Projekt "PORT[3]-Beschaltung für die Nutzung als Signaleingang mittels OR-Gate CD4071" mit der Open-Micro bis Open-Macro

Autor: Josef Fenk

Es wird eine Schaltung mit dem OR-Gate CD4071 beschrieben, welche es dem Anwender erlaubt, PORT[3] der Open-Micro bis Open-Macro voll zu nutzen.

Im Jahr 2013 hatte ich bereits eine Schaltung mit einem Transistor vorgestellt. Nun stelle ich eine Schaltung mit einem OR-Gate CD 4071 vor. Im Kapitel "Funktionen der Pins" der Dokumentation steht unter PORT[Nummer] folgender Hinweis: "PORT[3] ist allerdings nur als Eingang zu verwenden und bei dessen Beschaltung ist zu beachten, dass dieser Port zugleich als HOST/RUN-Pin dient. Nach einem Reset muss dieser Pin auf High-Potential (5 Volt) liegen, sonst arbeitet der Controller das Anwenderprogramm nicht ab, sondern geht in den Hostmodus. Mittels Hostmodus lassen sich über die serielle Schnittstelle Anwenderprogramme in den Controller übertragen." Ein weiterer Hinweis ist unter "Bekannte Schlüsselwörter" bei FREQ: "Achtung: Nach einem Reset muss PORT[3] auf High-Potential (5 Volt) liegen, sonst geht der Controller in den Hostmodus und arbeitet das BASIC-Programm nicht ab."

Beschreibung der rechten Anwendungsschaltung:
Mit nur 3 zusätzlichen Bauelementen (CD4071, 1R, 1C) vor dem PORT[3]-Anschluss der O-Micros bis O-Macros kann man die Input-Funktion des PORT[3] voll nutzen. Der Elko C2 von 1uF zwischen 5 V Betriebsspannung und Gate 1 des CD4071 wird im Einschaltmoment, wenn man die Betriebsspannung anlegt, durch den Widerstand R4 zwischen Gate 1 und Masse aufgeladen. Zum Einschaltzeitpunkt ist der Elko entladen. Erst wenn der Elko ausreichend aufgeladen ist und die die Spannung an Gate 1 unter die Schaltschwelle des OR-Gates kommt, wird der OR-Gate Ausgang freigegeben und folgt dem Signal an Gate 2. Das OR-Gate entkoppelt zugleich den empfindlichen Eingang von PORT[3] von der weiteren Außenbeschaltung und schützt damit die uController. An das Gate 2 kann z.B. ein Frequenzsignal angelegt werden oder es kann der Eingang auch benutzt werden, um interrupt-gesteuert kurze Impulse zu messen, wie z.B. Fernsteuerimpulse von 1-2msec Länge.

Beschreibung der linken Testschaltung zur Messung der Funktion:
Die Signal-Ausgänge CN1 bis CN5 wurden mit dem Eingang eines Logic Analyzers verbunden.



Bild	Funktionsbeschreibung
230102_1_OR_Delay_low	Der Signaleingang CN7 wurde mit Masse verbunden und dann die Betriebsspannung eingeschaltet. Nach ca. 9msec wird die Schaltschwelle von Gate 1 erreicht, sodass der Gate Ausgang auf Low umschaltet.
230102_2_OR_Delay_high	Der Signaleingang CN7 wurde mit Vcc verbunden und dann die Betriebsspannung eingeschaltet. Nach ca. 9msec wird die Schaltschwelle von Gate 1 erreicht, der Gate Ausgang wird mit Anlegen der Betriebsspannung auf High umgeschaltet und bleibt auf High.
230102_3_OR_Delay_signal	Der Signaleingang CN7 wurde mit einem Signalgenerator verbunden mit einer Pulsfolge von ca. 50Hz und dann die Betriebsspannung eingeschaltet. Nach ca. 9msec wird die Schaltschwelle von Gate 1 erreicht, der Gate Ausgang folgt dann jeder fallenden Flanke am Gate 2 Eingang.


In der Anlage sind der Schaltplan und die Testbilder gemessen mit einem Logikanalyzer enthalten.

Josef Fenk