Die elektronische Welt mit Arduino entdecken. OReillys basics

Nicht zu Unrecht hat das Open-Source-Projekt Arduino in den vergangenen Jahren grosse Aufmerksamkeit erlangt und vielen Nicht-Programmieren den Einstieg in eine neue, faszinierende Welt ermöglicht. Mit dem Microcontroller Arduino können aufregende Dinge entwickelt werden: von einer selbst programmierten Ampelsteuerung bis hin zu mit der Umwelt interagierenden Robotern. Die einzige Voraussetzung, die man für Die elektronische Welt mit Arduino entdecken mitbringen muss, ist Neugierde. Für den Rest sorgt der Autor Erik Bartmann, der den Leser Schritt für Schritt in die Welt der Elektronik, der Schaltpläne und der Leuchtdioden einführt. Alle im Buch vorgestellten Arduino-Projekte bauen didaktisch vom Einfachen zum Komplexen aufeinander auf. Elektronisches Grundwissen wird an den Stellen vermittelt, an denen es vom Leser benötigt wird.


Leseprobe:

Projekt 17 Die Siebensegmentanzeige (mir gehen die Pins aus) (S. 411-412)

Scope

In diesem Experiment behandeln wir folgende Themen:
• Ansteuerung mehrerer Siebensegmentanzeigen
• Der komplette Sketch
• Analyse des Schaltplans
• Aufbau der Schaltung
• Workshop

Das vermeintliche Problem

Das Ansteuern einer einzelnen Siebensegmentanzeige mit 8 Steuerleitungen – wenn wir den Dezimalpunkt mitrechnen – stellt technisch gesehen kein Problem dar. Eine einzige Siebensegmentstelle ist zwar schön und gut, doch man möchte bestimmt auch einmal einen Wert anzeigen, der aus zwei oder mehr Ziffern besteht. Bleiben wir beim Beispiel für zwei Ziffern. Was denkst Du, wie viele Anschlüsse wir zu Realisierung dieses Vorhabens benötigen? Also, eine einzige Anzeige belegt 7 Segment-Pins deines Arduino-Boards und eine Leitung für die gemeinsame Anode. Bei zwei Anzeigen wären das schon 14 Segment-Pins, bei drei 21 usw.

Das ist mit den vorhandenen Pins von 0 bis 13 irgendwie nicht zu schaffen. Es gibt ein Arduino-Board, das viel mehr Pins zur Ansteuerung bereitstellt. Es ist das Arduino Mega Board mit sage und schreibe 54 digitalen Ein- bzw. Ausgängen. Doch willst du dir das vorher noch zulegen, bevor wir hier fortfahren? Blöde Frage, was!? Natürlich nicht. Es gibt eine viel elegantere Lösung. Das Stichwort dazu lautet Multi- Projekt plexing. Was ist das nun schon wieder? Es handelt sich um eine interessante Möglichkeit, viele Siebensegmentanzeigen parallel zu schalten. Bleiben wir am Anfang jedoch bei unseren zwei Ziffern. Wenn du das Prinzip verstanden hast, kannst du die Schaltung fast beliebig erweitern. Welchen Ansatz verfolgen wir hierbei?

Nun, wir verbinden einfach einmal alle Segment-Pins (1, 2, 4, 5, 7, 9, 10) der ersten Anzeige mit denen der zweiten Anzeige. Ich meine also Pin 1 mit Pin 1, Pin 2 mit Pin 2 usw. Das ist bis zu diesem Punkt durchaus korrekt. Ich war aber noch nicht ganz fertig mit meiner Ausführung. Die gemeinsamen Anoden der beiden Anzeigen werden jedoch nicht zusammengeführt und gleichzeitig angesteuert. Was wäre, wenn wir die Segmente der beiden Anzeigen ansteuern, aber nur der ersten Anzeige die Versorgungsspannung von +5V über die gemeinsame Anode zukommen lassen würden?

Nun, es wäre lediglich diese Anzeige in der Lage, die angeforderten Segmente anzuzeigen. Der zweiten hätten wir zwar auch die Signalpegel zugeführt, doch sie können nicht dargestellt werden, weil die Versorgungsspannung fehlt. Drehen wir das Spielchen jetzt um, und versorgen anstelle der ersten, die zweite Anzeige über die gemeinsame Anode mit der Versorgungsspannung +5V – natürlich mit anderen Daten für die einzelnen Segmente. Die erste Anzeige bliebe dunkel und die zweite würde die angeforderte Ziffer darstellen. Jetzt kommen wir zum entscheidenden Punkt.