| Lichteffektsteuerung mit Mikrorechner Z80 |
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Letztmalig dran rumgefummelt: 03.04.08 15:02:55 |
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1. Komplexe Lichteffektanlage 2. Schaltungsunterlagen |
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Quellen: |
| 1. Komplexere Lichteffektanlage nach FUNKAMATEUR Heft 5/85 S. 254 ff.l |
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Ein kleines, jedoch komplexes Basis-Projekt für Mikrorechner um vor allem überhaupt erst einmal zu verstehen, wie selbige funktionieren. Da die Hardware bewusst spartanisch gehalten wurde, ist dieser Rechner kein Computer im ursprünglichen Sinne mehr - zur Abarbeitung von Algorithmen taugt er nur bedingt - auch gehen einige Funktionen verloren. Mit der kleinen externen Speicherschaltung lassen sich für uns evtl. eine ganze Reihe von Problemen lösen, z. B. das transportieren von Programmen zwischen zwei Rechnern ;-) |
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Mit dem Mikroprozessor lassen sich nicht nur Mikrocomputer oder komplizierte Steuergeräte aufbauen; . sondern „alte" Probleme können durch diese Technik völlig neuerschlossen werden. Das erlaubt nicht nur schlechthin andere Lösungen, sondern solche, die bisher im Bereich des Unmöglichen lagen. Auch der Elektronikamateur
muss sich von der Vorstellung lösen; im
Mikroprozessorsystem teure, nur für Sonderanwendungen geschaffene Bauelemente zu sehen. Das vorgestellte Lichteffektgerät soll dafür als Beispiel stehen. Ziel unserer Entwicklung war es, eine Lichteffektanlage universeller Anwendung mit großer Programmzahl zu schaffen. Die Wiederholungsrate des Gesamtprogramms sollte im Minutenbereich liegen. Die wichtigste Forderung war aber die Möglichkeit, die Steuerung an beliebige Lampenanordnungen anpassen zu können. Das kann auf sinnvolle Weise nur durch Umprogrammierung einer festen Schaltungsanordnung geschehen. Darum wurde in Mikroprozessorsystem in einer Minimalfiguration aufgebaut. |
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Grundlagen Neben der Zentralverarbeitungseinheit (ZVE U 880 D) gehören zu einem solchen System ein Programmspeicher (ROM); der Ein/Ausgabe-Baustein (hier PIO U 855 D) und ein einfacher Taktgenerator, der nicht unbedingt quarzgesteuert sein muss. Bild 1 zeigt den Übersichtsschaltplan des Lichteffektgerätes. Für die Realisierung stehen die Mikroprozessorsysteme U 808 D und U 880 D zur Auswahl.- Die Entscheidung fiel zugunsten des letzteren aus, denn durch das höherintegrierte System des U 880 D reduziert sich der Aufwand an zusätzlichen Bauelementen, erheblich. Außerdem ist die Vielfalt der speziell auf den U 880 D abgestimmten Peripherie-Baustein (PIO, SIO, CTC) größer und ihre Anwendung einfacher. Als Programmspeicher kommen für den Elektronikamateur nur löschbare Speicherbausteine in Betracht. So steht auch als Basteltyp der Standardbaustein der mit UV-Licht löschbaren Speicher 1 K x 8 Bit in Form des S 555 zur Verfügung. Damit ist jederzeit die Möglichkeit gegeben, das Programm umzuschreiben: Denkbar ist auch der Einsatz des älteren EPROMs U 552 D. Dieser Baustein erfordert aber aufgrund der schlechteren technischen Daten Anpassschaltungen [1]. Die Ausgabe der Daten (im speziellen Fall zur Triac-Ansteuerung) erfolgt über die parallele Eingabe/Ausgabe-IS U 855 D. Sie erlaubt die Steuerung von 16 Lampenkreisen: Für moderne Lichteffektanlagen ist das zu wenig, es können aber weitere PIOs angeschlossen werden. Ein zusätzlicher Dekodieraufwand besteht nicht. Für einfache Steuerungsaufgaben ist der Einsatz eines Arbeitsspeichers (RAM) nicht erforderlich. Darum wurde auch im vorliegenden Beispiel bewusst auf den RAM verzichtet. Das bedeutet natürlich beim Programmieren auch Verzicht auf alle Befehle, die mit dem Kellerspeicher (Stack) arbeiten (z. B. Unterprogrammaufrufe, POP- und PUSH-Befehle): Durch geschickte Programmierung und Anwendung des umfangreichen Doppelregistersatzes der ZVE kann dieser Mangel ausgeglichen werden. Natürlich ist ein Arbeitsspeicher anschließbar, erfordert aber einen erheblichen Mehraufwand. Das sollte darum hinsichtlich des Anwendungsfalles genau abgewogen werden. |
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Aufbau der Minimalfiguration Bild 2 und Bild 3 geben die vollständige Schaltung - wieder. Auf Treiberbausteine oder umfangreiche Dekodiernetzwerke konnte verzichtet werden. Das System weist eine gute Übersichtlichkeit und geringe Bauelementeanzahl auf. Es entspricht in seiner Struktur einem Einplatinenrechner. Dem RC-Generator, aufgebaut mit den Gattern des D 100 D, folgt der D 174 D, dessen Flipflops das Taktsignal 4:1 teilen und die Impulse formen,: Der 7403 verknüpft die Speicher- und Torsteuersignale (MREQ und IORQ) mit den Schreib- und Lesesignalen (WR und RD). Die Schaltung ist so ausgelegt, dass bei Bedarf. zwei EPROMs angeschlossen werden können. Die Realisierung der Steuerung erfolgte auf einen Zweiebenen-Leiterplatte mit den Maßen 170 mm × 95 mm (Bild 6 bis Bild 9). Sämtliche Schaltkreise sind Basteltypen. Schaltkreisfassungen wurden notwendigerweise nur für die ROM-Speicher vorgesehen. Auch das Netzteil zur Stromversorgung wurde bewusst einfach gehalten und weist keine Besonderheiten auf. Lediglich die Werte von RV1 und RV2 sind davon abhängig, ob ein oder zwei EPROMs angeschlossen werden. |
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Triac-Ansteuerung Die Ansteuerung der Triacs bzw. Thyristoren erfolgt ohne Zwischenschaltung einer galvanischen Trennstufe (Relais oder Optokoppler). Die Schaltung nach Bild 4 mit Gleichspannungszündung hat sich bewährt. Beim Aufbau ist aber unbedingt auf die einschlägigen Bestimmungen zu Schutzmaßnahmen zu achten, da die Schaltung direkt auf Netzpotential liegt, (Vorsicht bei Oszillografenanschluss - Trenntrafo - einsetzen!). Trotz Anbringen der Mikroprozessorsteuerung; in unmittelbarer Nähe der Triacs traten keine Störungen im Programmablauf ein. |
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Programmierung
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| 2. Komplexere Lichteffektanlage nach FUNKAMATEUR Heft 5/85 S. 254 ff. |
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© Samuel-von-Pufendorf-Gymnasium Flöha | © Frank Rost im Juli 2007 |
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... dieser Text wurde nach den Regeln irgendeiner Rechtschreibreform verfasst - ich hab' irgendwann einmal beschlossen, an diesem Zirkus nicht mehr teilzunehmen ;-) „Dieses Land braucht eine Steuerreform, dieses Land braucht eine Rentenreform - wir schreiben Schiffahrt mit drei „f“!“ Diddi Hallervorden, dt. Komiker und Kabarettist |
