World Of Electronics

Projekte mit Geocaching sind auf einer eigenen Geocaching Unterseite zusammengefasst.

Arduino

LED-Laufschriftanzeige mit AVR

Die Laufschrift ist aus einzelnen Modulen mit jeweils 64 Leuchtdioden (8x8 Matrix) aufgebaut. Je nach gewünschter Größe der Anzeige können die Module kaskadiert werden. Auf jedem Modul übernimmt der LED Display Driver MAX7219 (bzw. der kompatible MAX7221) die Ansteuerung von 64 Leuchtdioden. Die Anzeigedaten werden seriell mittels der Leitungen DIN, CLK und LOAD in den Anzeigebaustein übertragen. Am Pin DOUT kann der Eingang DIN eines weiteren Bausteins angeschlossen werden, wobei CLK und LOAD durchgeschleift werden. Somit lassen sich mehrere Bausteine hintereinanderschalten. Das Datenblatt gibts auf der Homepage von Maxim.

Auf diesem Video ist die LED-Laufschriftanzeige mit AVR mit 12 LED-Modulen mit jeweils 8x8 LEDs (also insgesamt 768 LEDs) in Aktion zu sehen:

Die Ansteuerung der Module erfolgt über den AVR-Controller ATmega162 von Atmel, der über 16 kB Flash on-Chip verfügt und z.B. bei Farnell erhältlich ist. Den LED-Treiberbaustein MAX7219CNG gibt es bei Reichelt oder bei Segor, ein kostenloses Muster kann bei Maxim angefordert werden. Der LED-Treiberbaustein befindet sich zusammen mit einem LED-Modul (8x8 Matrix) auf der LED-Modul Platine.

Nach dem Einschalten wird zunächst eine Laufschrift auf der LED-Anzeige ausgegeben. Dabei wird entweder ein im Flash gespeicherter Defaulttext (Versionsangabe Vx.y gefolgt von "World Of Electronics") dargestellt oder aber ein im onchip-EEPROM des ATmega162 gespeicherter Text. Um den Text im EEPROM zu ändern, wird eine RS232-Verbindung zum PC sowie ein Terminalprogramm wie z.B. Hyperterminal oder HTerm benötigt. Die erforderlichen Einstellungen sind 9600 Baud, kein Paritätsbit, 1 Stopbit. Nun drückt man im Terminalprogramm zuerst die Enter-Taste. Im Display werden 16 "E"s angezeigt, um den EEPROM-Mode zu signalisieren. Danach tippt man den Text ein, dieser wird auf der LED-Anzeige ausgegeben. Es können maximal 510 Zeichen gespeichert werden. Zusätzlich kann man im Terminalprogramm ein "lokales Echo" einstellen, sodass die eingetippten Zeichen auch dort sichtbar sind. Die Korrektur von Zeichen mit der Backspace-Taste ist nicht möglich. Am Ende des Textes drückt man wieder Enter. Nun wird der eingegebene Text, der jetzt im EEPROM gespeichert ist, als Laufschrift ausgegeben. Man kann den gewünschten Text auch mit einem Texteditor, z.B. Notepad, in eine Textdatei eingeben und speichern und diese Textdatei dann per Terminalprogramm über die RS232-Schnittstelle an die Laufschrift senden. Um den Text im EEPROM zu löschen und wieder den Defaulttext aus dem Flash anzuzeigen, drückt man einfach zweimal Enter. Nach Fertigstellung der Texteingabe kann das Terminalprogramm wieder beendet werden.

Die Geschwindigkeit der Laufschrift kann während der Text auf der Anzeige durchläuft folgendermaßen per Terminal eingestellt werden:
Tastenkombination Strg-A: Geschwindigkeit schrittweise erhöhen
Tastenkombination Strg-B: Geschwindigkeit schrittweise erniedrigen
Tastenkombination Strg-C: aktueller Geschwindigkeitswert wird ins EEPROM gespeichert

Sobald auf der seriellen Schnittstelle Daten kommen, wird die Laufschrift gestoppt und stattdessen erfolgt die Anzeigesteuerung per RS232-Schnittstelle (9600 Baud, kein Paritätsbit, 1 Stopbit). Unterstützt werden VT100 Cursorbefehle, ASCII-Textausgabe, sowie Grafikausgabe.

Cursorbefehle:
[Esc] [ H
(entspricht als Hexwerte: 1B 5B 48)
setzt den Cursor an den Zeilenanfang

Grafikausgabe:
Strg-Z [Data1] ... [Data96]
(entspricht als Hexwerte: 1B gefolgt von genau 96 Hexwerten für die 96 Spalten)

RS232-Steuerung beenden und zurück zur Laufschrift:
[ESC] [ESC]
(entspricht als Hexwerte: 1B 1B)

Für die Hardware ist die Freeware-Version von Eagle erforderlich. Sie ist bei CadSoft kostenlos erhältlich.

Leiterplatte:
Zu diesem Projekt sind professionell gefertigte unbestückte Leiterplatten unter folgender Bezeichnung erhältlich:
MAT_CON1.BRD (Steuerungsplatine für AVR ATmega162; gleiche Leiterplatte wie Variante 1 für AT89C51 weiter unten)
Die Bestückung dieser Leiterplatte für AVR ATmega162 unterscheidet sich bei der Reset-Beschaltung in 2 Bauteilen gegenüber der Variante 1 für AT89C51:
Bei der AVR Steuerplatine wird der Widerstand R1 nicht bestückt und statt Kondensator C3 wird der Widerstand R6 eingesetzt.
LEDMODUL.BRD (Platine für 1 LED-Modul TC23-11EWA)
Weitere Infos gibt es hier: Leiterplatten zu WOE-Projekten

Programmierter Mikrocontroller:
Falls Interesse an einem programmierten Mikrocontroller oder dem Hexfile besteht, bitte eine Email mit dem Projektnamen senden.

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Passende 8x8-LED-Punktmatrixanzeigen für die Laufschrift:
Für die Laufschrift wird bei jedem LED-Modul eine 8x8-LED-Punktmatrixanzeige benötigt, bei denen die LED-Spalten eine gemeinsame Kathode und die LED-Zeilen eine gemeinsame Anode haben. Man kann sich die Punktmatrixanzeigen entweder aus Einzel-LEDs selbst zusammenbauen (z.B. auf Lochrasterplatinen auflöten) oder aber auf fertige 8x8-LED-Punktmatrixanzeigen zum Einlöten zurückgreifen. Ein geeigneter Typ ist z.B. die Anzeige TC23-11EWA des Herstellers Kingbright, hierzu gibt es auch eine passende unbestückte Leiterplatte, siehe oben. Die Farbe der LEDs dieser Punktmatrixanzeige ist rot, es sind jedoch auch andere Farben erhältlich.

Bezugsquelle für 8x8-LED-Punktmatrixanzeigen TC23-11EWA:
8x8-LED-Punktmatrixanzeigen des Typs TC23-11EWA (Hersteller: Kingbright, Farbe: rot, technische Daten siehe Datenblatt) sind über die Distributoren von Kingbright erhältlich, z.B. menges electronic.

LED-Laufschriftanzeige mit AT89xx

Die Ansteuerung der Module erfolgt über die 8051-kompatiblen Mikrocontroller AT89C51 (Steuerungsplatine Variante 1) oder AT89C2051 (Steuerungsplatine Variante 2) von Atmel, die über 4 kB bzw. 2 kB Flash on-Chip verfügen. Den LED-Treiberbaustein MAX7219CNG gibt es bei Reichelt oder bei Segor, ein kostenloses Muster kann bei Maxim angefordert werden. Der LED-Treiberbaustein befindet sich zusammen mit einem LED-Modul (8x8 Matrix) auf der LED-Modul Platine.

Zur Speicherung des Anzeigetextes steht ein EEPROM zur Verfügung. Der Download des Lauftextes kann von einem PC aus über die serielle RS232-Schnittstelle erfolgen. Es wird dann einfach eine Textdatei gesendet, die den gewünschten Lauftext enthält. Die Baudrate kann auch auf 600 Baud eingestellt werden (über einen zusätzlichen Jumper). Der Grund dafür ist, dass manche PCs teilweise Probleme mit dem Hardwarehandshake haben, der bei 1200 oder 9600 Baud beim Download benötigt wird. Je nach Größe des verwendeten EEPROMs können bis zu 2045 Zeichen gespeichert werden. Alternativ dazu ist auch der Betrieb ohne EEPROM möglich, d.h. der Lauftext ist dann im Flash-ROM des Mikrocontrollers abgespeichert. Allerdings muß bei einer Änderung des Lauftextes jedes mal das Programm neu assembliert und in den Mikrocontroller gebrannt werden. Bei EEPROM-Betrieb kann dagegen eine Textänderung bequem per seriellem Download vorgenommen werden. Es werden maximal elf Anzeigemodule mit jeweils 8x8-LED-Modulen unterstützt, wobei zum Betrieb bereits ein Modul ausreicht.

Einstellung der Durchlaufgeschwindigkeit: im EEPROM-Mode sind 255 Geschwindigkeitsstufen einstellbar. Der gewünschte Wert kann im Betrieb per serieller Schnittstelle übertragen werden und wird in einem Byte im EEPROM abgespeichert.

Leiterplatte:
Zu diesem Projekt sind professionell gefertigte unbestückte Leiterplatten unter folgenden Bezeichnungen erhältlich:
MAT_CON1.BRD (Steuerungsplatine Variante 1 für AT89C51)
MAT_CON2.BRD (Steuerungsplatine Variante 2 für AT89C2051)
LEDMODUL.BRD (Platine für 1 LED-Modul TC23-11EWA)
Weitere Infos gibt es hier: Leiterplatten zu WOE-Projekten

Programmierter Mikrocontroller:
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Ansteuerung des Nokia TV-Tuners 5827

Bei Pollin Electronic gab es vor einiger Zeit günstig einen kompletten TV-Tuner (Sonderliste Nr. 1/2000, Seite 83). Dieser wird über den I²C-Bus angesteuert und liefert am Ausgang direkt ein FBAS-Signal. Zu diesem Tuner gibt es eine Info-Seite von Georg Acher im Netz. Zur Ansteuerung dieses Tuners habe ich ein Steuerprogramm für den AT89C2051 von Atmel entwickelt. Die Bedienung erfolgt über drei Tasten: mit der Taste C/P kann zwischen der Anzeige der Programm- und der Kanalnummer gewechselt werden, mit den Tasten + und - kann dann entsprechend weitergeschaltet werden. Die eingestellten Kanäle werden in einem EEPROM dauerhaft abgespeichert. Die Anzeige der Programm- bzw. Kanalnummer erfolgt entweder über ein vierstelliges LC- oder LED-Display, die über den I²C-Bus angesteuert werden.

Programmierter Mikrocontroller:
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LED-Uhr

Die LED-Uhr besteht aus 60 Leuchtdioden, die kreisförmig um eine gewöhnliche Analoguhr herum angeordnet sind. Die LEDs fungieren dabei als Sekundenanzeige. Herzstück der Schaltung ist der LED-Treiberbaustein MAX7219 von Maxim, der die Ansteuerung der Leuchtdioden übernimmt. Ein Datenblatt zu diesem Baustein ist auf der Homepage von Maxim erhältlich. Die Ablaufsteuerung der Uhr wird von einem Mikrocontroller des Typs AT89C2051 von Atmel übernommen. Dieser wird mit 12 MHz getaktet, woraus eine Zeitbasis von 1 Mikrosekunde resultiert. Über entsprechende Teilerfaktoren in der Software kann dann ein Sekundentakt generiert und die Leuchtdiodenanzeige upgedatet werden.

Über einen Jumper kann zwischen zwei verschiedenen Anzeigemodi gewählt werden:
1. Die LEDs werden im Sekundentakt schrittweise angeschaltet, bis nach einer Minute alle LEDs leuchten. Danach werden sie im Sekundentakt schrittweise wieder ausgeschaltet. Ab dann wiederholt sich das Muster.
2. Die LEDs werden im Sekundentakt schrittweise angeschaltet, bis nach einer Minute alle LEDs leuchten. Danach beginnt der Sekundenaufbau wieder von vorn mit dem Aufleuchten der ersten LED.

Programmierter Mikrocontroller:
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Seriell-I²C-Konverter

Serielle Daten, die über eine RS232-Schnittstelle gesendet werden, werden in I²C-Bus-Daten umgesetzt. Der I²C-Bus wird dabei von einem Mikrocontroller des Typs AT89C2051 softwaremäßig gebildet. Somit ist es möglich, I²C-Bus-Bausteine vom PC aus mit geringem Aufwand anzusteuern, wobei der PC als Master fungiert (per Umweg über den Mikrocontroller). Es können sowohl I²C-Daten geschrieben als auch gelesen werden, Acknowledge-Bits können ebenfalls gesetzt bzw. ausgewertet werden.

Leiterplatte:
Zu diesem Projekt ist eine professionell gefertigte unbestückte Leiterplatte unter der Bezeichnung SER_I2C.BRD erhältlich.
Weitere Infos gibt es hier: Leiterplatten zu WOE-Projekten

Programmierter Mikrocontroller:
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AT89C2051/ATtiny2313-Experimentierboard

Das AT89C2051/ATtiny2313-Experimentierboard dient zum schnellen Aufbau und Testen von mikrocontrollergesteuerten Schaltungen. Als Mikrocontroller kann entweder ein AT89C2051 oder ein ATtiny2313 bestückt werden, beide Mikrocontroller sind weitgehend pinkompatibel, lediglich der Reseteingang hat unterschiedliche Polarität. Der ATtiny2313 hat den Vorteil, dass er über SPI direkt in der Schaltung programmiert werden kann. Außerdem unterstützt dieser Mikrocontroller On-Chip-Debugging durch die eingebaute DebugWire-Schnittstelle. Mit dem "JTAGICE mkII" von Atmel kann dann über die Resetleitung das Debugging stattfinden.

Die Portleitungen sind über Stiftleisten herausgeführt. Auf dem Board ist bereits eine serielle RS232-Schnittstelle implementiert, die auch per Jumper abschaltbar ist, um weitere Portleitungen zur Verfügung zu haben. Ein serielles I²C-EEPROM kann als nichtflüchtiger Speicher z.B. für Konfigurationsdaten dienen. Über den I²C-Bus kann weitere Peripherie angeschlossen werden. Eine stabilisierte Spannungsversorgung für 5 Volt ist ebenfalls bereits auf dem Board vorhanden.

Leiterplatte:
Zu diesem Projekt ist eine professionell gefertigte unbestückte Leiterplatte unter der Bezeichnung AT89_EXP.BRD erhältlich.
Weitere Infos gibt es hier: Leiterplatten zu WOE-Projekten

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AT89C2051-Programmer

Mit diesem Programmer kann der Mikrocontroller AT89C2051 von Atmel programmiert werden. Der AT89C2051-Programmer wird über die serielle RS232-Schnittstelle von einem Computer angesteuert. Im Unterschied zu den meisten anderen Programmern wird keine spezielle Software benötigt, sondern es reicht im einfachsten Fall ein Terminalprogramm zum Versenden von seriellen Daten. Somit ist der Einsatz des Programmers nicht auf eine bestimmte Plattform beschränkt und kann universell eingesetzt werden.

Generell kann der Programmer in zwei verschiedenen Modi betrieben werden:
1. User-Mode: Über einen BCD-Drehschalter wird die gewünschte Aktion Program (mit Erase), Verify, Read oder Lockbits ausgewählt und durch einen Tastendruck gestartet. Die gewünschten Programmierdaten werden dann über die serielle Schnittstelle binär empfangen bzw. gesendet. Ein spezieller softwaremässiger Daten-Handshake ist nicht erforderlich. Der momentane Status wird mittels einer Leuchtdiode angezeigt.

2. Remote-Mode: Im Remote-Mode sind der BCD-Drehschalter und der Taster nicht erforderlich, da die Aktionen durch spezielle Remote-Befehle ausgewählt werden. Im Anschluss an diese Befehle werden dann wie im User-Mode die Programmierdaten über die serielle Schnittstelle binär empfangen bzw. gesendet. Am Ende einer Aktion wird dann ein Statuscode zurückgesendet, der bei Bedarf ausgewertet werden kann. Somit ist es auch denkbar, den Programmer über eine speziell entworfene Software anzusteuern.

Leiterplatte:
Zu diesem Projekt ist eine professionell gefertigte unbestückte Leiterplatte unter der Bezeichnung PRG2051.BRD erhältlich.
Weitere Infos gibt es hier: Leiterplatten zu WOE-Projekten

Programmierter Mikrocontroller:
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I²C-I/O-Erweiterung

Die I²C-I/O-Erweiterung ist ein Beispiel, wie man auf einfache Art und Weise am I²C-Bus zusätzliche Ein- und Ausgänge realisieren kann. Der I²C-Baustein PCF8574 stellt 8 quasi-bidirektionale Portpins bereit. An jedem Portpin ist eine LED angeschlossen (LD1-LD8), die bei Low-Pegel am entsprechenden Portpin leuchtet. Außerdem ist an jedem Portpin ein DIP-Schalter angeschlossen (S1-1 bis S1-8). Bei offenem Schalter wird vom PCF8574 HIGH-Pegel gelesen, bei geschlossenem Schalter Low-Pegel. Voraussetzung ist, dass der jeweilige Portpin des PCF8574 per I²C-Bus mit einem High-Pegel beschrieben wurde. Die Schalterstellung wird dann auch von der LED angezeigt, sie leuchtet bei geschlossenem Schalter.
Ein Datenblatt des PCF8574 gibt es bei Philips.

Das im ZIP-File enthaltene Assemblerprogramm I2C_IO.ASM ist ein Demoprogramm für einen AT89C2051 Mikrocontroller. Es wird softwaremäßig ein I²C-Bus realisiert: P3.7 = SDA, P3.5 = SCL. Hierzu kann z.B. die Schaltung des AT89C2051-Experimentierboards verwendet werden. Dort werden über J5 die I²C-Signale SDA und SCL sowie die Versorgungsspannung bereitgestellt. Über den Schalter S1-8 der I²C-I/O-Erweiterung kann zwischen zwei unterschiedlichen LED-Lauflichtern für die LEDs LD1-LD7 gewählt werden:
S1-8 offen: die LEDs LD1 bis LD7 gehen nacheinander alle an und wieder aus
S1-8 geschlossen: ein Leuchtpunkt wandert zwischen LD1 und LD7 hin und her
Die Leuchtdiode LD8 zeigt das gewählte Lauflicht an: bei geschlossenem Schalter S1-8 leuchtet sie.

Leiterplatte:
Zu diesem Projekt ist eine professionell gefertigte unbestückte Leiterplatte unter der Bezeichnung I2C_IO.BRD erhältlich.
Weitere Infos gibt es hier: Leiterplatten zu WOE-Projekten

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AVR JTAG Emu

Beim AVR JTAG Emu handelt es sich um einen Low-Cost JTAG-Debugger für die Mikrocontroller der ATmega-Serie, die On-Chip Debugging über eine JTAG-Schnittstelle unterstützen, z.B. unter anderem die Mikrocontroller ATmega16, ATmega162, ATmega32, ATmega128. Der AVR JTAG Emu wird über die serielle RS232-Schnittstelle am PC angeschlossen, das Debugging erfolgt über die kostenlose Software AVR-Studio von Atmel. Der AVR JTAG Emu muss zunächst mit einem geeigneten Bootloader (z.B. Evertool) programmiert werden, danach wird per AVR-Studio die aktuelle Firmware aufgespielt. Hierzu muss der Boot-Jumper JP1 gesteckt sein.

Leiterplatte:
Zu diesem Projekt ist eine professionell gefertigte unbestückte Leiterplatte unter der Bezeichnung AJEMU.BRD erhältlich.
Weitere Infos gibt es hier: Leiterplatten zu WOE-Projekten

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USB-Anbindung von Mikrocontrollern

Im PC-Bereich hat sich die USB-Schnittstelle inzwischen als Standard durchgesetzt. Leider ist der Anschluss von Selbstbau-Elektronik (z.B. Mikrocontrollerschaltung) an den USB nicht ganz so einfach wie z.B. an die serielle RS232-Schnittstelle. Dafür bietet USB den Vorteil, dass die Spannungsversorgung gleich mitgeliefert wird und nicht zusätzlich noch extern bereitgestellt werden muss.

Einige der neueren Mikrocontroller verfügen bereits über einen eingebauten USB-Controller. Es gibt jedoch auch spezielle Chips, die eine Umsetzung von RS232 nach USB vornehmen, z.B. der FT232BM des Herstellers FTDI. Da in den meisten gängigen Mikrocontrollern ein UART eingebaut ist, dürfte die Ansteuerung dieses Chips relativ einfach zu bewerkstelligen sein. Somit müsste es möglich sein, auch Mikrocontroller ohne eingebauten USB-Controller mit relativ geringem Aufwand USB-tauglich zu machen.
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Bluetooth-Anbindung von Mikrocontrollern

Es gibt mittlerweile ziemlich preisgünstige kleine Bluetooth-Module, die bereits das komplette SPP-Profil beinhalten, sodass damit sehr einfach eine serielle RS232-Kommunikation möglich ist. Das Modul BTM-112 kann sowohl als Slave als auch als Master konfiguriert werden. Als Slave kann es z.B. vom PC aus als serielle Schnittstelle angesprochen werden oder als Master kann es sich mit einer bluetooth-fähigen GPS-Maus verbinden.
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Displays

Informationen und Projekte zu und mit Displays sind auf eigenen Unterseiten gegliedert nach LED, LCD und VFD zu finden. Als Projekte werden dort unter anderem eine seriell ansteuerbare LED-Anzeige, ein seriell ansteuerbares LC-Display und ein LCD-Controller mit SED1335 für grafische Displays vorgestellt.