Elektronik-Projekt: Elektronischer Adventkalender


zurück zu Elektronik, Homepage

Adventkalender im Betrieb

2. Schaltungsbeschreibung

Da die Schaltung zum elektronischen Adventkalender etwas umfangreicher ist wurde diese in zwei Teilschaltungen aufgeteilt:

  1. Mikrocontroller und Stromversorgung
  2. Schieberegister und LEDs

In dieser Reihenfolge erfolgt nun auch die Schaltungsbeschreibung.

Teil 1: Mikrocontroller und Stromversorgung

Die Abbildung 2.1 zeigt diesen Schaltungsteil.

Schaltung (Teil 1: Mikrocontroller und Stromversorgung)

Der Mikrocontroller (IC1) stellt die wohl wichtigste Komponente für dieses Projekt dar. Für diese Aufgabe wurde der Typ PIC16F87 ausgewählt. Dieser verfügt über eine ausreichende Anzahl an I/O-Pins, über ausreichend Programmspeicher, Datenspeicher und auch über einen nichtflüchtigen [1] Speicher. Weiters über eine vielfältige Anzahl an Hardwarefunktionen (Timer, I2C-Schnittstelle, RS232-Schnittstelle, usw.).

Eigenschaften des Mikrocontroller PIC16F87:

Weitere Eigenschaften:

Für den elektronischen Adventkalender wird jedoch nur ein geringer Teil dieser Eigenschaften benötigt.

Für die Takterzeugung dient eine Standardbeschaltung bestehend aus einem 20-MHz-Quarz (X1), zwei Kondensatoren (C3, C4) und einem Widerstand (R2).

Zur Erzeugung des Reset (für den Mikrocontroller) wurde ebenfalls eine einfache Standardlösung bestehend aus einem Widerstand (R1) und einem Elektrolyt-Kondensator (C1) gewählt.

Der Kondensator C2 dient zur Entkoppelung der Betriebsspannung für den Mikrocontroller. Für diesen Koppelkondensator sollte ein Keramiktyp verwendet werden. Dieser muss möglichst nahe an diesem IC angebracht werden.

Der Taster S1 aktiviert den Adventkalender, in dem die erste Kerze aktiviert wird. Zusätzlich flackern auch die grünen Leuchtdioden, die den Baum symbolisieren. Mit jedem weiteren Tastendruck leuchtet zusätzlich eine weitere Kerze. Anmerkung: Erfolgt kein weiterer Tastendruck, und es leuchten noch nicht alle Kerzen, so wird automatisch 24 Stunden nach dem letzten Tastendruck eine weitere Kerze aktiviert, solange bis alle 24 Kerzen aktiv sind. Zusätzlich zur 24ten Kerze werden auch noch die Leuchtdioden, die den Stern symbolisieren, aktiviert.

Die Stromversorgung besteht hier aus einer sehr einfachen Standardlösung. Ein Festspannungsregler (IC15) vom Typ 7805 übernimmt mit den Kondensatoren C18 bis C21 die Spannungsregelung. Als Spannungsquelle dient ein unstabilisiertes Universal-Steckernetzteil (K1).
Die Diode D125 dient hier als Verpolungsschutz, und die Leuchtdiode D126 dient zusammen mit dem Strombegrenzungswiderstand R7 als Spannungskontrolle, falls der Jumper JP4 gesteckt ist.

Mit dem Schalter S2 lässt sich der Adventkalender einschalten bzw. ausschalten.

Die im Schaltplan (Abbildung 2.1) grau eingezeichneten Jumper (JP1 bis JP3) mit den Pull-Up-Widerständen R4 bis R6 sind für zukünftige Erweiterungen und Optionen in der Software vorgesehen.

Teil 2: Schieberegister und LEDs

Die Abbildung 2.2 zeigt diesen etwas umfangreicheren aber sehr einfachen Schaltungsteil.

Schaltung (Teil 2: Schieberegister und LEDs)

Da der elektronische Adventkalender aus sehr vielen Leuchtdioden besteht (hier: 124 (!) Leuchtdioden, ohne der Spannungskontrolle D127) und alle unabhängig von den anderen ein- und ausgeschaltet werden, können diese nicht mehr "direkt" vom Mikrocontroller angesteuert werden. Eine so genannte Porterweiterung ist daher notwendig. Eine sehr einfache und für Leuchtdioden (und Lampen) sehr gut geeignete Methode ist die Verwendung von Schieberegistern (IC2 bis IC14, vom Typ 74HC595), die, so wie hier, auch hintereinander geschaltet (kaskadiert) werden können.
Für die serielle Datenübertragung vom Mikrocontroller zu den Schieberegistern sind drei Leitungen notwendig. Mehr zur Datenübertragung im Abschnitt 3 (Softwarebeschreibung).

Die Kondensatoren C5 bis C17 dienen auch hier zur Entkoppelung der Betriebsspannung für die Schieberegister IC2 bis IC14 (also für jedes Schieberegister ein Koppelkondensator). Für diese Koppelkondensatoren sollten auch hier unbedingt Keramiktypen verwendet werden und diese müssen möglichst nahe an den Schieberegistern angebracht werden.

nach oben

1 Unter einem nichtflüchtigen Speicher versteht man einen Speicher, der seine Werte beim Ausschalten des Gerätes beibehält. Diese Speicherart hauptsächlich für Geräteeinstellungen verwendet.

nach oben


zurück zu Elektronik, Homepage

Autor: Stefan Buchgeher
Erstellt: 30. Januar 2010
Letzte Änderung: