Lösung: Baue mit einem Fotowiderstand und einem Stellwiderstand einen Spannungsteiler so auf, daß die am Stellwiderstand abfallende Spannung bei hinreichend großem Lichteinfall auf den Fotowiderstand einen Transistor durchschaltet. Im Schaltkreis des Transistors soll eine

Leuchtdiode (mit Vorwiderstand) das Erreichen des Licht-Schwellwerts anzeigen.

Bild 5

Anmerkung: Auf den Spannungsteiler könnte verzichtet und die Basis des Transistors über den Fotowiderstand und einen in Reihe geschalteten Stellwiderstand direkt mit 5 V verbunden werden. Dann läßt sich die Empfindlichkeit der Anordnung aber nur eingeschränkt regulieren.

Teilaufgabe b: Entwickle die Steuerschaltung für eine automatische Blende mit Hilfe zweier unterschiedlich empfindlicher Lichtschranken.

Lösung: Verändere den Spannungsteiler so, daß die an ihm abfallende Spannung zwei Transistoren T1 und T2 durchzuschalten vermag. Mache einen Transistor (etwa T1) durch einen größeren Widerstand an der Basis unempfindlicher. Das Durchschalten der Transistoren ist dann so zu interpretieren:

Teilaufgabe c: Lass einen Motor bei zu geringer Lichtstärke im "Rechtslauf eine Blende oder ähnliches vor den Fotowiderstand fahren und bei zu großer Lichtstärke im "Linkslauf" zurückschieben.

Lösung: Verwende in den Lichtschranken statt der beiden Leuchtdioden zwei Relais und schalte mit diesen die Stromversorgung eines Gleichstrommotors so, daß er "rechts herum" läuft, wenn die Lichtstärke unterhalb des eingestellten Bereichs liegt, und "links herum", wenn sie oberhalb liegt.

Zur Steuerung des Motors sind die Relais etwas anders zu beschalten als in Aufgabe 1. Das zeigt bereits ein Vergleich der Tabellen. Will man die in 4 entwickelte Schaltung beibehalten, so ist das bei T1l (oder T2) vorliegende Schaltsignal mit Hilfe eines dritten Transistors zu invertieren. Eine andere Möglichkeit wäre, im Schaltkreis eines Relais die Polung zu verändern.

Bild 6

Hinweise:

1. Wenn der Transistor ein Relais ausschaltet, entsteht beim Zusammenbrechen des Magnetfeldes der Spule eine Induktionsspannung mit einer zur Versorgungsspannung umgekehrten Polarität, die den Transistor zerstören kann. Deshalb sollte bei empfindlichen Transistoren eine Schutzdiode so angebracht werden, daß diese Induktionsspannung über sie kurzgeschlossen wird.

2. Da die Bewegung der Blende langsam verlaufen muß, wird zu dem Motor ein Getriebe benötigt, um die Drehzahl herabzusetzen.

3 Schalten mit Digitalelektronik

Voraussetzung: Transistor als Schalter.

Themen: Regeln, Informationsverarbeitung durch eine logische Schaltung, Speicher (unter Verwendung von Transistoren).

Aufgabe: In einem Topf soll die Wasserhöhe zwischen zwei Marken A (oben) und B (unten) gehalten werden.

Vorüberlegung: Es wird ausgenutzt, daß Wasser schwach leitend ist. An den Punkten A und B werden offene Kontakte angebracht. Ein Ende eines solchen Schalters ist mit der 0 V-Leiste der Spannungsquelle verbunden, das andere über einen Widerstand mit der 5 V-Leiste. An einem Kontakt A, B liegen 0 V an, wenn der Kontakt über das leitende Wasser geschlossen ist, sonst 5 V.

Bild 7

Zunächst wird geklärt, unter welchen Umständen Wasser nachgefüllt werden muß. Klicke

*) Wenn der Topf leer ist und B offen, soll die Pumpe eingeschaltet werden. Sobald Wasser einfließt, wird B geschlossen, und dennoch soll die Pumpe unverändert eingeschaltet bleiben, bis das Wasser den Kontakt A erreicht. Umgekehrt: Wenn der Topf geleert wird, und A plötzlich offen ist, soll die Pumpe unverändert ausgeschaltet bleiben, bis der Wasserstand unter den Kontakt B fällt. Die Schaltung muss "sich merken", dass die Pumpe längere Zeit eingeschaltet bzw. ausgeschaltet bleiben soll.

Es wird also ein Speicher benötigt, der über Kontakt B gesetzt und über Kontakt A zurückgesetzt wird.
Gebräuchliche Speicher ändern ihren Zustand, wenn ein Eingang den Wert 0 und der andere den 1 hat (oder umgekehrt). Wenn beide Eingänge auf 1 sind, bleibt der Zustand des Speichers unverändert. Damit ein solcher Speicher benutzt werden kann, soll das von B kommende Signal umgedreht (invertiert) werden. (1 steht für 5 V, 0 für 0 V)

Lösung: Klicke, um die verschiedenen Zustände zu veranschaulichen.

Bild 8

Anmerkungen:

• Der Ausgang des Speichers steuert (über einen Transistor) ein Relais, in dessen Schaltkreis die Pumpe liegt.
• Der Speicherausgang wird nicht direkt an das Relais geführt, weil er eventuell den nötigen Strom nicht liefern kann.
• Parallel zum Relais wird ein Gleichrichter geschaltet, weil das Relais beim Ausschalten eventuelle eine starken Induktionsstrom liefert, wenn das Magnetfeld zusammenfällt.

Der Speicher muss noch entwickelt werden (folgende Teilaufgabe).

Teilaufgabe a (Speicher/Flipflop/Kippglied): Entwickle unter Verwendung von Transistoren einen Speicher, der über einen Eingang gesetzt und über einen anderen zurückgesetzt wird.

Anmerkung: Das wurde in Aufgabe 2a mit Hilfe eines Relais gelöst. Die Problemlösung läßt sich leider wegen der andersartigen Beschaltung eines Transistors ("Schalt-" und "Arbeitskreis" liegen über den Emitter gemeinsam an 0 V) nicht übertragen.

Lösung: Der Speicher soll mit Hilfe von vier Transistoren aufgebaut werden. Zwar sind weniger aufwendige Schaltungen bekannt, jedoch führt die hier vorgestellte unmittelbar zum Aufbau eines Speichers mit zwei NAND-Gattern.

1. Schritt: Je nach Schalterstellung von A schaltet der Transistor T1 durch oder nicht:

Bild 9

Klicke

Es ist Q = A. Die Schaltung kehrt als Inverter das Signal A um.

2. Schritt: Wenn A wieder geöffnet wird, sollen bei Q weiterhin 5 V anliegen. Dazu muß die Verbindung von Q zur 0 V-Schiene unterbrochen bleiben. In diese Strecke wird ein weiterer Transistor T2 eingebracht, dessen Schaltkreis geöffnet wird, wenn bei Q (wenn auch nur kurzzeitig) 5 V liegen, und so den Zustand von Q festschreibt. Dazu muss an die Basis von T2 der mit Hilfe eines weiteren Transistors T3 invertierte Wert von Q angelegt wird (Bild 10). Diese Rückkopplung bewirkt das "Erinnern".

Bild 10

3. Schritt: Um den Speicher wieder zurückzusetzen, wird auch zu T3 ein Transistor T4 in Reihe geschaltet, dessen Schaltkreis durch Schließen eines Schalters B geöffnet werden kann. Dadurch gelangen an Q' wieder 5 V und T2 schaltet durch. Bei Q liegen wieder 0 V an, T3 sperrt und bei Q' liegen fortan 5 V vor. Es wird erkennbar, daß die Schaltung (anders als der Speicher in Aufgabe 1) symmetrisch ist und Q und Q' immer zueinander invertiert sind. Setzen und Zurücksetzen erfolgen durch kurzzeitiges Verbinden des Setzeingangs A bzw. des Rücksetzeingangs B mit der 0 V-Schiene (Bild 10).

Bild 11

4. Schritt: In der Schaltung sind zwei NAND-Gatter erkennbar. Mit Hilfe des IC 7400 (mit 4 NANDs) lassen sich also leicht zwei derartige Speicher aufbauen.

Bild 12

Ergänzung: Im IC 7400 sind 4 NANDs realisiert. Damit kann man also zwei solcher RS-Speicher verwirklichen, die gesetzt werden, wenn S auf 0 geht, und rückgesetzt, wenn R auf 0 geht. Beides also bei fallender Flanke .
In machen Schaltungen möchte man den Speicher aber mit steigender Flanke steuern. Ein solcher RS-Speicher kann mit dem IC 7400 gebaut werden, indem man die Eingänge S und R mit zwei der eingebauten NANDs realisiert

Bild 13

Teilaufgabe b: Baue die Schaltung auf.

4 Zählen mit Digitaltechnik

Voraussetzung: Lichtschranke, RS-Kippglied, Kondensator als "Ladungsspeicher".

Themen: taktgesteuerte Schaltungen, elektronischer Zähler.

Aufgabe: Entwickle eine Schaltung, die Gegenstände zählt, die an einer Lichtschranke vorbei laufen. Erweiterung im Zusammenhang mit Fischer-Technik: Jeweils vier auf einem Förderband ankommende Teile sollen in die auf einem zweiten Förderband bewegten Kästen aufgenommen werden.

Problemanalyse: Die Lichtschranke liefert beim Passieren eines Gegenstandes einen Taktimpuls (von 0 V auf 5 V ansteigend und wieder auf 0 V fallend). Diese Taktimpulse sollen elektronisch gezählt werden.

Teilaufgabe a (Binärzähler): Entwickle einen Binärzähler.

Vorüberlegung: Zunächst wird die Funktion eines Dualzählers beschrieben (duale Zahlendarstellung, Stellenwert, Zählvorgang als "Taktübergabe" an die nächste Stelle). Der Dualzähler besitzt einen Takteingang und für jede Dualstelle einen Ausgang. Jede Dualstelle wird durch ein (im Aufbau noch unbekanntes) T-Kippglied realisiert. Der Zustand des T-Kippglieds soll sich bei jeder fallenden Flanke am Takteingang ändern.

Bild 14

Lösung: Das T-Kippglied enthält einen Speicher, der mit zwei NANDs aufgebaut werden kann. Es wird gesetzt (Q=1), wenn der obere Eingang auf 0 und der untere Eingang auf 1 geht.

Bild 15a

Nun ist Q=1 und Q=0. Wenn also Q an den unteren Eingang und Q an den oberen Eingang gelegt wird, wird der Speicher zurückgesetzt werden: Q=0 und Q=1.
Dann liegt am oberen Eingang 1 und am untern 0. Der Speicher wird zurückgesetzt.
So kippt der Speicher unsichtbar schnell hin und her.

Bild 15b

Die hinzugefügten Rückleitungen dürfen nicht permanent erfolgen. Deshalb werden zwei UND zwischengeschaltet, die den Durchgang blockieren, solange das Steuersignal T gleich 0 ist.

Bild 15c

Es ist aber unmöglich, dieses Steuersignal T (Takt) genau so lange von 0 auf 1 zu legen, daß der Speicher genau einmal kippt. Die Lösung bringt ein vorgeschalteter Speicher, der Q und Q' zwischenspeichert und erst dann an den zweiten Speicher weiterleitet, wenn dieser bereits wieder sperrt. Das wird durch einen Inverter erreicht.
Nun erfolgt das Kippen in zwei Phasen: Bei positiver Taktflanke (0 auf 1) kippt das vorgeschaltete Speicher durch Übernahme der vertauschten Werte des hinteren Speichers. Erst bei fallender Taktflanke (1 auf 0) übernimmt das hintere Flipflop die Werte des vorderen und kippt nun also auch.

Bild 15d

Die Schaltung beschreibt also ein T-Kippglied, dessen Ausgänge bei jeder fallenden Flanke kippen.

Zum Unterrichtsablauf: Funktion und Aufbau der Module werden im Klassenverband - mit Unterstützung des Lehrers - erarbeitet. Je nach vorhandener Zeit realisieren die Schüler einzelne Zwischenergebnisse oder festigen ihr Verständnis durch das Aufzeichnen von Zeitablaufdiagrammen.

Teilaufgabe b (Entprellung): Die Lichtschranke kann so empfindlich sein, daß kleine Lichtschwankungen beim Übergang von Licht zu Schatten (oder umgekehrt) mehrere kurze Impulse auslösen und folglich zu viele Impulse an den Zähler geführt werden. Die Schaltung ist so zu verändern, daß sie "träger" reagiert.

Lösung: Der Takteingang des Zählers wird über einen Widerstand mit dem Ausgang der Lichtschranke und zusätzlich über einen Kondensator mit 0 V verbunden (Polung des Kondensators beachten!). Liefert die Lichtschranke nun an ihrem Ausgang 5 V, so lädt sich der Kondensator auf - je nach Größe des zwischengeschalteten Widerstandes unterschiedlich schnell. Während des Ladevorgangs steigt sie Spannung am Plus-Pol des Kondensators (und zugleich am Takteingang des Zählers) langsam an. Erst wenn diese Spannung einen gewisse Größe erreicht hat, wird eine ansteigende Flanke erkannt: Der Takt geht von 0 auf 1.
Weitere kurz aufeinanderfolgende Störimpulse der Lichtschranke verändern den Ladezustand des Kondensators kaum. Die am Zähler anliegende Spannung verändert sich langsam, sie ist durch das RC-Glied geglättet worden.

Bild 16

Teilaufgabe c Wenn der Zähler die Zahl 4 (dual 0100) erreicht, soll ein Motor eingeschaltet werden, der das zweite Förderband in Bewegung setzt. Das zweite Förderband soll stoppen, wenn der nächste Kasten unter dem ersten Förderband, von dem die Klötze fallen, steht.

Problemanalyse: Wenn das dritte Bit (Q3) des Zählers kippt, wird ein Speicher gesetzt, dessen Ausgang über ein Relais den Motor für das zweite Förderband steuert. Dieser Speicher wird über eine zweite Lichtschranke, die den nächsten ankommenden Kasten erfaßt, wieder zurückgesetzt, wodurch der Motor abgeschaltet wird. Wenn Q3 auf 1 geht, müssen zudem alle Bits des Zählers in den Ausgangszustand 0 zurückgesetzt werden.

Lösung: Schwierig gestaltet sich das Abschalten des Motors, weil der fortzubewegende Kasten zunächst noch die Schranke unterbricht. Der Speicher, der den Motor steuert, kann also nicht einfach dann zurückgesetzt werden, wenn die Lichtschranke das Signal 1 liefert, sondern erst wenn das Signal von 0 auf 1 geht. Um diese Flanke zu erkennen, wird ein weiterer Speicher benötigt, der durch den kurzzeitigen Taktimpuls von Bit Q3 des Zählers gesetzt und durch das 0-Signal der Lichtschranke zurückgesetzt wird. Der Motor wird abgeschaltet, sobald die Lichtschranke das Signal 1 und der Hilfsspeicher das Signal 0 liefert.

Bild 17a

Bild 17b

5 Messen mit Digitalelektronik

Voraussetzung für Lösung 1: Schalten mit Relais,

Voraussetzung für Lösung 2: Lichtschranke (nach 4.1), RS-Kippglied (nach 4.3), Dualzähler (nach 4.4), UND-Schaltung (möglichst mit IC).

Themen: Zerlegen eines komplexen Problems in Teilprobleme, unterschiedliche Lösungswege (z.B. elektromechanisch oder digitalelektronisch) und deren Abwägung, Zusammenspiel mehrerer Module in einem Ganzen.

Aufgabe: Um ein Weg-Zeit-Diagramm aufstellen zu können, soll eine Meßeinrichtung entworfen und gebaut werden. Mit deren Hilfe soll die Zeit gemessen werden, die ein Fahrzeug benötigt, um eine bestimmte geradlinige Strecke zurückzulegen.

Problemanalyse: An den beiden Endpunkten der Meßstrecke werden Schranken aufgestellt. Wenn das Fahrzeug den ersten Meßpunkt erreicht, wird eine Uhr in Gang gesetzt, und wenn das Fahrzeug den zweiten Meßpunkt erreicht, wird sie wieder angehalten.

Es ergeben sich folgende Fragen:

a) Welche Information gelangt von einem Meßpunkt zur Uhr?

b) Wie wird aus den von den Meßpunkten eingehenden Informationen "Fahrzeug erreicht den Anfangspunkt" und "Fahrzeug erreicht den Endpunkt" die Information "Uhr lauft"?

c) Wie ist die Uhr aufgebaut?

Lösung 1 (elektromechanisch):

zu a: Das Fahrzeug öffnet an jedem Meßpunkt einen Schalter.

zu b: Die Uhr läuft, wenn Schalter A geöffnet und Schalter B (noch) geschlossen ist. Da eine UND-Schaltung als Reihenschaltung leicht zu realisieren ist, wird man den Zustand von Schalter A über ein Relais invertieren und die Uhr in dessen Ruhestromkreis in Reihe mit Schalter B einbauen. "Uhr läuft" entspricht dann der Aussage NICHT ("A geschlossen") UND ("B geschlossen").

zu c: Als Uhr wird ein Gleichstrommotor verwendet, der vorübergehend eingeschaltet wird, und dessen Umdrehungszahl ein Maß für die Zeit ist. Mit Hilfe eines Getriebes läßt sich die Drehzahl herabsetzen.

Bild 18

Lösung 2 (digitalelektronisch):

zu a. An jedem Meßpunkt wird durch eine Lichtschranke ein kurzer elektrischer Impuls ausgelöst. Da Im Normalfall Licht auf die Fotowiderstände fällt, wird die Anwesenheit des Fahrzeugs durch einen vorübergehenden Spannungsanstieg am Kollektor des entsprechenden Schalttransistors angezeigt.

zu b: Die Uhr soll laufen, wenn Impuls A bereits eingegangen, Impuls B aber noch nicht eingegangen ist. In diesem Fall muß eine Information (nämlich "A ist eingegangen") festgehalten und durch eine zweite Information ("B ist eingegangen") wieder gelöscht werden.

zu c: Als Uhr wird ein Dualzähler verwendet, der für die Dauer der

Messung die Anzahl der Taktimpulse zählt, die an seinem Takteingang eingehen. Der Taktgeber muß möglichst gleichmäßig mit einer bekannten Frequenz arbeiten (Bild 19).

Bild 19

Folgende Teilprobleme sind zu lösen:
a) Wie baut man eine Lichtschranke?
b) Wie baut man ein Speicherglied, das gesetzt und zurückgesetzt werden kann?
c) Wie baut man einen Taktgeber?
d) Wie baut man einen Zähler?
e) Wie kann man die Taktimpulse sperren?

Diese Fragen können nicht alle in einer Unterrichtseinheit beantwortet werden. Lichtschranke, Speicher und Zähler wurden hier beispielsweise in den vorangehenden Abschnitten eingeführt. Mit diesen Vorkenntnissen können die Schüler den Grobentwurf der Schaltung selbständig erarbeiten. Einzelne Module (etwa den Dualzähler oder den Taktgeber), deren Funktion in der Schaltung klar erkennbar sind, können auch als "black box" eingeführt oder nur modellhaft dargestellt werden (z.B. ein Dualzähler nur mit zwei Bit oder ein selbstunterbrechendes Relais als Taktgeber).

Die Lösung der Teilprobleme a), b) und d) wurde bereits beschrieben.

Teilproblem e) erfordert die Verwendung eines UND-Gatters. Von mehreren Möglichkeiten wird für Teilproblem d) eine Lösung gewählt, die auf physikalische Grundlagen zurückgreift.

Die Lösung eines neuen Problems (hier Frage d) sollte von allen Schülergruppen realisiert werden. Für den Zusammenbau der bereits bekannten Schaltungen kann eine Arbeitsteilung vorgenommen werden, so daß schließlich ein oder zwei Gesamtschaltungen verwirklicht werden.

Teilaufgabe c (Taktgeber): Entwickle einen Taktgeber.

Lösung: Als sich regelmäßig veränderndes Signal bietet sich die Wechselspannung (etwa 6V) einer herkömmlichen Spannungsquelle an. Allerdings muß sie an die Schaltung angepaßt werden, da die am Takteingang des Dualzählers anliegende Spannung im Bereich 0 V bis +5 V liegen und möglichst steil von 0 V auf 5 V gehen muß und umgekehrt. Der negative Teil der Spannungskurve kann mit Hilfe einer Diode abgeschnitten werden. Die Anpassung der Spannung (6V an 5 V) und die Vergrößerung der Steilheit der Taktflanken erfolgt über einen Transistor.

Bild 20

Anmerkung: Diese Lösung ist zwar nicht üblich, sie ist aber ohne großen Zeitaufwand realisierbar und leicht verständlich. In Bild 20 wird der Taktgeber durch eine astabile Kippschaltung realisiert.

Teilaufgabe e (Torschaltung): Um ein Signal in Abhängigkeit von einem anderen Signal durchzuschalten bzw. nicht durchzuschalten, bedarf es nur eines UND-Gatters. Wenn das den Schülern noch nicht bekannt ist, wird man die UND-Schaltung mit drei Transistoren als NOT (A NAND B) realisieren.

Gesamtlösung:

In der Gesamtschaltung zur Zeitmessung wird der Aufbau der Experimentierplatten berücksichtigt (Bild 20).

Es werden 3 Platten benötigt. Auf der oberen befindet sich die Signalerkennung, auf der mittleren der Taktgeber (mit "Zerhackung" des Ausgangssignals), auf der unteren der Zähler. Die Platten können von verschiedenen Gruppen aufgebaut und getestet werden.

Bild 21

Möglichst sollten beide Problemlösungen, die elektromechanische und die digitalelektronische, realisiert werden. Die Vorteile der elektronischen Schaltung können dann herausgearbeitet werden:

• Da keine Massen bewegt werden, treten keine Beschleunigungskräfte (und damit Energieverluste) auf.
• Die Schaltgeschwindigkeit ist dementsprechend größer.
• Die Bauteile sind (wesentlich) kleiner.
• Der Energieverbrauch der Meßanordnung ist (wesentlich) geringer.

6 Messen mit Computereinsatz

Voraussetzung: Lichtschranke (nach 4.1), RS-Kippglied (nach 4.3).

Themen: Schnittstelle zwischen Rechner und Peripherie, Meßwerterfassung mit einem Computer, Software-Lösungen, Auswertung von Meßwerten.

Aufgabe: Die von einem Fahrzeug benötigte Zeit, um eine bestimmte, geradlinige Strecke zu durchfahren, soll mit Hilfe eines Rechners ermittelt werden.

Problemanalyse: Wie in 4.5 wird die Strecke von zwei Lichtschranken abgesteckt, deren Spannungsimpulse einen Speicherbaustein setzen bzw. rücksetzen. Der Ausgang des Speichers wird über ein Interface einem Rechner zugeführt. Der Rechner fragt den Zustand des Speichers regelmäßig ab. Sobald ein H-Signal vorliegt, werden die Abfragen mitgezählt. Wenn der Speicher wieder das Signal L liefert, wird dieser Zählvorgang abgebrochen und die Anzahl der Abfragen während des Zählvorgangs ausgegeben. Diese Zahl ist ein Maß für die zu messende Zeit.

In der Regel wird kein Interface zur Verfügung stehen. Im folgenden wird gezeigt, wie die Dateneingabe beim APPLE II über den Game-Port erfolgen kann. Beim Aufbau der Schaltung muß mit größter Sorgfalt vorgegangen werden, da eine Fehlschaltung (insbesondere bei Verwendung einer externen Stromquelle) den Rechner beschädigen kann. Für eine Gruppenarbeit ist diese Schaltung also nicht geeignet. Schaltungsentwurf und Aufbau können aber durch Beiträge einzelner Schüler erarbeitet, realisiert, vorgetragen und vorgeführt werden.

Teilaufgabe a: Es ist ein Interface für die Eingabe eines TTL-Signals über den Game-Port des APPLE II zu entwickeln.

Lösung: Pushbutton 0 (PBO) ist ein Standard-TTL-Eingang, der unter der Adresse $C061 hexadezimal (49249 dezimal, entsprechend -16287) abgefragt werden kann. Wenn der unter dieser Adresse abgelegte Wert größer als 127 ist, liegen +5 V an diesem Anschluß, sonst 0 V. PBO wird über einen hohen Widerstand (4,7 kΩ) mit der +5 V-Leitung des Rechners und über einen Transistor mit der 0 V-Leitung verbunden. Der Steuerkreis des Transistors wird nach außen geführt. Die 0 V-Leitung der externen Spannungsquelle wird mit der des Rechners (und damit mit dem Emitter des Transistors) verbunden. Die Basis des Transistors wird über einen hohen Widerstand (10 k&Omega) an das externe TTL-Signal (0 V bzw. +5 V) geführt.

Bild 22

Auf keinen Fall darf die externe 5 V-Leitung an den Game-Port gelegt werden.
Man verwendet deshalb möglichst zwei Experimentierplatten:

Bild 23

Teilaufgabe b: Es ist ein Programm zu entwickeln, das regelmäßig den Pushbutton des Game-Ports abfragt, solange mitzahlt bis (erstmalig) das Signal H vorliegt und schließlich die Anzahl ausgibt.

Lösung: Zunächst wird die Programmstruktur beschrieben.

Setze den Zähler auf den Wert 0. Solange der Wert unter Adresse $C061 < 128 ist, warte. Wiederhole Erhöhe den Zähler um 1 bis der Wert unter Adresse $C061 < 128 ist. Gib den Wert des Zählers aus.

Im folgenden LOGO-Programm wird die Funktion KNOPF 0 benutzt, die den Wert "WAHR liefert, wenn an PBO das Signal H liegt, sonst den Wert "FALSCH. Das Programm wird durch den Befehl MESSUNG gestartet.

Mit Hilfe des APPLE-Monitors kann das Programm auch im 6502-Assembler-Code geschrieben werden. Dazu betätigt man mehrmals die RESET-Taste, bis am Zeilenanfang ein Stern erscheint. Dann wird der Code einschließlich der Leerzeichen (ohne den hier vollzogenen Zeilenumbruch) eingegeben.

300: A9 00 85 00 85 01 AD 61 CO 2A 90 FA 20 DD FB 18 A9 01 65 00 85 00 A9 00 65 01 85 01 AD 61 CO 2A B0 ED 20 DD FB A5 01 20 DA FD A5 00 20 DA FD 20 8E FD 60

Die ENTER-Taste darf erst zum Schluß betätigt werden. Anschließend ist das Programm, beginnend unter Speicheradresse $0300, abgespeichert.

Mit Eingabe *300.331↵ wird das Programm kompakt angezeigt.

0300- A9 00 85 00 85 01 AD 61 0308- CO 2A 90 FA 20 DD FB 18 0310- A9 01 65 00 85 00 A9 00 0318- 65 01 85 01 AD 61 CO 2A 0320- B0 ED 20 DD FB A5 01 20 0328- DA FD A5 00 20 DA FD 20 0330- 8E FD 60

Nun kann man 300L eingeben und die RETURN-Taste drücken. Es erscheint das Programm in hexadezimaler und disassemblierter Form.

Die letzten Programmzeilen erhält man auf dem Bildschirm erst durch nochmalige Eingabe von L mit anschließendem RETURN. A ist der acht Bit fassende Akkumulator. C ist das Carry-Bit, dessen Wert bei der Addition grundsätzlich an der Einerstelle addiert wird und das anschließend den Übertrag aufnimmt. Ein vorangestelltes Dollarzeichen kennzeichnet eine Hexadezimalzahl, durch das Nummerzeichen (#) werden Konstante von Speicheradressen unterschieden. Die ersten beiden Stellen (hexadezimal) der interessierenden Anzahl sind unter der Adresse $00 abgelegt, die letzten beiden unter Adresse $01. Am Ende de Programms werden die beiden Bytes nacheinander in den Akkumulator geladen und durch das im ROM des Computers unter Adresse $FDDA beginnende Unterprogramm in hexadezimaler Form ausgegeben.

Das Programm wird durch Eingabe von 300G gestartet. Ein Vergleich der durch dieses Assembler-Programm ermittelten Meßergebnisse mit denen des LOGO-Programms läßt eine wesentlich größere Auflösung (mehr Abfragen pro Zeiteinheit) erkennen. Eine Auswertung der Meßwerte (Umrechnung in eine übliche Zeiteinheit, mehrmalige Messung mit Mittelwertbildung usw.) kann sich anschließen.