LED-Lauflichter und Logikanalysator
von Hermann Nieder
Die beiden abgebildeten kleinen Projekte lassen sich z. B. zusammen mit der Steuerplatine betreiben, die im Lernpaket Modellbahn
enthalten ist. Der Mikrocontroller auf ihr stellt die für die
Funktion der elektronischen Schaltungen benötigten digitalen
Signale an PA0..PA3 zur Verfügung, wenn man mit einer
Kontaktbrücke das Steuerprogramm 3 auswählt.
Bei
dem Projekt links im Bild sind zuerst die grünen
Leuchtdioden nacheinander kurzzeitig im Uhrzeigersinn
eingeschaltet, dann die 8 gelben Exemplare usw. Bei dem Projekt
rechts im Bild leuchten die 16 roten Leuchtdioden
fortwährend nacheinander im Uhrzeigersinn kurzeitig auf. Die
Taktfrequenz der Lauflichtschaltungen lässt sich in einem
bestimmten Bereich mit einem Trimmpotenziometer auf der Steuerplatine
einstellen.
Ein 8-Kanal-Logikanalysator
Da der
PC in meinem Hobbyraum noch eine serielle Schnittstelle besitzt, hatte
ich vor dem Entwurf der beiden Schaltungen für die
oben abgebildeten Projekte zuerst noch die folgende aufgebaut.
Sie
hat Platz auf einem kleinen Steckboard. Der Baustein 74LS157
enthält vier „elektronische Wechselschalter“,
die gleichzeitig alle Eingangssignale „A“ an
die entsprechenden „Y-Ausgänge durchschalten“,
wenn die Transistorstufe mit T1 (BC547B o. ä.), die als Inverter
dient, über das Signal DTR durchgesteuert wird, also an seinem
Ausgang sich L-Pegel einstellt. Ist T1 gesperrt, werden alle
Signale an den Eingängen „B“ an die entsprechenden
Ausgänge „Y“ weitergeleitet. Die Leuchtdiode LED1
dient als Betriebsanzeige.
Im
Bild ist gerade die Platine aus dem Lernpaket Modellbahn mit den
Ausgangssignalen PA0..PA7 (L1..L8) an die Eingänge eines
74LS157 angeschlossen, der seine Betriebsspannung ebenfalls von
ihr erhält. Auf der Eingangsseite des 5V-Spannungsreglers ist eine
9-V- Blockbatterie angeschlossen. Die vier Ausgänge des
Bausteins 74LS157 mit vier 2 zu 1 Datenselektoren (Multiplexern) sind
mit den Pins CTS, DCD, DSR und RI einer ELEXS-Platine verbunden, auf
der das Signal am Anschluss DTR per Programm umgeschaltet wird. Auf
diese Weise ist es möglich, dass „ fast gleichzeitig“
acht digitale Signale eingelesen werden können, um deren zeitliche
Verläufe z. B. in einem Windows-Programm
darzustellen.
Ausgehend
von einem 1-Kanal-Logikanalysator-Programm von Burkhard Kainka
erstellte ich ein Programm in Visual Basic 5, das acht zeitliche
Verläufe von digitalen Signalen farbig darzustellen erlaubt, wie
dies auf dem abgebildeten Screenshot zu erkennen ist. Die für den
Lauf des Programms in Visual Basic 5 notwendige
Funktionsbibliothek RSCOM.DLL
kann von Burkhard Kainkas Seiten
heruntergeladen werden. Alle Dateien zum oben vorgestellten
Programm
in Visual Baisc 5 herunterladen. In Textfeldern rechts neben dem
Bildfeld können die Bezeichnungen der erfassten digitalen
Eingangssignale eingetragen werden. Die Farben von jeweils
zwei Linien können über Bildlaufleisten eingestellt
werden. Über ein weiteres Exemplar lässt sich die
„Zeitachse“ bei Bedarf von 1 bis 10 „dehnen“.
Der Jumper auf der Platine aus dem Lernpaket steckte während der
Aufzeichnung der acht digitalen Signale in Position 2.
Ich
nahm die Datenblätter eines vorhandenen 3-Bit
Binärdekoders 74LS138 als Vorlage und schloss den
Baustein an die Platine des oben erwähnten Lernpakets so an, dass
seine Eingänge A mit PA0(L1) , B mit PA1(L2) und C mit PA2(L3) des
Mikrocontrollers verbunden waren. Die Eingänge /G2A und /G2B des
74LS138 lagen dabei an Masse und der Eingang G1 an +5V. Der Baustein
erhielt seine Betriebsspannung von der Mikrocontrollerplatine aus
dem Lernpaket. Der Screenshot des oben erwähnten Programms in
Visual Basic 5 veranschaulicht, dass die Ausgänge Y0 .. Y7 eines
angeschlossenen 3-Bit Binärdekoders 74LS138 nacheinander
für kurze Zeit Low-Pegel aufweisen, wenn der Baustein durch die
Signale an PA0, PA1 und PA2 des Mikrocontrollers angesteuert wird.
Erweiterung auf 16 LEDs
Dieses
Verhalten wollte ich in meinem Projekt mit zwei 74LS138 nutzen, da sich
an deren Ausgänge insgesamt 16 Leuchtdioden anschließen
lassen, wie dies im Schaltplan angedeutet ist. Ihre Katoden
sind wegen der Ausgangssignale Y0..Y7 jeweils nacheinander
kurzzeitig praktisch mit Masse verbunden, während ihre Anoden alle
über einen gemeinsamen Vorwiderstand an 5V angeschlossen sind. Es
ist im Betrieb stets nur eine einzige Leuchtdiode für kurze
Zeit eingeschaltet.
Aus dem ersten Screenshot oben entnahm
ich, dass man das Signal PA3(L4) des Mikrocontrollers verwenden
kann, um jeweils nur einen der beiden 74LS138 zu aktivieren, wenn
man das Ausgangssignal an PA3 wie im Schaltplan beiden
Bausteinen „anders“ anbietet.
Nachdem
eine Schaltung mit zwei 3-Bit Binärdekodern 74LS138 und insgesamt
16 Leuchtdioden auf zwei kleinen Steckboards wie erwartet
funktionierte, schnitt ich ein rechteckiges Blatt Papier mit den
Maßen 100 x 80mm, auf dem sich die Darstellung eines Kreises
befand, zu und fixierte dieses auf der Bestückungsseite einer
gleich großen Lochraster-Platine.
Darauf
steckte ich wie im Bild acht grüne und acht gelbe
Leuchtdioden in der Nähe des Kreises in
Bohrungen der Platine. Dabei achtete ich jeweils darauf, dass auf
der Lötseite der Platine der Anodenanschluss(lang) zum Mittelpunkt
des Kreises zeigte.
Diese
Anschlüsse bog ich anschließend alle um und
lötete sie auf der Leiterbahnseite aneinander, wie dies auf
diesem Bild zu erkennen ist. Sie erhielten darauf einen
gemeinsamen Vorwiderstand, dessen freies Ende im Betrieb mit dem 5
V-Anschluss verbunden wird. Die Katoden der Leuchtdioden schloss ich
über isolierte Drähte an eine Leiste mit
Präzisionskontakten an. Mit diesen wurden danach die Pins Y0..Y7
der beiden Bausteine 74LS138, die sich auf einem kleinen Steckboard
befinden, durch isolierte Drähte verbunden. Das andere
Projekt im ersten Bild oben rechts mit 16 roten
Leuchtdioden wurde ähnlich aufgebaut wie dasjenige mit acht gelben
und acht grünen Exemplaren.
Eine Schaltung,
wie sie oben vorgestellt worden ist, mit in ähnlicher Weise
kreisförmig angeordneten Leuchtdioden könnte ein
reizvoller Blickfang in der Modellbahnanlage oder in einem anderen
elektronischen Projekt eines Lesers dieser Seiten sein. In
diesem Fall wäre es wohl sinnvoll, anders als im Bild oben
die komplette Schaltung mit den beiden Bausteinen 74LS138 auf der
Leiterbahnseite einer Platine aufzubauen und z. B. mit isolierten
Drähten die Signale zur Ansteuerung sowie
diejenigen für die Spannungsversorgung „versteckt“ an
das kleine Projekt heranzuführen.
