LED-Lauflichter und Logikanalysator       

von Hermann Nieder                 
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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.     



Download: D8_Logger1.zip

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.


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