Digitales Computerspiel

Im Rahmen der Unterrichtseinheit Information und Kommunikation wird im Technikunterricht ein digitales Computerspiel (Simple Simon) gebaut. Ziel des Spieles ist es, sich eine zufällig vorgegebene Tonfolge zu merken und diese möglichst fehlerfrei nachzuspielen.

Spielanleitung

 

Zu Beginn des Spiels wird eine beliebige Taste gedrückt. Daraufhin leuchtet eine zufällig ausgewählte Leuchtdiode kurz auf. Gleichzeitig wird ein Ton ausgegeben. Der Spieler muss nun diesen Ton durch Betätigen der entsprechende Taste nachspielen. Entspricht der gespielte Ton dem vorgegebenen Ton, so wird die Tonfolge wiederholt und ein weiterer Ton hinzugefügt. Der Spieler muss jeweils die komplette Tonfolge wiederholen. Das Spiel ist beendet, wenn ein falscher Ton eingeben wird. Nach 20 richtigen Tönen wird eine Melodie ausgegeben.

 

Zum Nachbau des Spiels können Schaltplan sowie eine Bestellformular für die Bauteile heruntergeladen werden.

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Schaltplan
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Bestückungsplan
Simon Bestückungsplan.pdf
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Platinenlayout
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Quellcode
Simon Quelllcode.pdf
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Hex-Datei
Software für den Mikrocontroller
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Bestellformular
Formular zur Bauteilebestellung bei Reichelt Elektronik
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Elektronischer Würfel

Der elektronische Würfel besteht aus 7 Leuchtdioden, die die Augen eines Würfels nachbilden. Die Ansteuerung übernimmt ein Mikrocontroller, der für diesen Zweck speziell programmiert wurde. Der Controller zählt jeweils von eins bis sechs. Im "Würfelbetrieb" läuft der Zähler so schnell, dass man die Würfelbilder nicht erkennen kann. Über eine Taste kann der Würfel gestoppt und das Ergebnis abgelesen werden.

 

Im Unterricht wird das Würfelprogramm erarbeitet, der Schaltplan entwickelt und der Würfel aufgebaut. Schalt- und Bestückungsplan können hier heruntergeladen werden.

 

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Schaltplan
Schaltplan zum elektronischen Würfel.
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Bestückungsplan
Bestückungsplan zum elektronischen Würfel.
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Messungen mit einem Oszilloskop

Ein Oszilloskop ist ein spezielles Messgerät, mit dem der zeitliche Verlauf einer Spannung gemessen werden kann. Dabei wird der Spannungsverlauf auf einem Bildschirm als Funktionsgraph dargestellt. Daurch ist es möglich, immer wiederkehrende periodische Signale oder schnelle elektrische Signalverläufe (z.B. Wechselspannungen oder Audiosignale) optisch darzustellen. Im folgenden Beispiel soll der Signalverlauf eines Martinshorns an einem Spielzeugauto analysiert werden. Bei dem hier eingesetzten Oszilloskop handelt es sich um ein digitales Speicheroszilloskop, bei dem die Spannungswerte zunächst in einen Speicher eingelesen und anschließend auf einem Notebook ausgegeben werden.

Auf dem Bildschirm ist der periodisch wechselnde Signalverlauf zu erkennen. Im Rhythmus des Blaulichtes wird ein hoher bzw. ein tiefer Ton ausgegeben. Auf dem Bildschirm erkennt man die unterschiedlichen Tonhöhen (Frequenzen) an der Breite (Periodendauer) des Rechtecksignals. Im Anschluss an die Schaltungsnalyse wird ein reales Martinshorn gebaut. Der Schaltplan für das Martinshorn kann hier heruntergeladen werden.

 

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Schaltplan
Martinshorn mit Wechselblinker und automatischer Abschaltung.
Schaltplan Martinshorn.pdf
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Zur Umsetzung des Schaltplans in einen realen Schaltungsaufbau kann die folgenden Vorlage verwendet werden.

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Aufbauplan
Vorlage für den Schaltungsaufbau.
Aufbauplan.pdf
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Logik-Signale verknüpfen

Logik-Signale sind binäre Signale, bei denen die Ausgangssignale vom Eingangszustand abhängig sind und in einem logischen Zusammenhang zueinander stehen. Im folgenden Beispiel soll die Beleuchtung eines Fahrzeugs abhängig von seinen Aktivitäten gesteuert werden. Fährt das Fahrzeug, so wird die Beleuchtung eingeschaltet. Ändert das Fahrzeug seine Fahrtrichtung, so wird ein Blinker aktiviert. Bleibt das Fahrzeug stehen, so wird die Warnblinkanlage eingeschaltet. 


Transistorschaltungen

In dieser Unterichtseinheit steht der Transistor als zentrales Halbleiterbauelement im Mittelpunkt. Aufbau und Funktionsweise eines Transistors werden erarbeitet. Mit unterschiedlichen Sensoren können Transistorschaltungen aufgebaut werden, die z. B. auf Wärme, Licht, Feuchtigkeit oder akustische Signale reagieren. Ein Beispiel für eine solche Schaltung zeigt die folgende Filmsequenz. Hier wird mit einem Feuerzeug eine Glühlampe "angezündet" und anschießend wieder "ausgeblasen".

Informationsmaterial zum Aufbau eines Transistors sowie das Datenblatt zu dem im Unterricht eingesetzten Transistortyp können hier heruntergeladen werden.

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Funktionsweise Transistor
Aufbau und Funktionsweise eines Bipolartransistors.
Bipolartransistor.pdf
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Transistordatenblatt
Transistordatenblatt.pdf
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