22. Oktober 2016

Winterprojekt: selbstgebaute Digitaluhr

Wie wäre es mit einer gelbgebauten Digitaluhr? Die Segelsaison ist zu Ende. Es folgt die Jahreszeit der kurzen Tage. Nach einem herrlichen Absegeln darf feuchtes und kaltes Wetter gerne draußen bleiben. Drinnen kann ich mich nun mit anderen Dingen beschäftigen.
Segelboot im Oktober

Computer und Programmieren sind mein Beruf. Sie sind aber auch mein Hobby, wobei es nicht immer wilde virtuellen Welten sein müssen. Also zurück zu den Nullen und Einsen. Der Bau einer einfachen Digitaluhr wäre eine schöne Reminiszenz an meinen Einstieg in die Computerwelt,

Der Ursprung

Meine ersten Erfahrungen mit Computern, habe ich als junger Teen gemacht. Für 50 DM! erstand ich einen Sinclair ZX81. Der hatte immerhin 2 KB (in Worten: zwei Kilobyte) RAM-Speicher. Die Busleitungen der 8-Bit-CPU waren am Erweiterungsport verfügbar. Zwei statische Speicherchips mit ein paar Logikgatter und schon hatte dieser Computer ganze 16KB. Um das zu vergegenwärtigen : mein Handy hat einen Speicher von 16 GB. Das ist tausendmal mehr. Dabei ist es bereits drei Jahre alt.

Mit ein den “Peek”- und “Poke”-Befehlen aus dem Betriebs-Basic-Sprachsatz konnte mit ZX81 auch mal was angesteuert werden. Mit Steckboard oder Lochrasterplatinen und ein wenig Löten hatte ich einfach mal eine Experiment aufgebaut.Basismaterial für eine Digitaluhr

Der Spaß kehrt zurück

Kleine Computer für hardwarenahe Experimente gibt es wieder: die Mikrocontroller. Diese Chips vereinen alle Komponenten eines Computers und mehr auf einem Chip. Dieser benötigt nur noch eine Stromversorgung und los geht’s. Sie sind preiswert und steuern heute so mache Spül- oder Waschmaschine.

Für die Programmierung ist allerdings eine Programmierumgebung erforderlich und ein Programmer, der ein Programm auf den Chip transferiert. Das klingt nach mehr Zeit und Geld als man für kleine Experimente ausgeben mag.

Dieses Problem gab es auch mal ein einer italienischen Universität. Für Steuerungsaufgaben sollten Mikrocontroller eingesetzt werden. Die Studenten hatten allerdings keine Erfahrung mit Elektronik oder Programmierung.

Deshalb ersonnen kluge Köpfe eine standardisierte Umgebung, den Arduino und seine Entwicklungsumgebung. Der Arduino ist ein kleines Board mit Mikrocontroller, USB-Schnittstelle und Pfostenleisten. Die Pfostenleisten sind mit den die Mikrocontroller-Ein- und Ausgängen verknüpft. Über Sie ist die Außenwelt einfach und schnell mit dem Mikrocontroller verbunden. Dabei können diese Input-/Output-Verbindungen digitale und analoge Signale ausgeben und einlesen, wie es ein Programm vorgibt. Die Baupläne des Board und die Entwicklungsumgebung sind frei und kostenlos verfügbar. Diverse Hersteller vertreiben fertige Boards.

Über einen normalen USB-Anschluß ist der Arduino mit einem Computer verbunden. Die Entwicklungsumgebung überträgt darüber die Programme zum Arduino. Mit der Entwicklungsumgebung, die das Programmieren des Arduino wirklich kinderleicht macht, können Profis schnell Prototypen entwickeln. Oder aber Hobbyisten ein wenig experimentieren. Genau das habe ich vor.

Das Ziel – die selbstgebaute Digitaluhr

Der Arduino soll meine Basis für meine einfache Digitaluhr werden.

Im Hinterkopf habe ich ein Wecker. Die Uhr zeigt die Zeit an, ich muss sie stellen können und vielleicht bekommt sie auch eine Weckfunktion. Einige Besonderheiten möchte ich dabei schon haben. Die Ziffernanzeige soll blau sein. Das Standard-Rot gibt es ständig bei Anzeigen. Außerdem soll sie eine Spezialität meines derzeitigen Weckers haben: die Zeit soll beim stellen auch zurückdrehbar sein.

Der typische Wecker hat zwei Knöpfe für langsamen und schnellen Vorlauf. Beide drücken setzt die Uhr auf 0 Uhr. Meinem aktueller Wecker hat sowohl einen Vor- als auch einen Rücklauf. Um 23 Uhr ins Bett gehen und noch gerade den Wecker auf Winterzeit eine Stunde zurückdrehen? Mit dem Rücklauf ist das ganz einfach. Wie oft habe ich vorher neu ansetzen müssen, weil ich nicht zeitig genug von schnellen auf langsamen Vorlauf gewechselt bin?

Vielleicht wird mein Eigenbau meinen Wecker nicht ersetzen, aber eine Digitaluhr mit blauer Anzeige…. blau macht doch glücklich 😉

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