12fach-Universal-LED-Display SSD 1

Das SSD 1 kommt ganz ohne irgendwelche Bedienelemente aus und ist so über einen PC vollständig konfigurierbar. Das Gerät wird dazu über ein 9-V-Steckernetzteil mit Spannung versorgt. Ein serielles Verbindungskabel stellt die Verbindung zwischen PC und dem 7-Segment-Display her. Da über RS232 eigentlich nur eine Punkt-zu-Punkt- Verbindung möglich ist, muss man hier zu einem Trick greifen, um bis zu16 Module an einen RS232-Port anschließen zu können: Die Kommunikation erfolgt nur in eine Richtung, nämlich vom PC zum SSD 1. Aus diesem Grund reichen 2 Adern für die Kommunikation aus – RxD und Masse. Die se Leitungen werden an die gewünschte Anzahl von Modulen angeschlossen und die Konfiguration bzw. Übermittlung der Parameter kann sofort beginnen. Jedes Modul besitzt eine eigene Adresse, die über DIP-Schalter einstellbar ist. Es ist auch möglich, mehreren Modulen die gleiche Adresse zuzuweisen. Da jedes Modul über zwei eigenständige Anzeigen verfügt, muss es natürlich auch zwei unterschiedliche Adressen geben. Wird über den DIPSchalter die Adresse „0“ eingestellt, so besitzt die obere Anzeige auf dem Modul die Adresse „0“, die untere Anzeige die Adresse „1“. Wird die Adresse „1“ eingestellt, so wird die obere Anzeige auf die Adresse „2“ reagieren, die untere auf „3“ usw. Folgende Kommunikationsparameter müssen eingestellt werden:
Baudrate: 19.200 Bit/s
Datenbits: 8
Parität: gerade
Stoppbits: 1
Ein Demoprogramm finden Sie im Internet unter www.elvjournal.de unter dem Punkt Downloads.

Je nach Befehl setzen sich die Daten unterschiedlich zusammen. Allerdings sind die Daten in einen festen Rahmen gepackt, der das folgende Format besitzt:

<STX><Data 0><Data 1>...
<Data n><Checksumme><ETX>

STX und ETX sind Steuerzeichen, die den Paketrahmen bilden. STX entspricht 0x02, ETX entspricht 0x03. Wird innerhalb der Daten ein Zeichen übertragen, welches ETX oder STX entspricht, so wird zur Kennzeichnung ein weiteres Steuerzeichen genutzt, das DLE. DLE entspricht der Hex-Zahl 0x10. Kommt das DLE-Zeichen im Datenstrom vor, so wird ein weiteres DLE eingefügt. Die Checksumme berechnet sich aus der Summe der einzelnen Datenbytes, wobei jedoch ein Überlauf ignoriert wird. Es werden nur die Netto-Daten addiert. STX, ETX und DLE werden also nicht zur Berechnung der Checksumme herangezogen.

Der Befehl zur Übertragung von Hex- Daten lautet 0x00. Als Parameter wird ein „signed long“- Wert übergeben. Der Wert wird im Little- Endian-Format innerhalb des Pakets übertragen. Das bedeutet, dass das niederwertigste Byte als erstes und das höchstwertige als letztes übertragen wird. Bei Intel- und AMD-Prozessoren entspricht dies auch der Reihenfolge im Speicher. Motorola-Prozessoren verwenden das Bit-Endian-Format. Hier wird das niederwertigste Byte an der höchsten und das höchstwertige Byte an der niedrigsten Adresse gespeichert. Zusätzlich zum Wert wird auch noch ein Konfigurationsbyte übertragen, hier kann die Anzahl der Nachkommastellen übergeben werden. Zusätzlich kann man angeben, ob das Display führende Nullen anzeigen soll.

Bit    Beschreibung
0       0: führende Nullen nicht einblenden
         1: führende Nullen einblenden
1–3   Anzahl der Nachkommastellen (max. 5)
Das Datenpaket sieht damit folgendermaßen
aus:

<STX><Adresse>0x00<Konfig>
<Zahl(4Byte)><Checksumme><ETX>

Beispiel: 0x03 0x05 0x00 0x04 0x39
0x30 0x00 0x00 0x72 0x02

In diesem Beispiel wird also an die Adresse 0x05 die Zahl 0x3039 (Dezimal 12345) mit 2 Nachkommastellen und ohne führende Nullen gesendet.

Hier werden die gewünschten Zahlen einzeln pro 7-Segment-Anzeige als Hex-Zahl übergeben. Der Zahl 0 entspricht das Byte 0x00, 9 entspricht 0x09. Bei der Übergabe einer Zahl größer 9 bleibt die jeweilige Anzeige dunkel. Man benötigt also 6 Datenbytes. Die Kommastelle wird durch das Konfigurationsbyte mitgesendet. Allerdings wird hier das Bit 0 ignoriert. Es erfolgt die Übertragung des Befehls 0x01.

<STX><Adresse>0x01<Konfig>
<Data0><Data1>
...<Data5><Checksumme><ETX>

Beispiel: 0x03 0x05 0x01 0x04 0xFF
0x01 0x10 0x02 0x10 0x03 0x04 0x05
0x18 0x02

Es erscheint die gleiche Anzeige wie im vorherigen Beispiel. In diesem Beispiel wird auch die Nutzung des Steuerzeichens DLE (0x10) gezeigt. Vor dem 0x02 und dem 0x03 wird jeweils ein 0x10 eingefügt.

Über den Befehl 0x03 ist es möglich, die komplette Anzeige an, aus oder blinkend zu schalten. Für den Blinkbetrieb sind vier unterschiedliche Blinkfrequenzen verfügbar. Zur Konfiguration ist nur 1 Datenbyte nötig. Die ersten beiden Bits sind für den Anzeigemode reserviert, Bit 3 und 4 für die Blinkfrequenz. Die restlichen Bits sind nicht definiert, sie können beliebig gesetzt werden. Die Daten selbst erfahren durch eine neue Konfiguration keine Änderung.

 Mode:       0 0   Display an
                 0 1   Display aus
                 1 0   Display blinkend

Frequenz:   0 0   0,25 Hz
                 0 1   0,5 Hz
                 1 0   1 Hz
                 1 1   2 Hz

<STX><Adresse>0x03<Konfig>
<Checksumme><ETX>

Beispiel: 0x03 0x05 0x03 0x0E 0x13
0x02

Hier wird das Display mit der Adresse 0x05 in den Blinkmodus versetzt. Die Frequenz beträgt 2 Hz.

Das, was mit dem kompletten Display möglich ist, kann man auch mit jeder einzelnen LED machen. Hier wird neben dem Konfigurationsbyte auch noch die LEDNummer benötigt. Der benötigte Befehl ist 0x04. Für die LED wird entweder eine 0 oder eine 1 erwartet.

<STX><Adresse>0x04<LED>
<Konfig><Checksumme><ETX>

Der Nachbau der Schaltung gestaltet sich sehr einfach, da die SMD-Bauteile bereits vorbestückt und nur noch die bedrahteten Bauteile zu bestücken sind. Die Bestückung beginnt mit den Widerständen R 27 bis R 34. Diese sind zur besseren Wärmeabfuhr in einem Abstand vom ca. 1 mm zur Platine einzulöten. Als Nächstes werden der DIP-Schalter sowie das IC 2 bestückt und verlötet. Beide Bauteile sind polrichtig entsprechend dem Bestückungsdruck zu bestücken. Jetzt folgen IC 1 und C 1 bis C 4 sowie C 9, auch hier ist die polrichtige Einbaulage zu beachten (am Elko ist der Minuspol markiert, die Einbaulage von IC 1 ergibt sich aus der Lage der Bestückungsbohrungen). Beim folgenden Anlöten der Buchse BU 1 ist darauf zu achten, dass reichlich Lötzinn verwendet wird, um einen geringen Übergangswiderstand zu erhalten. Nun sind die Buchse BU 2 und die restlichen Kondensatoren einzulöten. Bei den Elkos ist wiederum auf die korrekte Einbaurichtung zu achten, bei BU 2 auf den planen Sitz des Buchsenkörpers auf der Platine.Kommen wir zu den 7-Segment-Anzeigen. Hierzu werden zunächst jeweils zwei 15-polige Buchsenleisten zusammengesteckt. Damit die Anzeigen nachher genau unter dem roten Sichtfenster liegen, sind zunächst die Anschlüsse der 7-Segment- Anzeigen um ca. 1,5 mm zu kürzen. Jetzt werden die Anzeigen auf die Buchsenleisten gesteckt und diese in der richtigen Einbaulage in die Platine eingesetzt und verlötet. Die nun folgenden LEDs sind polrichtig (Anode ist der längere Anschluss) so einzulöten, dass sie später genau durch die Bohrungen der oberen Halbschale des Gehäuses passen. Der Abstand zwischen LED-Spitze und Platine beträgt 20 mm. Zum Abschluss wird die Platine in die untere Halbschale des Gehäuses gelegt und mit 6 kleinen Schrauben befestigt. Die beiden roten Sichtfenster sind in die obere Halbschale einzudrücken. Je nach Anwendungsgebiet sollte die Scheibe evtl. mit etwas Kleber befestigt werden. Dabei sollte kein Klebstoff zur Anwendung kommen, der die Kunststoff-Scheibe angreift. Insbesondere Kleber, die stark verdunsten, sind nicht geeignet, so etwa viele Sekunden- Kleber. Gut geeignet sind Modellbau-Kleber, die kunststoffverträglich sind, z. B. Polystyrol-Kleber. Abschließend ist die obere Halbschale auf die untere zu legen und beide Halbschalen sind mit den 4 restlichen Schrauben zu verbinden. Damit ist der Aufbau abgeschlossen. Der Anschluss des Gerätes erfolgt sodann über eine 9-polige-Standard-SUBD- Buchse, wobei die Busverbindung lediglich, wie beschrieben, über zwei Adern erfolgt: Pin 3 ist RxD und Pin 5 ist Masse an BU 2.