Signaltreiber
Über die Steckverbinder SIG0 bis SIG3 werden Signale an die Platine angeschlossen. Um die Verkabelung zu vereinfachen, befinden sich die nötigen Vorwiderstände bereits in der Schaltung.
Anschlußfeld für Signale und Kontakte
Jeder Anschluß enthält eine 12 Volt-Versorgung, an deren Pluspol an die gemeinsame Anode des Signals angeschlossen wird. Drei weitere Leitungen verbinden die Kathoden der Leuchtdioden mit der Ausgangsstufe der Schaltung. Open-Collector-Treiber vom Typ ULN2003 können die LEDs über einen Widerstand von einem Kiloohm auf Masse ziehen und so aufleuchten lassen.
Treiberstufe für die Signale
Kompletter Schaltplan als
PDF
Die Treiber werden nicht direkt mit dem Mikrocontroller verbunden, um Pins zu sparen. Dafür kommen Schieberegister mit seriellem Eingang zum Einsatz. Der PIC benutzt die Daten- und Taktleitungen, um die Bits für die einzelnen Leuchtdioden in die Register zu laden. Die Bausteine sind so verbunden, daß die Bits (0, 1, 2) und (4, 5, 6) den Farben (Rot, Gelb, Grün) entsprechen, die übrigen Bits werden nicht benutzt.
Dieser Aufbau der Treiberstufe bietet eine Reihe von Vorteilen. In erster Linie werden nur 4 Pins des Mikrocontrollers benötigt und der Treiber läßt sich kompakt aufbauen. Außerdem trennen die ULN2003 die Steuerung von der Peripherie und bieten so einen gewissen Schutz. Die separate Stromversorgung erlaubt es auch, an einem Signalausgang eine eigenständige Schaltung zur Anbindung eines beliebigen Aktors anzuschließen. Weitere Daten zum Stecker und ein Beispiel zur Konstruktion eines Aktors finden sich bei der Pinbelegung.
Ansteuerung durch die Firmware
Der Mikrocontroller beschreibt ein Schieberegister, indem er die Datenbits an RE1 ausgibt und gleichzeitig mit RE0 beziehungsweise RE2 das Taktsignal erzeugt. Dieser Vorgang findet immer statt, wenn das anzuzeigende Muster sich geändert hat oder wenn seit dem letzte Mal 0,25 Sekunden vergangen sind. Letzteres ist eine Sicherheitsmaßnahme, falls durch Störungen der Taktleitung ein Register nicht mehr den richtigen Wert ausgeben sollte. Der Fehler ist so auf einen kurzen Zeitraum begrenzt und wird automatisch korrigiert. Über einen Impuls an RC0 können die Register initialisiert und damit alle Leuchtdioden abgeschaltet werden.
Durch die serielle Ansteuerung dauert es 20 Mikrosekunden, bis die Bits auf ihre gewünschte Position rotiert sind. Für das menschliche Auge sind die Zwischenzustände bei den Signalen nicht sichtbar, sie können aber für hier angeschlossene Aktoren relevant sein.
