Das hier vorgestellte Projekt wurde mit
dem Ziel eines einfachen, preiswerten
Aufbaus, hoher Nachbausicherheit und
einfachster Bedienung entwickelt. Es
wurde bewusst darauf verzichtet, das
Anzeigefeld möglichst groß zu gestal-
ten und vielfältige Darstellungsformen
zu implementieren, die einen großen
Mikrocontroller oder Einplatinencom-
puter erfordern. Herausgekommen ist
eine Elektronik, die von einem preis-
werten Mikrocontroller von National
Semiconductor mit 4K ROM gesteuert
wird und mit überall erhältlichen Kom-
ponenten bestückt ist.
Herkömmliche Laufschriften haben in
der Regel eine Tastatur, die mit der
Anzeigeeinheit fest verbunden ist. Diese
Tastaturen weisen in der Regel ein nicht
standardisiertes Tastenlayout auf, so
dass eine Programmierung langwierig
und umständlich ist. Auch erfordert die
Matrix eine große Platinenfläche mit
teuren Tastern, was einem Selbstbau-
projekt entgegensteht. Das hier
beschriebene Konzept beruht auf dem
Einsatz einer PC-AT-Tastatur, deren
Daten per Infrarot an die Anzeigeein-
heit gesendet werden. Die Laufschrift
kann so bequem mit den Vorteilen
einer normierten PC-Tastatur aus größe-
rer Entfernung (bis zu 10m) program-
miert werden.
Der Sender mit angeschlossener Tasta-
tur kann universell auch für zukünftige
Projekte eingesetzt werden, um die
Bedienung und den Aufbau von Gerä-

X-6 - 2/2000 Elektor

EXTRA

——————————————————— PC-P

LUS

Ob als Schaufensterdekoration, variable Hinweistafel
oder einfacher Eye-catcher, Leuchtlaufschriften gibt
es mittlerweile in einer fast unüberschaubaren Vielfalt.
Fertig aufgebaut sind solche Geräte aber relativ
teuer oder als Selbstbauprojekt einfach zu kompliziert.
Das hier vorgestellte Laufschrift-Projekt verbindet einen
einfachen und preiswerten Aufbau mit
Nachbausicherheit und einfachster Bedienung.

Laufschrift
mit PC-Tastatur

Mit COP8-Mikrocontrollersteuerung

Technische Daten

Maximal 508 Zeichen speicherbar

6 Zeichen auf 7x35 L

euchtdiodenmatrix gleichzeitig

sichtbar

Reichweite des Senders etwa 10 m

Betriebsspannung Sender und Empfänger 12V

ten zu vereinfachen. Für die Dekodie-
rung der Information von bis zu 128
Tasten wird auf der Empfängerseite nur
ein Portpin eines Mikrocontrollers
benötigt.

Sender

Der Mikrocontroller im Sender, dessen
Schaltung Bild 1 zeigt, empfängt das
serielle digitale Signal der PC-Tastatur
und wandelt dieses in ein Protokoll um,
das per Infrarot an die Anzeigeeinheit
gesendet wird. Die Auswertung (Deko-
dierung) des Tastatursignals wird in
einem gesonderten Artikel in dieser Aus-
gabe beschrieben. Der Mikrocontroller
im Sender stellt nach einem Reset Scan-
Kode-Satz 3 ein, schaltet als Indikator
die Rollen-LED auf der Tastatur ein,
unterbindet den Break-Kode für die
Hochstell-Tasten und überträgt den
Tastenkode an die Anzeigeeinheit.

PC-P

LUS

——————————————————

Elektor

EXTRA

X-7 - 2/2000

R4

1 M

X1

10MHz

C1

33p

C2

33p

C4

220µ
16V

7805

IC2

5V

R2

100k

R1

10

Ω

R3

470

Ω

T1

ZTX603

D1

TSUS

5201

IC3

2

1

3

ZSM560

DATA

5V

9V

9V

C3

100n

990090 - 12

2

3

1

5

4

K1

CLK

GND

+5V

4

3

1

2

6

5

DIN 5

1 DATA

3 GND

4 +5V

5 CLK

PS-2

COP8782

G7/CKO

G3/TIO

G0/INT

RESET

G5/SK

G4/SO

G6/SI

IC1

CKI

19

L0

L7

14

15

L1

L2

L3

10

L4

11

L6

13

16

20

G1

18

G2

17

L5

12

6

7

5

4

8

9

2

1

3

JP1

*

Buchse von

hinten gesehen

Buchse von

hinten gesehen

siehe Text

*

TASTATUR

TASTATUR

990090 - 13

Startbit 6

ms H,

6 ms L

Datenbit "1"

2

ms H, 4

ms L

Datenbit "0"

2

ms H, 1

ms L

Stopbit

2

ms H

Bild 1. Der Eingabe-Sender besteht lediglich aus einem COP8-Mikrocontroller mit Infrarot-

Sendestufe.

Bild 2. Telegramm des Senders, mit dem der 36 KHz-Träger moduliert wird. Beispiel: 88h

Der Mikrocontroller

Für Sender- und Empfangseinheit wird ein Mikrocontroller von National Semiconductor ein-
gesetzt, der aufgrund seiner technischen Daten hervorragend für dieses Projekt geeignet
ist:

➧ 4096 x 8 OTP EPROM
➧ 128 Bytes RAM
➧ 1µs Zykluszeit bei 10 MHz
➧ 16 Bit Timer mit Betriebsmodi Timer mit Auto reload, Timer als External event counter oder

Timer mit Capture-Funktion

➧ 16 I/O Anschlüsse, von denen 14 individuell wahlweise als Ein- oder Ausgang program-

mierbar sind

➧ Wählbare Pin-Konfigurationen Tri-State, push-pull oder pull-up
➧ Microwire-Schnittstelle
➧ Interruptquellen: Externer Interrupt mit wählbarer Flanke, Timer Interrupt oder Software

Interrupt

Für den Typ COP8782 gibt es mittlerweile den Nachfolgetyp COP8SAC7 mit verbesserten
Eigenschaften, der aber im Wesentlichen pin- und funktionskompatibel ist. Ein Starterkit,
das leider keine Echtzeitemulation erlaubt, bietet neben der Programmiermöglichkeit für
OTPs einen umfassenden Einblick in diese preiswerte und technisch interessante
Mikrocontrollerfamilie. Für etwas anspruchsvollere Projekte, die den Test des
Echtzeitverhaltens des Controllers voraussetzen, ist der Kauf eines Emulators unabdingbar,
damit ein Projekt nicht zum ständigen Ausprobieren entartet.

Stückliste
(Sender)

Widerstände:

R1 = 10

Ω

R2 = 100 k

R3 = 470

Ω

R4 = 1 M

Kondensatoren:
C1,C2 = 33 p
C3 = 100 n

C4 = 220

µ/16 V

Halbleiter:
D1 = TSUS5201(Temic), alternativ:

SFH485, LD274 (z.B. bei Conrad)

T1 = ZTX603 (TO92, Zetex, z.B. bei

Farnell)

IC1 = COP8782CN (EPS996527-1)*
IC2 = 7805
IC3 = ZSM560 (Zetex, z.B. bei Farnell)

Außerdem:
K1 = 5polige DIN-Buchse 180° oder PS2-

Buchse

X1 = 10-MHz-Quarz

* siehe Serviceanzeige in der Heftmitte

JP1(an Pin 7 des Controllers) wird nur für
QUERTY-Tastaturen

benötigt. Bei

Anschluss einer deutschen Tastatur wird
Pin 7 nicht beschaltet. Die Datenüber-
tragung geschieht aus Gründen der
Störsicherheit durch Modulation eines
36-kHz-Trägers. Es werden ein Startbit,
sieben Datenbits, ein Paritätsybit und ein
Stoppbit übertragen. Bild 2 zeigt bei-
spielhaft ein Telegramm des Zeichens
88

H

vor der Modulation. Der Mikrocon-

troller wird mit 10 MHz relativ schnell
getaktet, um den seriellen Datenstrom
der Tastatur korrekt zu dekodieren und
die 36-kHz-Trägerfrequenz für die Infra-
rotleuchtdiode per Software zu erzeu-
gen. Die Infrarotleuchtdiode D1 wird
vom Darlingtontransistor T1 angesteuert.
Um eine hohe Reichweite zu erzielen, ist
der Strombegrenzungswiderstand R1
bewusst niedrig dimensioniert und eine
LED mit hoher Strahlstärke eingesetzt.

Prinzipiell lässt sich jedoch jede Infrarot-
LED einsetzen. Die kurzen Datenpakete
mit der daraus resultierenden kurzen
Einschaltdauer verhindern eine kritische
Erwärmung des Transistors. Der Reset-
baustein IC3 ist für das einwandfreie
Starten des Mikrocontollers zuständig.
Die Stromaufnahme des Senders mit
angeschlossener Tastatur beträgt etwa
110 mA. Da er nur sporadisch eingesetzt
wird, ist nicht unbedingt ein Stecker-
netzteil notwendig, der Betrieb ist auch
mit einem 9-V-Block denkbar.

Empfänger

Die gesendeten Informationen werden
vom Infrarotempfänger IC34 in Bild 3
demoduliert. In diesem hoch empfind-
lichen, speziell auf die Trägerfrequenz
von 36 kHz abgestimmten IC sind eine
Photodiode, Verstärkerstufen, Filter und

X-8 - 2/2000 Elektor

EXTRA

——————————————————— PC-P

LUS

TFMS5360

IC34

2

3

1

MATRIX 3

IC14

14

10

13

2

7

1

5

8

9

6

4

3

MATRIX 3

IC20

14

10

13

2

7

1

5

8

9

6

4

3

MATRIX 3

IC17

14

10

13

2

7

1

5

8

9

6

4

3

MATRIX 3

IC16

14

10

13

2

7

1

5

8

9

6

4

3

MATRIX 3

IC15

14

10

13

2

7

1

5

8

9

6

4

3

MATRIX 3

IC19

14

10

13

2

7

1

5

8

9

6

4

3

MATRIX 3

IC18

14

10

13

2

7

1

5

8

9

6

4

3

74164

IC21

CLK

CLR

12

11

10

13

QA

QB

QC

QD

QE

QF

QG

QH

14

1

6

5

4

3

2

A

B

8

9

7

74164

IC22

CLK

CLR

12

11

10

13

QA

QB

QC

QD

QE

QF

QG

QH

14

1

6

5

4

3

2

A

B

8

9

7

74164

IC23

CLK

CLR

12

11

10

13

QA

QB

QC

QD

QE

QF

QG

QH

14

1

6

5

4

3

2

A

B

8

9

7

74164

IC24

CLK

CLR

12

11

10

13

QA

QB

QC

QD

QE

QF

QG

QH

14

1

6

5

4

3

2

A

B

8

9

7

74164

IC25

CLK

CLR

12

11

10

13

QA

QB

QC

QD

QE

QF

QG

QH

14

1

6

5

4

3

2

A

B

8

9

7

93C66CB1

IC33

DO

DI

CS

SK

X

X

2

1

4

8

5

3

6

7

R8

1 M

X1

10MHz

C1

33p

C2

33p

T1

R10

750

Ω

R2

47

Ω

T2

R11

750

Ω

R3

47

Ω

T3

R12

750

Ω

R5

47

Ω

T4

R13

750

Ω

R6

47

Ω

T5

R14

750

Ω

R1

47

Ω

T6

R15

750

Ω

R7

47

Ω

T7

R16

750

Ω

R4

47

Ω

R9

100k

R17

100

Ω

C4

100n

C5

10µ

B1

C6

2000µ

C7

2000µ

8x BC557

5V

5V

5V

5V

5V

5V

5V

5V

5V

5V

990090 - 11

1A

IC35

7805

IC27

2

1

3

ZSM560

COP8782C

G7/CKO

G3/TIO

G0/INT

RESET

G5/SK

G4/SO

G6/SI

IC26

CKI

19

L0

L7

14

15

L1

L2

L3

10

L4

11

L6

13

16

20

G1

18

G2

17

L5

12

6

7

5

4

8

9

2

1

3

ULN2803

IC28

11

12

13

14

15

16

17

18

I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8

O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 O8

10

1

2

3

6

7

8

4

5

9

ULN2803

IC29

11

12

13

14

15

16

17

18

I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8

O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 O8

10

1

2

3

6

7

8

4

5

9

ULN2803

IC30

11

12

13

14

15

16

17

18

I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8

O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 O8

10

1

2

3

6

7

8

4

5

9

ULN2803

IC31

11

12

13

14

15

16

17

18

I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8

O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 O8

10

1

2

3

6

7

8

4

5

9

ULN2803

IC32

11

12

13

14

15

16

17

18

I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8

O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 O8

10

1

2

3

6

7

8

4

5

9

Bild 3. Die Schaltung des Empfängers und der 7-stelligen LED-Matrix.

Pin L6

Pin L5

Pin L4

Pin L3

Pin L2

Pin L1

Pin L0

42h

41h

49h

49h

66h

990090 - 14

Bild 4. Darstellung der Zahl 3 auf einem

5x7-Matrixelement

ein Demodulator integriert. R17 und C5
arbeiten zusätzlich als Tiefpassfilter und
gewährleisten einen fehlerfreien Emp-
fang. Der Mikrocontroller IC26 tastet
das Signal alle 400

µs ab und unter-

drückt dabei kurzzeitige Störungen
(soweit noch vorhanden) durch einen
speziellen Algorithmus. Dabei wird die
Länge der Pulse wie auch der Pausen
bewertet und mit Referenzwerten ver-
glichen. Zuletzt bildet die Software aus
dem empfangenen Signal die Parität
und vergleicht diese mit dem Zustand
des gesendeten Paritätsbits.
Für die Darstellung der Zeichen werden
so genannte 5x7- LED-Matrixelemente
eingesetzt, die zwar geringfügig teurer
als 35 Einzelleuchtdioden, aber deut-
lich besser handhabbar sind. Da nicht
alle Leuchtdioden gleichzeitig ange-
steuert werden können, müssen diese
im Multiplexverfahren für den Benutzer
unbemerkt nacheinander eingeschal-
tet werden. Es leuchten daher maximal
sieben LEDs, nämlich die einer Spalte
gleichzeitig. Unser träges Auge setzt

dann die Einzelinformationen zu einem
Bild zusammen, das aus 7

⋅35 = 245

Punkten besteht.
Ein Anzeigezyklus beginnt mit einem H-
Pegel für die Dauer eines Taktimpulses
am Dateneingang des ersten Schiebe-
registers IC21. Alle 400

µs werden die

fünf kaskadierten Schieberegister
gleichzeitig interruptgesteuert getaktet,
so dass die aktive Spalte von QA von
IC21 bis QH von IC25 fortschreitet.
IC28...IC32 sind einfache Treiber-ICs
und stellen ausreichend Strom für die
Matrizes zur Verfügung. Jeder Spalte
auf der Matrix ist eine RAM-Zelle im
Mikrocontroller zugeordnet. Je nach
angesteuerter Spalte erscheint die dar-
zustellende Information für 400

µs an

den Ausgängen L0...L6 des Mikrocon-
trollers IC26. Auch hier sind Transistoren
(T1...T7) als Treiberstufen zwischenge-
schaltet. Durch das Multiplexen müssen
die LEDs mit einem hohen Strom betrie-
ben werden, damit die Leuchtkraft
auch bei Tageslicht ausreichend ist.
Deshalb sollte man unbedingt Matrix-
elemente mit einer Leuchtkraft >3 mcd
/ 20 mA einsetzen.
Die Information der Laufschrift wird dau-
erhaft in dem 512 Bytes fassenden seri-
ellen EEPROM IC33 gespeichert. Damit
die Daten schnell abgerufen werden
können, wird das EEPROM über den
Microwire-Bus des Mikrocontrollers mit
einer Taktfrequenz von 500 kHz ange-
sprochen. Die PC-Tastatur liefert über
das Infrarotsignal den so genannten
Scan-Kode einer Taste, beispielsweise
die Zahl 3 den Code 26

H

. Um die Zahl

auf einer 5x7 Matrix wie in Bild 4 dar-
zustellen, wird dieser Wert über eine
Tabelle umgerechnet, so dass sich für
die 3 die Werte 42

H

, 41

H

, 49

H

, 59

H

, 66

H

.

ergeben, die nacheinander an den
Spalten anzulegen sind. IC36 ist
ebenso wie in der Schaltung des Sen-
ders ein ZSM560, der einen Impuls zum
Power-on-reset des Mikrocontrollers
erzeugt. Die Stromaufnahme des Emp-
fängers beträgt etwa 25 mA, wenn alle
Displays dunkel sind und im Betrieb
etwa 100 mA (Mittelwert) beziehungs-

weise 200 mA (Spitzenwert). Damit ist
der Einsatz einer Batterie oder eines
Kleinakkus nicht sehr sinnvoll, zur Strom-
versorgung eignet sich ein 12-V-Stecker-
netzteil oder, falls netzunabhängiger
Betrieb benötigt wird, ein 12-V-Bleiakku
bzw. Autoakku.

Bedienung

Mit dem Einschalten der Betriebsspan-
nung startet automatisch die zuletzt ein-
gegebene Laufschrift. Ist noch keine
Schrift programmiert, erscheint der
Schriftzug ELEKTOR. Der Sender wird nun
mit einer PC-Tastatur verbunden und
erst danach eingeschaltet. Bei korrek-
ter Funktion muss die Rollen-LED auf-
leuchten. Durch einen Druck auf Taste
F2 wird die Anzeige gelöscht und ein
Cursor dargestellt. Es kann jetzt der
gewünschte Text eingegeben werden.
Um von Klein- auf Großschreibung und
umgekehrt umzuschalten, wird die
Hochstelltaste kurz gedrückt. Der Cursor
verändert dabei sein Aussehen. Fehler-
hafte Eingaben lassen sich bis zum
ersten Buchstaben auf der Anzeige-
fläche mit der Backspace-Taste
löschen. Es ist nicht möglich, vorherge-
hende Buchstaben zu löschen, dazu
muss der laufende Eingabevorgang mit
ESC abgebrochen und mit der Taste F2
neu gestartet werden. Eine Eingabe
wird immer mit RETURN abgeschlossen.
Die Laufschrift startet automatisch.
Nach einem Durchlauf des Textes wird
automatisch die Uhrzeit für etwa 15 s
angezeigt. Die Uhr lässt sich mit F1 ein-
stellen. Ist die wechselweise Anzeige
nicht gewünscht, kann man die Funk-
tion mit den Tasten F3/F4 ändern. Die
Bedeutung der Keyboard-Tasten ist in
der Tabelle unten erläutert. Da der
Mikrocontroller keine Echtzeituhr mit
separatem 32-kHz-Quarz beherbergt,
geht die Uhr bedingt durch die hohe
Taktfrequenz und die Toleranz des
Quarzes relativ ungenau. Ein kleiner
Trimmkondensator anstelle von C1 kann
hier Abhilfe schaffen.

(990090)rg

PC-P

LUS

——————————————————

Elektor

EXTRA

X-9 - 2/2000

Tastatureingabe

Taste ESC:

Eingabe abbrechen

Taste F1:

Uhrzeit eingeben

Taste F2:

Laufschrift eingeben

Taste F3:

Nur Laufschrift ein / aus

Taste F4:

Nur Uhrzeit ein / aus

Taste SHIFT:

Umschaltung Groß- / Kleinschreibung

Taste RETURN:

Abschluss eines Eingabevorgangs. Start der Laufschrift.

Taste

←:

Zeichen im Eingabefenster löschen

Stückliste
(Empfänger)

Widerstände:

R1...R7 = 47

Ω

R8 = 1 M
R9 = 100 k

R10...R16 = 750

Ω

R17 = 100

Ω

Kondensatoren:
C1,C2 = 33 p
C4 = 100 n

C5 = 10

µ/16 V

C6 = 2000

µ/25 V (oder 2200 µ/25 V)

C7 = 2000

µ/16 V(oder 2200 µ/16 V)

Halbleiter:
B1 = Gleichrichterbrücke B80C1000 mA
T1...T7 = BC557
IC14...IC20 = OM1001C

(Opto Devices) *)

IC21...IC25 = 74164
IC26 = COP8782CN (EPS 996527-2)
IC27 = ZSM560 (TO92, Zetex, z.B. bei

Farnell)

IC28...IC32 = ULN2803 (Sprague)
IC33 = 93C66CB1 (ST-Microelectronics)
IC34 = TFMS5360 (Temic), alternativ:

TSOP1736 (z.B. bei Conrad)

IC35 = 7805

Außerdem:
Niederspannungsbuchse
Fingerkühlkörper für IC35
X1 = 10-MHz-Quarz
Diskette mit Quellkode EPS 996032-1

*) Opto Devices Hamburg (040/5583159)

oder Erding (08122/900270)