Mancher wird sich fragen: Warum gerade die
serielle Schnittstelle, die doch komplizierter
ist und weniger Leitungen hat als die
Druckerschnittstelle?
Für die Verwendung des seriellen Ports in
diesem Grundlagen-Kurs gibt es mehrere
(gute) Gründe:
– Die serielle Schnittstelle ist sehr sicher

gegen versehentliche Beschädigung.
Stecker dürfen im laufenden Betrieb ver-
bunden werden, ohne den PC zu gefährden.

– Meist ist eine serielle Schnittstelle noch frei

und kann für Experimente eingesetzt wer-
den.

– Die serielle Schnittstelle selbst liefert genü-

gend Strom für zahlreiche Versuche, so dass
man ohne ein zusätzliches Netzteil aus-
kommt.

Der Kurs stellt äußerst geringe Anforderun-
gen an den Geldbeutel, was nicht zuletzt für
Schul-AGs und Jugendarbeitsgruppen wich-
tig ist. Außer einer kleinen Anschlussplatine
braucht man nur ein paar Bauteile aus der
Bastelkiste wie z.B. Tastschalter, NPN-Transi-
storen, Widerstände, LEDs, Elkos, Dioden
und einen LDR. Die Anschlussplatine stellt
alle Anschlüsse der seriellen Schnittstelle an
Steckbuchsen zur Verfügung. Außerdem hat
man ein kleines Experimentierfeld zum Auf-
bau von Versuchsschaltungen. Auch Löt-

BASISKURS

Elektronik am PC

Elektronik-Experimente an der seriellen Schnittstelle
(Teil 1)

Von Burkhard Kainka

Wer hatte nicht schon mal die Idee, etwas mit dem PC zu automatisie-
ren oder zu überwachen? Elektronik-Versuche mit dem PC brauchen
nicht aufwendig und teuer zu sein. Oft reicht die direkte Verwendung der
vorhandenen PC-Schnittstellen. In dieser Artikel-Serie werden Versuche
an der seriellen Schnittstelle vorgestellt, die mit einfachen Programmen
in Visual Basic ausgeführt werden können.

kenntnisse werden nicht gefordert: Der Löt-
kolben bleibt kalt, denn alle Bauteile werden
einfach gesteckt.
Alle Versuche werden in Visual Basic 5 pro-
grammiert. Die Programme (auf Diskette und
bei

www.elektor.de

zum Download) sollen

auch für Anfänger erläutert werden, damit
jeder seine eigenen Ideen leicht umsetzen
kann. In den letzten Folgen werden auch
komplexere Themen wie z.B. zeitkritische
Steuerungen oder die Kopplung mit externer
Elektronik vorgestellt. Ein besonderes Plus ist
der Einstieg in die angewandte Messtechnik,
der sich praktisch von alleine ergibt.

Die Platine

Arbeitsgrundlage ist die sehr einfach gehal-
tene Platine. Wie die Schaltung in

Bild 1

zeigt, handelt es sich um ein kleines Experi-
mentierboard, das mit vier Buchsenleisten
und einer 9-poligen Sub-D-Buchse bestückt
ist. Zwei von den vier Buchsenleisten sind
mit der Sub-D-Buchse verbunden, die ande-
ren beiden sind nur untereinander verbun-
den. Auch für das Board (

Bild 2) muss man

nicht unbedingt mit einem Lötkolben zu
Werke gehen, da es auch in einer fertig
bestückten und getesteten Version erhältlich
ist (siehe Textkasten “Das ELEXS-System).
Das fertig bestückte Platinchen ist in

Bild 3

zu sehen. Für die Anschluss- und Verbin-
dungs-Übersicht bei den für serielle Ports
üblichen 25-poligen und 9-poligen Steckern
sorgt die

Tabelle 1, in der alle Leitungen der

seriellen Schnittstelle mit den Pinbelegungen
zu finden sind. Die Stecker an der PC-Seite
sind immer mit Stiften ausgerüstet, so dass
der Anschluss über Buchsen erfolgen muss.
Für die hier eingesetzte Platine verwendet
man ein 9-poliges Verlängerungskabel. Falls
am PC ein 25-poliger Anschluss vorhanden
wird, setzt man einen entsprechenden Adap-
ter ein.
Der eigentliche Datenaustausch über die seri-
elle Schnittstelle erfolgt im Normalfall über
die serielle Sendeleitung TXD und die serielle
Empfangsleitung RXD. Alle übrigen Leitun-
gen haben Hilfsfunktionen beim Aufbau und
bei der Steuerung der Datenübertragung.
Man bezeichnet sie üblicherweise als
“Handshakeleitungen”, weil sie für Quittie-
rungsverfahren zwischen Geräten verwendet
werden. Der besondere Vorteil der Hand-
shakeleitungen ist, dass ihr Zustand direkt
gesetzt oder gelesen werden kann.
Die Pinbelegung auf der Platine folgt der
Nummerierung des 9-poligen Sub-D-Steckers.
Jede Leitung dieses Steckers ist mit zwei
Steckbuchsen verbunden. Nur GND hat ins-
gesamt vier Anschlüsse. Das kleine Experi-

BASISKURS

Bild 1. Die Schaltung der Experimentierplatine.

Bild 2. Layout und Bestückungsplan der Experimentierplatine.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

K1

K2

K3

K4

DCD

RXD

TXD

DTR

GND

GND

RI

CTS

RTS

DSR

GND

RI

CTS

RTS

DSR

DCD

RXD

TXD

DTR

000074 - 11

000074-1

H1

H2

IC1

IC2

K1

000074-1

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

DCD

RXD

TXD

DTR

GND

DSR

RTS

CTS

RI

GND

000074-1

Bild 3. Das fertig bestückte Versuchsmuster.

mentierfeld auf der Platine hat fünf Felder mit
jeweils vier verbundenen Buchsen. Als Buch-
sen werden vier einreihige Buchsenleisten
mit gedrehten Kontakten verwendet. Es las-
sen aber auch zwei 20-polige DIL-Buchsen
verwenden, die leichter zu beschaffen sind.

Visual Basic

Für den Kurs benötigt man Visual Basis in der
Version 5 oder 6. Alle Quelltexte werden auf
der Elektor-Homepage im VB5-Format ange-
boten. Sie können ohne Änderungen auch mit

VB6 geladen und kompiliert werden.
Wer noch kein Visual Basic besitzt
und die Kosten scheut, kann er eine
kostenlose Version von VB5 bei
Microsoft bekommen. Die “Visual
Basic Control Creation” VB5CCE ist
im Internet unter

http://msdn.microsoft.com/
vbasic/downloads/cce/default.asp

zu bekommen.

Das erste Programm:
I/O-Test

Und nun endlich zum ersten Pro-
gramm. Es handelt sich um ein ein-
faches Testprogramm für den direk-
ten Zugriff auf alle Leitungen (außer
RXD). Drei Ausgänge können durch
Anklicken umgeschaltet werden,
vier Eingänge werden gelesen und
angezeigt. Das Programm ist für die
Schnittstelle COM2 voreingestellt.
Es erkennt aber, wenn COM2 belegt
ist und versucht dann selbst den

BASISKURS

Bild 4. Hier gibt es Visual Basic (VB5CCE) zum Download.

Bild 5. Das Fenster für den direkten Zugriff auf
die Leitungen der seriellen Schnittstelle.

Tabelle 1

Pin

Pin

Ein/

Bezeichnung

Funktion

25pol.

9pol. Ausgang

2

3

Aus

TxD (Transmit Data)

Sendedaten

3

2

Ein

RxD (Receive Data)

Empfangsdaten

4

7

Aus

RTS (Request To Send)

Sendeteil einschalten

5

8

Ein

CTS (Clear To Send)

Sendebereitschaft

6

6

Ein

DSR (Data Set Ready)

Betriebsbereitschaft

7

5

GND

(Ground)

Betriebserde

8

1

Ein

DCD (Data Carrier Detect)

Empfangssignalpegel

20

4

Aus

DTR (Data Terminal Ready)

Endgerät bereit

22

9

Ein

RI (Ring Indicator)

Ankommender Ruf

Zugriff auf COM1. Hier wird davon
ausgegangen, dass an den meisten
PCs die Maus an COM1 angeschlos-
sen und COM2 noch frei ist. Oft sind
aber die Anschlüsse am PC nicht
ordentlich beschriftet. Dann kann
dieses Programm helfen, die COM-
Schnittstelle zu identifizieren. Wer
zwei COM-Schnittstellen frei hat,
kann wahlweise COM1 oder COM2
verwenden.

Was ist nun “AN”, was ist “AUS”?
Wenn man einfach mal ein Voltmeter
zwischen DTR und GND (Masse)
anschließt, stellt man folgendes fest:
“AN” liefert eine positive Spannung
von ca. 10 V, “Aus” liefert eine Span-
nung von ca. -10 V gegen GND. Nun
kann man mit einem Draht z.B. den
Ausgang DTR mit dem Eingang DSR
verbinden. Sobald DTR eingeschal-
tet wird, meldet nun auch der Ein-
gang DSR “AN”. Eine erste prakti-
sche Anwendung ist die Abfrage
eines Schalters (

Bild 6). Damit der

Schalterzustand erkannt werden
kann, muss die Leitung DTR einge-
schaltet sein. Nun hat man bereits

eine fertige PC-Anwendung. Der
Schalter kann ja an einer beliebigen
entfernten Stelle angebracht sein
und eine Information an den PC
übertragen. Was das sein soll, kann
der Anwender entscheiden. Viel-
leicht möchte jemand überwachen,
ob die Mausefalle im Keller aus-
gelöst wurde.
Noch eine ganz kleine Anwendung
soll die erste Folge abrunden. Hier
wird eine Leuchtdiode direkt ange-
schlossen und vom PC aus einge-
schaltet (

Bild 7). Mancher Elektor-

Leser mag jetzt laut protestieren,

BASISKURS

Bild 6. Für das erste Experiment wird ein simpler Schalter angeschlossen.

S

DTR

DSR

000074 - 15a

000074-1

K1

000074-1

10

9
8
7
6
5
4
3
2
1

DCD

RXD

TXD

DTR

GND

DSR

RTS

CTS

RI

GND

000074 - 15b

S

Bild 7. Genauso einfach ist der Anschluß einer LED im zweiten Versuch.

DTR

GND

LED

000074 - 16a

000074-1

K1

000074-1

10

9
8
7
6
5
4
3
2
1

DCD

RXD

TXD

DTR

GND

DSR

RTS

CTS

RI

GND

000074 - 16b

D

Bild 8. Zwei Möglichkeiten, um die LED vor zu hohen Spannungen in Sperrichtung zu
schützen.

DTR

GND

LED

1N4148

000074 - 17a

DTR

GND

LED

1N4148

000074 - 17b

Inhalt der Diskette:

PORTS.BAS

845

03-28-00

5:31p

ANPEL.FRX

1,094

04-10-00

6:01p

BLINK.FRX

1,094

04-10-00

6:43p

COUNTER1.FRX

1,094

05-04-00

6:49p

COUNTER2.FRX

1,094

05-04-00 7:14p

CONTENTS.TXT

0

06-15-00

9:35a

IOTEST.FRX

1,094

05-04-00

12:21p

AMPEL.VBP

497

04-10-00

6:01p

BLINK.VBP

497

04-10-00

6:43p

COUNTER1.VBP

499

05-04-00

6:49p

COUNTER2.VBP

499

05-04-00

7:14p

IOTEST.VBP

497

05-04-00

1:13p

AMPEL.VBW

81

05-05-00

12:57p

BLINK.VBW

80

05-05-00

4:26p

COUNTER2.VBW

80

05-05-00

4:27p

IOTEST.BW

80

06-08-00

1:15p

PORT.DLL

46,080

02-07-99

1:15p

BLINK.FRM

3,488

04-10-00

6:43p

COUNTER1.FRM

3,422

05-04-00

6:49p

COUNTER2.FRM

6,683

05-04-00

7:14p

IOTEST.FRM

5,317

05-04-00

12:21p

ANPEL.FRM

3,669

04-10-00

6:01p

22 file(s) 77,784 bytes

Diese 22 Dateien sind auf der im Service erhältlichen Diskette in
vier sprachlich verschiedenen Versionen in den mit D, F, GB und
NL bezeichneten Ordnern enthalten.

denn eine LED soll man ja niemals ohne Vor-
widerstand anschließen. Hier geht es aber
doch, denn der Vorwiderstand ist sozusagen
im PC schon eingebaut.
Noch ein Protest ist zu hören: In den Daten-
blättern ist die zulässige Sperrspannung von
LEDs meist mit 3 V oder 5 V angegeben. In
dieser Schaltung können aber Spannungen
bis über 10 V in Sperrichtung auftreten.
Nach allen Erfahrungen ist das aber in der
Praxis kein Problem. Bei den meisten LEDs
fließt sogar bei einer Spannung von 20 V
noch kein nennenswerter Strom in Sperrich-
tung. Trotzdem sollte man wohl auch die
“saubere” Lösung nennen. Eine zusätzliche
Si-Diode (z.B. 1N4148) reicht, um die LED vor
hohen Spannungen in Sperrichtung zu
schützen. Die Diode kann entweder anti-
parallel oder in Reihe angeschlossen werden
(

Bild 8). Als Faustregel kann man sich mer-

ken: Für ernsthafte Entwicklungen sollte
man die Sperrspannung auf unter 5 V
begrenzen, für einfache Versuche darf es
auch mal etwas mehr sein.

000074e

BASISKURS

Das ELEXS-System

Die hier vorgestellten Versuche lassen sich zum Teil auch mit einem im Handel
erhältlichen Expermintier-Kit mit CD, fertig aufgebauter Platine und Experimen-
tiermaterialien realisieren, das in zwei Versionen angeboten wird:
ELEXS wurde von AK Modul-Bus GmbH in Zusammenarbeit mit dem CD-Pro-
duzenten Hemming GmbH entwickelt. Das System wird auf einer eigenen Home-
page (www.elexs.de) beschrieben. Dort wird auch die fertig aufgebaute Experi-
mentierplatine einzeln angeboten.
Wer sich noch weitgehender für das Elektronik-Experimente mit und am PC
interessiert, der findet auch auf der Homepage des Autors
(

http://home.t-online.de/home/B.Kainka

)

ausführliche Informationen, unter anderem auch über eine weitere CD mit dem
Titel “Elektronik-Start mit dem PC”. Dieser CD ist ein Handbuch beigefügt, und auf
der CD befinden sich zusätzliche Informationen zur Schnittstellenprogrammierung.
Beide Systeme verwenden einen Experimentierkurs im HTML-Format, der mit
einem Offline-Browser auf der CD betrachtet wird. Man findet Informationen
und Bilder zu den Versuchsaufbauten sowie fertige Programme, die direkt aus
dem Browser heraus gestartet werden. Die CDs sind lauffähig unter Windows
3.1 sowie Windows 95/98 und höher. Alle Programme auf den beiden CDs wur-
den mit Visual Basic 3 geschrieben und liegen auf den CDs im Quelltext und in
ausführbarer Form vor. Einige Themen auf den CDs sind: LED-Blinker und Blitz-
licht, Eingangstaster und Berührungssensor, Stoppuhr und Digitalzähler, Licht-
schranke und Personenzähler, Messgeräte für Widerstand, Licht und Temperatur,
Hautwiderstandsmessung und Lügendetektor, Analog-Digitalwandler als Voltme-
ter und Batterietester, Messwerterfassung und Messdatenplotter.