„On-Line“-Messungen mit dem Apple II im Apple-Pascal-System
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Der Einsatz von Computern in physikalischen Experimenten ermöglicht eine Vielzahl von Versuchen, die zuvor schwer messbar oder darstellbar waren. Besonders relevant sind nicht-periodische Experimente, die umfangreiche Auswertungen erfordern, zu schnell für Plotter und zu langsam für Oszilloskope sind oder viele Messungen in kurzer Zeit verlangen. In diesem Werk werden ausschließlich „On-Line“-Messungen und -auswertungen behandelt, wobei der Computer eine zentrale Rolle spielt, die über die Simulation physikalischer Probleme hinausgeht. Typische Beispiele umfassen den freien Fall, optische und akustische Einzelmessungen, Schwingungsversuche und Fahrbahnversuche. Experimente mit bereits elektrischen Signalen sind besonders geeignet, während mechanische Versuche zunächst ein elektrisches Signal erzeugen müssen. Alle Versuche werden, wo möglich, beispielhaft durchgerechnet und bieten eine Anleitung zur selbständigen Konzeption, Durchführung und Auswertung von Experimenten. Zu Beginn wird die Programmsteuerung über Menükarten erklärt, gefolgt von Experimenten aus verschiedenen physikalischen Bereichen. Die Versuche werden analysiert, und es werden häufig Differentialgleichungen verwendet. Anschließend erfolgt die Messung mit Angabe aller benötigten Parameter und der grafischen Auswertung. Analoge und digitale Messungen werden nicht nur durch die Hardware, sondern auch konzeptionell differenziert behandelt.
In diesem Buch wird die Hardware für ein serielles Interface mit dem ACIA 6551 und für einen Akustik-Koppler mit dem World-Chip Am 7910 beschrieben. Ein komplettes Pascal-Programm wird vorgestellt, das alle Anforderungen an eine Datenfernübertragung erfüllt. Für den Akustik-Koppler müssen die Bestimmungen der Deutschen Bundespost eingehalten werden; hierzu gibt es einen Anhang mit den postalischen Vorschriften. Die verwendeten Schaltungen sind einfach und für Bastler mit mittlerem Erfahrungsgrad geeignet. Die Programmiersprache ist hauptsächlich Pascal, ergänzt durch einen kleinen Teil Assembler, was den Vorteil hat, dass Programmteile wie Blöcke aneinandergereiht werden können. Pascal ist heute an Gymnasien weit verbreitet. Das verwendete Betriebssystem ist das Apple-Pascal-System, jedoch sind alle 6502-Rechner sowohl in Hardware als auch in Software kompatibel. Die Datenübertragung zwischen Mikrocomputern und zwischen „Micros“ und Großrechenanlagen wird zunehmend wichtiger, insbesondere für Schüler und Computerbesitzer in der „Provinz“. Dieses Buch bietet eine umfassende Anleitung mit einem seit einem Jahr erprobten Programm. Die serielle Schnittstelle kann zudem zur Ansteuerung von elektronischen Schreibmaschinen, Druckern oder Plottern verwendet werden, was jedoch nicht im Fokus dieses Buches steht.
Inhaltsverzeichnis1 Praktische Hinweise.2 Das Interface mit dem VIA 6522.3 Der Test des Interfaces.4 Zugriff auf physikalische Speicher im Pascal-Programm.4.1 Assembler-Programme.4.2 PEEK, POKE und KEYPR.5 Die parallele Schnittstelle als Ausgangsport.5.1 Die Register des VIA 6522.5.2 Ein Testgehäuse.5.3 Schalten von Relais und LEDs.5.4 Lauflicht.5.5 Ampel mit rot/gelb/grün und Linksabbieger.5.6 Der D/A-Wandler DAC 0800.5.7 Darstellung mathematischer Funktionen auf dem Oszilloskop.5.8 Zwei parallele Schnittstellen.5.9 Darstellung mathematischer Relationen auf dem Oszilloskop.5.10 Schriften auf dem Oszilloskop.5.11 Graphik auf dem Schulplotter.5.12 Ein „Low-Cost“-Plotter.6 Die parallele Schnittstelle als Eingangsport.6.1 Abfragen von Schaltern und LEDs.6.2 Eine externe Tastatur.6.3 Rechteckgenerator.6.4 Pulszähler.6.5 Interrupts.6.6 Frequenzzähler.6.7 Der A/D-Wandler ADC 0804.6.8 Analogrecorder mit Echtzeit-Messung.6.9 Anwendung des Analogrecorders.6.10 Morsen mit Textausgabe.7 Die parallele Schnittstelle als Ein- und Ausgangsport.7.1 Ein IC-Tester für 14-polige ICs.8 Das Multiplexen der parallelen Schnittstelle.8.1 Die Multiplexer SN 74150 und SN 74154.8.2 Ansteuern von Sieben-Segment-Anzeigen.8.3 Übernahme der Anzeige einer Digitaluhr.Ergänzende Bemerkungen.Literaturhinweise.Begriffserklärungen.Verzeichnis der Programme.Sachwortverzeichnis.