlermeldende Gruppe angezeigt. Nach der Fehlerbehebung zeigt das System wieder den Ruhezustand an und die LEDs sind erloschen. Seite 10 von 18

11 5.2 Hauptprogramm Programmlösung Abbildung 1 Struktogramm Hauptprogramm Abbildung 2 Programmablaufplan Hauptprogramm Seite 11 von 18

12 Programmlösung Im Hauptprogramm wird zunächst die Initialisierungsfunktion aufgerufen. Die folgende Endlosschleife sorgt dafür, dass die Auswertung der Lastzustände des Krans permanent neu durchlaufen wird. Als Bedingung für die Abfrage der Lastzustände wird die globale Variable alert_wait auf ihren Zustand abgefragt. Ist die Bedingungsprüfung wahr wird ein Generalreset durchgeführt. Danach wird die Auswertungsfunktion aufgerufen, welche den Zustand der Sensoren an den Seilumlenkrollen des Portalkrans abfragt. Wird die Eingangsbedingungsprüfung als nicht wahr identifiziert, liegt der Fall vor, dass ein Alarm ausgelöst wurde. Es wird eine Tastaturbestätigung gefordert, welche durch den Benutzer erfolgt. Wird ein bestimmter Wert über die Tastatur eingegeben, wird die Alarmmeldung zurückgesetzt und die Eingangsbedingungsprüfung wird erneut durchlaufen. 5.3 Initialisierungsfunktion Abbildung 3 Struktogramm Initialisierungsfunktion In dieser Funktion werden zunächst die benötigten Ports gesetzt. Port A und Port B werden auf Ausgabe und Port C auf Eingabe gesetzt. Anschließend erfolgen die Aufrufe der Initialisierungsfunktionen der USART-Schnittstelle und der Initialisierung des LC-Displays. 5.4 Initialisierung der USART-Schnittstelle Abbildung 4 Struktogramm USART-Schnittstelleninitialisierung Seite 12 von 18

13 5.5 Programmstruktur Programmlösung Funktionsname void main() Beschreibung Hauptprogramm void init() Initialisierungsroutine, Aufruf der USART- und LCD- Initialisierung void init_usart() void init_lcd() void confirmation() Initialisierung der USART-Schnittstelle zum Senden und Empfangen auf der seriellen Schnittstelle Initialisierung des LCD, Aufruf der einzelnen Unterfunktionen Eingabebestätigung durch den Benutzer abwarten Tabelle 4 Funktionen I/O-Port Betrieb Aufgabe A Ausgabe Rücksetzen der Speicherelemente der Baugruppe B Ausgabe Ansteuern des LCD C Eingabe Einlesen der Meldegruppen und Zustände D Eingabe/ Ausgabe Serielle Übertragung zum PC Tabelle 5 I/O-Ports Seite 13 von 18

14 5.6 Kommentierter Quelltext Programmlösung /* Autor: Max MusterA Datum: Versionsnr.: Übergabewerte: Port C, PinC0=Meldegruppe PinC1=Meldegruppe PinC2=Meldegruppe PinC3=Meldegruppe PinC5=Ausloesung Stoermeldung PinC6=Ruhemeldung Rückgabewerte: Port A,B,D Beschreibung: Dieses Programm dient zur Auswertung einer Baugruppe zur Prozessueberwachung. Diese Baugruppe analysiert den Zustand von bis zu vier Alarmmeldegruppen, welche an einem Portalkran angeschlossen sind, und den Belastungszustand ueberwachen sollen. Die Auswertung wird an einen PC und an ein LCD weitergeleitet */ //Einbinden benötigter Dateien #include <io.h> #include <util\delay.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <stdbool.h> //Funktionsprototypen void init(); void init_usart(); void init_lcd(); void clear_display(); void cursor_inc(); void function_set(); void display_control(); void start_text(); void move_cursor(); void reset(); void alert_send(int melder); void SendtoPC(char data[]); void SendtoLCD(char letter[]); unsigned char receivedata(); void auswertung(); void confirmation(); //Globale Variablen bool alert_wait=false; int wait=0; //Bedingungsvariable fuer Tastatureingabe //Variable zur einmaligen seriellen Ausgabe //Hauptfunktion Seite 14 von 18

15 Programmlösung int main (void) { init(); start_text(); while(1) { if(alert_wait==false) { reset(); auswertung(); } else { confirmation(); alert_wait=false; } //Aufruf der Initialisierungsfunktion //Endlosschleife //Pruefen der Bedingungsvariablen //Generalreset //Auswertung der Meldegruppen //Tastatureingabe durch Benutzer } } //Unterfunktionen void init() { DDRA = 255; DDRB = 255; DDRC = 0; //Port A auf Ausgabe setzen //Port B auf Ausgabe setzen //Port C auf Eingabe setzen } init_usart(); init_lcd(); void init_usart() { //Baudrate einstellen UBRRH = 0; UBRRL = 103; //TXD aktivieren UCSRB = (1<<RXEN 1 << TXEN); //Zeichenrahmen formatieren - 8 Datenbits, 1 Stoppbit, keine Parität } UCSRC = (1<<URSEL) (1<<UCSZ0) (1<<UCSZ1); //Generalreset zum Ruecksetzen der Speicherbausteine der Baugruppe void reset() { PORTA=0; //Reset _delay_ms(5); PORTA=255; //Reset aus } Seite 15 von 18

16 6 Anlagen 6.1 Begriffserklärung Anlagen Wenn erforderlicjh 6.2 Eingangsfunktionskontrollprotokoll Wenn erforderlich. 6.3 BGV A3- Prüfprotokoll Wenn erforderlich. 6.4 Inbetriebnahmeprotokoll Wenn erforderlich. 6.5 Übergabe-/ Einweisungsprotokoll Wenn erforderlich. 6.6 Schaltpläne Wenn erforderlich. Seite 16 von 18

17 7 Literatur- und Quellenverzeichnis Literatur- und Quellenverzeichnis [1] Tabellenbuch Informationselektronik Europaverlag [2] BASCOM Dokumentation, Firma Atmel [3] Herstellerunterlagen didaktischer Roboter HeXor II, Firma Stenzel [4] Handbuch der Java-Programmierung Guido Krüger [5] JAVA Dokumentation, Firma Sun Microsystems [6] Seite 17 von 18

18 8 Erklärung Erklärung Ich / wir versichere(n), dass ich / wir dieses Dokument selbstständig vorbereitet und bei der Anfertigung keine anderen, als die angegebenen Hilfsmittel und Quellen benutzt habe(n). Datum: (Datum der Abgabe) Anderson, Peter Müller, Petra Sonderman, Xaver (Unterschriften per Hand oder gescannt) Seite 18 von 18