Aufgabe Vorschlag A - Aufgabe 2 - Mikrocontroller-Beschal… · Abitur Hessen Elektrotechnik LK 2022

Um sich im Thema Embedded Systems fortzubilden, haben Sie sich für Ihre Werkstatt zu Hause eine Grundausstattung an technischem Equipment, d. h. einen Mikrocontroller und Bauteile für die Peripherie, gekauft.

Ausgerechnet am Wochenende ist der digitale Multifunktionstimer ihres Terrariums ausgefallen. Dieser hat die Aufgabe für artgerechtes Klima im Terrarium zu sorgen. Dort sollte neben anderen wichtigen Klimafaktoren eine Luftfeuchtigkeit von durchschnittlich 55 % herrschen.

Sie besitzen einen Sensor, der die relative Luftfeuchte misst. Weiterhin finden Sie in Ihrer Werkstatt zwei LEDs (gelb, rot), Widerstände sowie einen Taster.

Sie beschließen unter Verwendung eines Mikrocontrollers eine Intervallsteuerung für Ihr Terrarium anzufertigen. Wenn die Luftfeuchtigkeit zu gering ist, soll eine Benebelungsanlage ein HIGH-Signal erhalten und somit eingeschaltet werden.

Material 4

Material 5

Programmcode

int Luftfeuchte = 12;

int Benebelung = 9;

int Taster = 7;

int AbfrageTaster;

void setup()

{

pinMode(Luftfeuchte, OUTPUT);

pinMode(Benebelung, OUTPUT);

pinMode(Taster, INPUT);

}

void loop()

{

digitalWrite(Luftfeuchte, HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(Luftfeuchte, LOW);

delay(1000);

AbfrageTaster = digitalRead(Taster);

if (AbfrageTaster == HIGH)

digitalWrite(Benebelung, HIGH);

else

digitalWrite(Benebelung, LOW);

} Material 6

Beschaltung des Mikrocontrollers

Material 7

Impuls-Zeit-Diagramm

2.1

In Material 4 ist der Aufbau eines Mikrocontrollers mithilfe eines vereinfachten Blockschaltbilds dargestellt. Beschreiben Sie die Funktion von zwei der dort grau abgebildeten Blöcke. Nennen Sie zwei Einsatzgebiete für Mikrocontroller. [6 BE]

2.2.1

Ergänzen Sie das in Material 6 dargestellte Blockschaltbild der Beschaltung des Mikrocontrollers mit den entsprechenden Bauteilen und berechnen Sie die für die Leuchtdioden notwendigen Vorwiderstände. [5 BE]

Hinweis: Bei den Leuchtdioden sind $U_F = 2\,\text{V}$ sowie $I_F = 10\,\text{mA}$ anzunehmen. Die digitale Ausgangsspannung ist mit $5\,\text{V}$ anzunehmen.

2.4

Ergänzen Sie den erforderlichen Pulldown-Widerstand in den Schaltplan in Material 5. Erklären Sie die Funktion, die er in der Schaltung erfüllt und erörtern Sie eine mögliche Alternative. Stellen Sie diese Alternative als Schaltung dar. [6 BE]