Semesterprojekt 11/2
Die Softwaredokumentation findet ihr hier
Die Aufgabe: Ansteuerung eines Modells des 74181 durch einen LC-80 Lerncomputer.
Die Vorbereitung
Als das Thema für die Semesterarbeit bekannt gegeben wurde, herrschte vorerst großes Entsetzen und totale Ratlosigkeit. Doch im Unterricht des vorangegangenen Semesters, waren Logikschaltungen der Inhalt. Da lag es natürlich nahe so eine, bereits existierende; Theorie in die Praxis umzusetzen. Als teil der Unterrichtsarbeit hatte ich bereits ein digitales, funktionstüchtiges Modell dieser ALU entworfen. Daher kannte ich mich in der Materie bereits gut aus.
Mein Teil der Aufgabe bestand darin, ein Modell der 4-Bit-ALU 74181 nachzubauen, das auch voll funktionstüchtig ist und über eine Schnittstelle zum Anschluss an einen LC-80 Lerncomputer verfügt. In mehreren Monaten, in denen ich jede Freistunde daran verbracht habe, ist dieses Modell dann auch herangewachsen. Erstaunlicherweise befanden sich nur zwei kleine Fehler darin, sodass es nahezu sofort einsatzbereit war.
Nun begann die eigentliche am Projekt. Ich musste das Modell, das aus Logikbausteinen, wie sie in ProfiLab zu finden sind, bestand, in einem real umsetzbaren Schaltplan umwandeln. Nach relativ kurzer Zeit war auch das geschafft und bis auf winzige Veränderungen blieb das auch die Vorlage bis zum Ende des Projektes.
Soweit war die Theorie zur Praxis geschafft und die Arbeit am Lötkolben und Co. konnte beginnen.
Das Löten
Das arbeiten mit realen Logikgattern in Bausteinform ist um einiges komplizierter, als das zusammensetzen in ProfiLab. Da gibt es Zinnbrücken, die sind, wo sie nicht sein sollen und welche, die nicht da sind, wo eigentlich welche sein sollten. Ausgefranste Litzenenden und andere Kurzschlüsse verursachende Feinde des Elektronikers strapazieren die Nerven manchmal ganz schön. Doch wenn am Ende alles gut wird, hat sich die ganze Sache doch gelohnt.
Zwischendurch gab es Versuche die zwei benötigten Platinen mittels eines Stecksystems zu verbinden, was allerdings kläglich scheiterte, sodass ich mich auf simple Kabelverbindungen einschränken musste. Geht aber auch!
| In diesem Bild sind schön die Überreste des Steckverbinder- Versuchs (untere Platine, links unten) zu sehen und auch die Kabel, die ich dann letzten Endes gezogen habe. |
Das Ergebnis
Auf zwei übereinander gelagerten 10 cm x 16 cm Lochrasterplatinen sind nun 22 CMOS- Bausteine verlötet, die ihre Arbeit sogar korrekt verrichten. Am Schluss kamen noch mal 2 Gatter hinzu, aber dazu später mehr. Weiterhin wurden 22 LED's zur Anzeige benötigt. Natürlich sind die Unmengen an Kabel und Lötzinn auch nicht zu vergessen.
| Bauelementeliste der Endversion:
2x Lochrasterplatine 160 mm x 100 mm |
 Bild 2 |
Der Zusatz
Das Modell ist zwar ganz schön und gut und funktioniert auch so wie sein reales Vorbild, doch steckt der Teufel im Detail. Im Bild 2 ist zu erkennen, dass die A=B LED über ein vierfach AND der Ausgänge angesteuert wird. Doch was haben die Ausgänge mit der Gleichheit der Eingänge zu tun? Gar nichts!!! Deshalb haben wir uns gedacht, dass wir diesen "Fehler" einfach mal ausbessern und eine simple Komparator-Funktion dazubauen. Deshalb sind eben, wie oben bereits erwähnt, noch einmal zwei Bausteine dazu gekommen, die leider etwas dazwischengequetscht werden mussten, aber naja. Nun ist es zwar kein exaktes Abbild des Fertigbausteins mehr, doch es funktioniert, und funktioniert auch richtig!
In der ProfiLab- Schaltung habe ich das dann auch noch dazugebaut und die endgültige Fassung war somit komplett.
Der Aufbau
Für alle, die etwas mehr über dieses Modell erfahren wollen, habe ich hier eine Aufbau-Skizze der beiden Platinen
Außerdem gibt es hier es noch die Pin-Belegung der Schnittstelle zum LC-80. Dies ist über ein Kabel, dass in eine 16-Pin-Fassung passt realisiert worden. Am LC-80 wird das dann einfach an eine Fassung angeschlossen, die mit den Ausgängen des User PIO 2 verbunden ist.
 Stecker-Schema
als Bild- Datei (.gif) |
Stecker-Schema
als Corel Draw Datei (.cdr; Version 11.0) |
Hier noch einmal ein paar Bilder der Alu in der endgültigen Version.
Die Software
Das Ganze wird natürlich über ein Programm von einem LC-80 Lerncomputer angesteuert. Die Dokumentation dieser Software findet ihr auf der Seite von Johannes Uhlig
Bild
1
Die
Alu neben dem LC-80 der das Ganze ansteuert
Layout- Plan als
Bild- Datei (.gif)
Layout- Plan als Corel Draw Datei
( .cdr ;Version 11.0)
Hier
ein Blick auf das Gesamtwerk
Die
ALU in Aktion: Man erkennt, dass A=7 und B=1, sowie Steuerwort=9 (A+B),
Cn=1, M=0, Ergebnis=F
Hier
ist zu sehen, wie ich die Platinen aufeinander montiert habe.
Die
Platinen sind außerdem noch durch Plastikplatten voneinander isoliert