Diese Bausteine sind heute in ihrer damaligen Form kaum noch zu bekommen; die EE2015 werden aber auf ebay noch zu H\u00f6chstpreisen gehandelt. Nachdem ich gerne noch einmal die eine oder andere Schaltung betriebsbereit sehen wollte, lag damit ein Eigen-Nachbau nahe.<\/p>\n Wie bereits erw\u00e4hnt, sind jedoch die Chips kaum noch zu\u00a0 bekommen. Au\u00dferdem fand ich ein paar Dinge am EE2015 seinerzeit schon Platzverschwendung: beispielsweise die 7 Vorwiderst\u00e4nde f\u00fcr die Siebensegmentanzeige – die h\u00e4tten gut auf der Platine Platz gehabt, und so war in den 80ern ach eine meiner ersten Platine eine CQY-81-Version mit integrierten Vorwiderst\u00e4nden. Sp\u00e4ter kam noch ein komplettes Z\u00e4hlmodul bis 99 hinzu.<\/p>\n Also beschloss ich, statt der Originale einfach Simulationen zu bauen auf Basis kleiner Mikrocontroller. Im besten Falle w\u00fcrden diese sich dann genau wie die Originale verhalten, und man k\u00f6nnte die alten Schaltungen einfach nachbauen. Da ich zudem inzwischen mehr ABC- als EE2000-Schaltpulte besa\u00df, beschloss ich, die Module ein wenig zu verkleinern, damit sie komplett auf eine einzige Bauplatte passten.<\/p>\n Es zeigte sich beim Nachbau, dass der ATTiny2313 mit insgesamt 20 Pins und nutzbaren 15 Ein- und Ausg\u00e4ngen gen\u00fcgend Potenzial besa\u00df, die Simulationen zu \u00fcbernehmen. Es wurde eine Universalplatine entworfen, die sowohl f\u00fcr die 14-poligen SN7402\/05\/90 als auch f\u00fcr den 16-poligen SN7447 geeignet war und au\u00dfer dem Mikrocontroller nur einen Abblockkondensator, einen Widerstand f\u00fcr die RESET-Leitung\u00a0 und einen Programmierstecker enthalten sollte. Die Zuordnung der Pins zu Ein- und Ausg\u00e4ngen konnte softwareseitig gel\u00f6st werden.<\/p>\n Eine CQY81 ist heute nicht mehr erh\u00e4ltlich, daf\u00fcr aber gr\u00f6\u00dfere Siebensegmentanzeigen. Hier wurde eine mit 13mm Bauh\u00f6he benutzt. Die Platine beinhaltet zudem bereits alle Vorwiderst\u00e4nde, so dass sie in einem 5V-Umfeld direkt angeschlossen werden kann.<\/p>\n Dieser Baustein kombiniert im Original eine Menge unterschiedlicher Gatter, um f\u00fcr jede gew\u00fcnschte Zahl die n\u00f6tigen LED’s der Siebensegmentanzeige (SSA) zu aktivieren. In Software ist das alles nat\u00fcrlich viel einfacher. Die sieben Ausg\u00e4nge werden einfach gem\u00e4\u00df der angelegten Eingangssignale ein- bzw. ausgeschaltet. Da der Mikrocontroller nichts anderes zu tun hat, werden die Eing\u00e4nge einfach in der Hauptschleife immer wieder abgefragt und die Ausg\u00e4nge entsprechend gesetzt. Es gibt drei Spezialeing\u00e4nge:<\/p>\n Bei der Programmierung muss zudem beachtet werden, dass die Ausg\u00e4nge die Kathoden der SSA ansteuern und daher Massepotenzial f\u00fchren m\u00fcssen, wenn die LEDs leuchten sollen. Die Eing\u00e4nge sind \u00fcber die internen Pull-up-Widerst\u00e4nde mit H-Potenzial verbunden, so dass f\u00fcr die drei Spezialeing\u00e4nge das gew\u00fcnschte Verhalten erreicht werden kann und sie nicht verbunden sein m\u00fcssen, wenn sie inaktiv sind.<\/p>\n Die vier Eing\u00e4nge erlauben auch die \u00dcbermittlung zus\u00e4tzlicher Werte (Hex-Code A bis F), die beim Original zur Darstellung seltsamer Zeichen f\u00fchrten. In dieser Variante zeigen sie korrekt die Angaben „A“, „b“, „C“, „d“, „E“ und „F“ (b und d sind Kleinbuchstaben, um eine Verwechslung mit 8 und 0 auszuschlie\u00dfen).<\/p>\n Dieser Baustein besitzt vier Flip-Flops, von denen drei hintereinander geschaltet sind und das vierte frei von den anderen genutzt werden kann. Um einen echten Dezimalz\u00e4hler zu bilden, muss es daher vor die anderen drei Flip-Flops geschaltet werden, indem sein Ausgang mit dem zweiten Z\u00e4hlereingang verbunden wird. \u00dcber je zwei Eing\u00e4nge kann erreicht werden, dass das Signal auf 0 der 9 gesetzt wird, wenn sie auf L (Masse-) Potenzial gelegt werden.<\/p>\n Das Verhalten wird durch zwei interne Z\u00e4hler (0..1 und (0..7) nachgebildet, die sich ungekoppelt gem\u00e4\u00df der Beschaltung der Eing\u00e4nge verhalten. Nur durch die externe Kopplung wird also ein Z\u00e4hler von 0..9 erreicht.<\/p>\n Die Eing\u00e4nge sind \u00fcber die internen Pull-up-Widerst\u00e4nde mit H-Potenzial verbunden, so dass die Z\u00e4hler- und Reset-Eing\u00e4nge auf L-Potenzial gelegt werden m\u00fcssen, damit sie arbeiten.<\/p>\n Dieser Baustein besitzt eine Spezialit\u00e4t – die Ausg\u00e4nge sind in Open-Collector-Technik gebaut. An jedem Ausgang sitzt also nur ein NPN-Transistor, der bei L-Potenzial durchgeschaltet. Das H-Potenzial muss durch einen externen Widerstand erzeugt werden; das Gatter selbst ist in diesem Fall hochohmig und liefert keinen Ausgangsstrom.<\/p>\n Mit einem Mikrocontroller l\u00e4sst sich ein solches Verhalten nachbilden, indem man den Ausgang bei L-Potenzial zu einem Eingang umschaltet, wenn H-Potenzial ausgegeben werden muss. Aufgrund der CMOS-Bauweise der Mikrocontroller sind die Pins dann sehr hochohmig und lassen sich ohne Probleme parallel schalten – eine Schaltungsart, die beim EE2015 gerne und immer wieder genutzt wird, um aus den Invertern UND- oder NAND-Gatter zu bilden.<\/p>\n Die Eing\u00e4nge sind \u00fcber die internen Pull-up-Widerst\u00e4nde mit H-Potenzial verbunden, so dass sie auf L-Potenzial gelegt werden m\u00fcssen, damit sie arbeiten.<\/p>\n Der SN7402 ist ein typischer Standardbaustein der TTL-Serie mit Totem-Pole-Ausgang, der sowohl L- als auch H-Potenzial bereitstellen kann. F\u00fcr die Nachbildung mit einem Mikrocontroller ist das eine leichte Aufgabe, und so besitzt dieser Baustein keinerlei Spezialit\u00e4ten. Wiederum sind die Eing\u00e4nge \u00fcber die internen Pull-up-Widerst\u00e4nde mit H-Potenzial verbunden, so dass sie auf L-Potenzial gelegt werden m\u00fcssen, damit sie arbeiten.<\/p>\n Wie Jurij Kranenborg<\/a> auf seinen Seiten bereits dargestellt hat, sind an einigen Stellen des Philips-EE2015-Handbuchs fehlerhafte Beschaltungen des SN7402 gezeigt. Er wird dort direkt an die Ausgangs-LED angeschlossen. Das kann zu Besch\u00e4digungen der LED und des Gatters f\u00fchren, weil der flie\u00dfende Strom bei H-Potenzial nicht etwa durch den angeschlossenen Widerstand, sondern nur durch den internen Transistor. Die Mikrocontroller lie\u00dfen sich notfalls so programmieren, dass sie sich wie Open-Collector-Ausg\u00e4nge verhalten (siehe oben). Es ist aber in jedem Fall besser, diese Art der Beschaltung\u00a0 zu vermeiden.<\/p>\n Die vier Platinen f\u00fcr die Mikrocontroller sind identisch. Durch Drahtbr\u00fccken kann festgelegt werden, ob das zu simulierende IC 14 oder 16 Pins (entsprechend 2×6 oder 2×7 Pins zus\u00e4tzlich zu Plus und Minus) besitzt. Ansonsten enthalten sie nur einen Pullup-Widerstand f\u00fcr die Reset-Leitung und den Abblockkondensator. Die Pins der D-Gruppe sind links, die der B-Gruppe rechts nach au\u00dfen gef\u00fchrt.<\/p>\n Die Platinen wurden verkleinert, damit sie alle gemeinsam auf einer einzigen Grundplatte (ABC-Schaltpult) Platz haben. Das neue Rasterma\u00df ist nun 5×3; im Original waren es noch 8×3. Damit k\u00f6nnen die Verbindungen nat\u00fcrlich nicht mehr per Spiralfeder hergestellt werden. Statt dessen bin ich auf L\u00f6tstifte ausgewichen, die ich in vielen anderen Projekten bereits eingesetzt habe.<\/p>\n Die vier Platinen sollten m\u00f6glichst dem Aussehen der Originale gleichen. Da ich nicht \u00fcber das Wissen und die Technik des Siebdrucks verf\u00fcge, habe ich mich f\u00fcr die Farblaser-Variante entschieden. Die f\u00fcnf Platinenaufdrucke wurden am PC erstellt und auf selbstklebendes Papier gedruckt. Um dem ganzen Stabilit\u00e4t zu verleihen, wurde das Papier danach mit einer transparent-matten Folie versiegelt.<\/p>\n Bei den Originalplatinen werden die Beschriftung und die Anschlusspins von der Bedruckung ausgespart, so dass das braune Platinenmaterial den Hintergrund bildet. In meiner Variante habe ich die Bedruckung einfach durch braune F\u00fcllfarbe simuliert. Das Ergebnis ist verbl\u00fcffend – es kommt dem Original n\u00e4her als alles, was ich bisher versucht habe. Insbesondere ist der Kontrast beim SN7490 zwischen Schrift und roter Farbe genauso schlecht wie beim Original…<\/p>\n Wie die Originale werden die Mikrocontroller mit TTL-Pegel, also +5 Volt betrieben. Und wie beim EE2015 ist auch hier von der Benutzung einer Flachbatterie abzuraten, sofern sie nicht ganz frisch ist. Der Stromverbrauch der Mikrocontroller ist allerdings deutlich geringer als der der Original-TTL-Bausteine, auch wenn bei der Programmierung auf spezielle Stromsparma\u00dfnahmen verzichtet wurde. Als Spannungsversorgung setze ich dabei auf einen 7805-Spannungsregler, der auf eine Universalplatine montiert wurde.<\/p>\n![\"IMG_5470\"](\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2013\/06\/IMG_5470.jpg\")
<\/a><\/p>\nSiebensegmentanzeige<\/h2>\n
<\/a><\/p>\nSN7447 – BCD-zu-Siebensegment-Decoder<\/h2>\n
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<\/a> <\/a><\/p>\nSN7490 – Dezimalz\u00e4hler<\/h2>\n
SN7405 – 6-fach Inverter<\/h2>\n
<\/a> <\/a><\/p>\nSN7402 – 4-fach NOR-Gatter<\/h2>\n
Aufbau<\/h2>\n
<\/a><\/p>\nBetrieb<\/h2>\n