Dekorative Laufschrift
Spätestens einen Monat vor Weihnachten war klar: Ich brauche ein Geschenk für meine Freundin.
Es lag sofort nahe, dass ich eins basteln könnte. Basteln ist günstig und macht Spaß. Abgesehen davon ist das Produkt dann ein sehr individuelles Geschenk.
Die eigentliche Idee habe ich zwar irgendwann in der Vergangenheit schon einmal im Internet gesehen, aber ich habe das alles trotzdem einfach mal ohne Pläne von anderen aufgebaut, weil es dann auch lehrreicher für mich war.
Nun, zur Idee: Ich plante, ihr eine Laufschrift, die von LED-Punktmatrix-Elementen dargestellt wird, zu schenken, die in ein leicht milchiges Gefäß von der Größe eines Teelichts eingebaut ist. Oben sollten dann dekorativ kleine Pflänzchen herausstehen.
Also bestellte ich mal los: Die Schaltung selbst würde eigentlich nur aus folgenden Teilen bestehen:
- Europlatine
- Mikrocontroller (AVR ATMEGA8 ist hier völlig ausreichen)
- Zwei 5*7 Pixel LED-Matrizen
- Verbindungsdraht zum Verlöten, da ich darauf verzichtete, die Platine zu ätzen
- Entsprechende Vorwiderstände für die LED-Matrizen
Die Verdrahtung sollte dann recht simpel sein. Zwei nebeneinander gesetzte 5*7-Pixel-Matrizen ergeben eine 10*7-Pixel-Matrix. Wenn man sie “multiplext”, dann braucht man 10 +7 Pins am Mikrocontroller, um sie anzusteuern. Das sind dann also 10 Pins jeweils pro Spalte und 7 Pins jeweils pro Zeile. Laut Datenblatt brauchen die Matrizen (Bezeichnung: Kingbright TA07-11HWA) 2Volt Spannung und 25mA Strom pro LED-Einheit.
Die Betriebsspannung des Mikrocontrollers war dann so ein Problem: Einerseits sollte alles schön klein sein, andererseits bräuchte ich alleine drei Mignon-Zellen für nur 4,5Volt. Das wäre nicht mehr so optimal dimensioniert für ein Teelicht-großes Geschenk. Tests mit einem kleinen Prototypen der Schaltung ergaben, dass der Mikrocontroller bei 3V Spannung noch problemlos arbeitet! Also habe ich mich dazu entschlossen, einfach mit zwei Mignonzellen zu arbeiten und fertig. Bei höheren Arbeitstakten des Mikroprozessors wäre das wohl problematisch, aber bei 1MHz ist das in Ordnung.
Da die Schaltung nicht wirklich kompliziert ist, habe ich sie direkt auf Platine gebannt, um die Software direkt los schreiben zu können, ohne das später noch Hardware-Änderungen aufgrund von Umständen, die ich vorher eventuell nicht bedacht habe, auftauchen. Software-Entwicklung macht viel mehr Spaß, wenn sich nicht ständig etwas ändert…
Der fertige Aufbau:
Kein Inbegriff von Ordnung
Für die nächste Schaltung werde ich ganz sicher bunte Drähte benutzen.
Als nächstes sollte die Software folgen. Da das Display 7 Pixel hoch ist, erdachte ich mir einen Zeichensatz (mit Alphabet und ein paar Sonderzeichen), in dem alle Buchstaben 7 Pixel hoch und vier Pixel breit sind, so dass man einfach ein C-Character-Array (8 Bit sind eins zu viel – egal, also verschenkt!) anlegt, das 4*Anzahl_der_Zeichen Felder lang ist.
In einem anderen Array sollten dann später die Buchstabenfolgen stehen, die auf dem Display tatsächlich angezeigt werden. {1, 2, 3} wäre demnach “ABC”.
Notation folgt der Abbildung der Matrix-Verdrahtung
Die Anschlüsse des Displays auf der Platine sind fast wirr über die Ports auf dem Mikrocontroller verteilt, obwohl ich mich bemüht habe, sie an möglichst wenige Ports zu verbinden, um möglichst wenig Bitshifterei zu haben.
Die Spalten sollen HIGH-Pegel bekommen, die Zeilen LOW-Pegel. Das Programm schaltet zunächst alle Spalten auf LOW, steuert die Spalten bitmustergerecht an und gibt der entsprechenden Spalte dann HIGH-Pegel.
In festen Zeitintervallen wird die ganz rechte Spalte in die Spalte links daneben kopiert und aus dem Zeichensatz-Array das passende nächste Bitmuster wieder in die Spalte ganz rechts gesetzt, was prinzipiell wie ein Schieberegister funktioniert. Die Prozesse der Anzeige und der Zusammensetzung der darzustellenden Pixel finden getrennt statt, wodurch man Bildaufbaurate und die Geschwindigkeit der Laufschrift problemlos unabhängig voneinander einstellen kann.
Ab dem Punkt, ab dem alles funktionierte, konnte ja mit dem Einbau in den dekorativeren Teil des Geschenks begonnen werden, was eigentlich auch einfach nur mittels Heißkleber und Origami-Anleitungen geschah 
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Den C-Sourcecode gibt es hier zum Download.