Tischtennis Zähltafel

Eigene Projekte und Vorhaben könne hier beschrieben und besprochen werden

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Tischtennis Zähltafel

Neuer Beitragvon kluesi am Mittwoch 18. November 2015, 22:22

Hallo

Ich möchte eine elektronische Zähltafel für meinen Verein bauen. Ich habe rudimentäre Kenntnisse von Elektronik. Früher habe ich da mal ein wenig gebastelt, aber das ist schon lange her. Ich möchte aber nun all das was ich für den Bau einer Zähltafel benötige lernen. Zumindest soweit, dass ich die Funktionsweise selbst verstehe. Ich beschreibe mal die Aufgabe genauer:

Regeln für die Zähltafel (es geht um Tischtennis)

Minimalanforderung (A):
A.1. Es soll 2 große Ziffernanzeigen auf der Vorderseite geben (getrennt durch einen Doppelpunkt) die den aktuellen Spielstand anzeigen. Jede dieser beiden Anzeigen soll ein 1 Zentimeter großes Raster für die Anzeige der Ziffern haben. Die Abmasse von 8cm breit und 10 cm hoch wären schön. So kann man alles gut lesen, auch die Zuschauer auf den Bänken. Dabei braucht die Anzeige jeweils nur einen 1 cm breiten Streifen für die Anzeige der Zehner-Ziffer (nur die Eins, dann zwei cm Abstand und 5 cm für die Einer-Ziffern (0-9). Mögliche Zahlen sind also (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19). Nach der 19 soll wieder bei 0 weitergemacht werden. Ebenso bei einem herabzählen von Zahlen soll nach 2, 1, 0, dann die 19 kommen. Die gleiche Anzeige soll in klein auf der Rückseite zu sehen sein, damit der Zähler sehen kann was vorne angezeigt wird.
A.2. Über vier Taster kann der aktuelle Spielstand eingestellt werden. (links hoch, links runter, rechts hoch, rechts runter)
A.3. Es soll für die gewonnenen Sätze eine Satzanzeige geben. Hier soll man über vier Taster (links hoch, links runter, rechts hoch, rechts runter) den Stand der Sätze einstellen können. Also zwei Zahlen mit einem Doppelpunkt getrennt von 0 bis 3
A.4. Es soll ein Reset Taster geben, der die Spielstandsanzeige auf 0:0 setzt.
A.5. Es soll einen Ein-/Ausschalte für das gesamte Gerät geben. Startzustand ist 0:0 als Spielstand und 0:0 in Sätzen.

Zusätzliche Anforderung (B):
B.1. Welcher Spieler mit der Angabe beginnt wird zu Spielbeginn ausgelost, diese soll einmalig an Gerät eingestellt werden (z.B. mit einem Schalter). Als Anzeige soll eine große LED auf der linken und eine auf der rechten Seite dienen. Der Aufschlag wechselt nach 2 gespielten Punkten. Ab dem Spielstand von 10:10 wird der Aufschlag nach jedem Punkt gewechselt.

Zusätzliche Anforderung (C):
C.1. Ein Spiel geht über 3 Gewinnsätze. Nach jedem Satz wird die Seite gewechselt. Wenn die Satzanzeige jedoch 2:2 anzeigt, dann soll die Anzeige beim erreichen der ersten 5, auf einer der beiden Spielstandsanzeigen, 5 Sekunden lang blinken. Das soll den nun folgenden Seitenwechsel signalisieren. Deshalb soll nach diesen 5 Sekunden automatisch der Spielstand vertauscht werden. Bei diesem Seitenwechsel muss auch die Angabeanzeige wechseln. Beispiel: Spieler 1 (links) hat Angabe und es steht 4:1 und Spieler 1 erhöht auf 5:1. Dann blinkt die Spielstandsanzeige für 5 Sekunden und die Spieler wechseln die Seiten. Die Spielstandsanzeige wechselt automatisch nach den 5 Sekungen von 5:1 auf 1:5. Die Angabeanzeige würde ja ohne Seitenwechsel auf die rechte Seite springen. Da ja genau jetzt der Seitenwechsel war und Spieler 2 nun auf der linken Seite steht bleibt die Anzeige auch auf der linken Seite.

Zusätzliche Anforderung (D):
D.1. Ein Satz ist gewonnen wenn zwei Bedingungen erfüllt sind.
1. Der Spieler hat mindestens 11 Punkte
2. Der Spieler hat 2 Punkte mehr als sein Gegner
Also geht es bei 10:10 weiter bis ein Spieler zwei Punkte mehr hat als der andere.

Das möchte ich elektronisch umsetzen und dafür muss ich verschiedene Fragen klären.

1. Die Zahlen sollen ähnlich einer 7-Segment Anzeige realisiert werden. Fertige Bauteile in der Größe kosten aber sehr viel Geld. Wie setze ich diese Anzeigen möglichst günstig um. Z.B. mit vielen LED's.

2. Für die Steuerung müßten ja eventuell fertige Chips eingesetzt werden. Ich hab auch schon an Raspery Pi gedacht. Aber das wäre vielleicht mit Kanonen auf Spatzen geschossen. Ich möchte das Thema ja auch möglichst selbst verstehen und wenn möglich die Lösung auch selbst erarbeiten.

Welche Elemente benötige ich für diese Umsetzung? Also z.B. LED, Widerstände, Kondensatoren, Chips, usw. Was für Dokumentationen müsste ich dafür lesen um dieses Problem an zu gehen. Gerne möchte ich zum Schluß meine eigene Platine erstellen (aber das ist Zukunftsmusik). Vielleicht reicht ja auch erst mal eine Lochplatine. Gerne hätte ich eine Unterteilung anhand der Anforderungen. Ich würde mal mit der ersten Anforderung A beginnen. Die anderen Anforderungen werden ja immer komplexer.

Vielen Dank für eure Hilfe

Ciao Klüsi
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Re: Tischtennis Zähltafel

Neuer Beitragvon der mit den kurzen Armen am Donnerstag 19. November 2015, 07:23

Für derartige Zwecke ist es sinnvoll da einen µC zu verwenden. Du kannst das Ganze aber auch mit einzelnen IC errichten , nur wird das dann ein IC -Grab. Zur Anzeige ob du nun 7-Segmentanzeigen oder einzelne LED als 7Segmentanzeige verwendest bleibt dir überlassen.
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Re: Tischtennis Zähltafel

Neuer Beitragvon BernhardS am Donnerstag 19. November 2015, 11:46

Ich verwende für derartige Aufgaben ein relativ einfaches System mit dem Namen PICAXE. In Internetforen wird es als "langsam" abqualifiziert - 10000 Zeilen Code pro Sekunde ist halt manchen nicht schnell genug.
Programmiert wird es in einer einfachen BASIC-programmsprache. Die Chips kaufe ich bei der eigentlichen Firma in England, kriegt man aber auch in Deutschland.

Da war jetzt ein Gedankensprung - zurück auf Anfang. Ich bin ebenfalls der Meinung, daß das als Vorhaben für den Wiedereinsteiger aus dem Rahmen laufen wird. Zunächst also die Frage: wie schaut es mit den Programmierkenntnissen aus?

Hardware ist nicht so schwer. Es gibt auch relativ große 7-Segmentanzeigen. Mal ein Luxusmodel vom Industrieausstatter - bitte keine Preisdiskussion, ist nur ein Beispiel

http://de.rs-online.com/web/p/products/4387913/
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Re: Tischtennis Zähltafel

Neuer Beitragvon kluesi am Donnerstag 19. November 2015, 21:35

Vielen Dank für die Antworten. Den PICAXE hab ich mir mal näher angesehen. Das sieht sehr interessant aus. Programmieren sollte für einen Programmierer (egal welche Sprache) kein Problem sein. Die technische Seite ist eher die Herausforderung. Eine kleine Verständnisfrage: Ich würde ja logischer weise nicht eine LED mit einem Pin des PICAXE steuern sondern ein Segment mit mehreren LEDs. Dann bräuchte ich ja auch noch Taster. Also komme ich für die komplette Ausbaustufe folgende Anzahl PINs.

2 mal Spielstandanzeige auf der Vorderseite a 9 Segmente
2 mal Spielstandanzeige auf der Rückseite a 9 Segmente
2 mal Satzanzeige auf der Vorderseite a 7 Segmente
2 mal Satzanzeige auf der Rückseite a 7 Segmente
2 mal 2 Taster für die Spielstandanzeige
2 mal 2 Taster für die Satzanzeige
2 mal Angabenanzeige

Alles in allem benötige ich also 74 PINs. Habe ich hier grundsätzlich einen Denkfehler? Gibt es denn so große PICAXE?

Viele Grüße
Klüsi
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Re: Tischtennis Zähltafel

Neuer Beitragvon der mit den kurzen Armen am Freitag 20. November 2015, 07:03

Nein du hast 7 Segmente je Ziffer und 4 Ziffern für den Spielstand. Der µC benötigt also max 7+4 = 11 Ausgänge wenn die Ziffern gemultiplext werden. Jede weitere Ziffer benötigt dann nur noch einen weiteren Ausgang . In deinem Fall sind das 4 Ziffern für den Spielstand und 2 Ziffern für die Satzanzeige. Also 6 Ziffern >>> 7+6 = 13 Ausgänge. Dazu kommen noch die Taster für Zählen , Stopp und für die Umschaltung auf oder Abwärtszählen. Ob du nun auf der Rückseite eine Ziffer darstellst und auf der Vorderseite ist völlig wurscht den beide Ziffern sind ja gleich, werden also nur einmal ausgegeben. Bei einer 7 Segmentanzeige ist es wurscht ob das Segment eine oder 30 Led enthält! Das Segment könnte auch aus einer Leuchtstoffröhre bestehen! Lediglich im Treiber für die Anzeige besteht dann ein Unterschied.
Der Doppelpunkt wird schlicht und einfach nur festverdrahtet braucht also keinen Ausgang. Es sei den du willst den blinken lassen. Die Hauptarbeit besteht bei einem µC nur in der Programmierung!
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Re: Tischtennis Zähltafel

Neuer Beitragvon anders am Freitag 20. November 2015, 10:21

Früher habe ich da mal ein wenig gebastelt, aber das ist schon lange her.
Habt ihr keinen bei den Kids, der sich mit aktueller Technik besser auskennt?
Ich denke da an Arduino oder besser noch den RaspberryPi.

Und anstelle des LED-Geraffels würde ich dann mal an handelsübliche LCD-Monitore oder -Fernseher denken.
So teuer ist das Zeug ja nicht mehr, und ein Raspi hat mehr als genug "Muskeln" um sie zu füttern.
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Re: Tischtennis Zähltafel

Neuer Beitragvon BernhardS am Freitag 20. November 2015, 13:15

Kein Prozessor hat so viele Pin´s.

Schiebt man beispielsweise Daten zuvor in einen seriell beschreibbaren Speicher wie eine Reihe CD4094 braucht man überhaupt nur einen Pin.
Auch mit BCD zu 7-Segment Decodern wie CD4511 kann man Pin´s sparen ohne daß der Hardwareaufwand völlig ausufert.

Das kann man in Ruhe auf einer Streifenleiterplatine anfangen. Erstmal CD4511 und normale 7-Segmentanzeigen. Um die Anzusteuern muss man sich was einfaches ausdenken wie man die Eingänge mit Plus oder Minus verbindet. Ich verwende Buchsenleisten und Drähtchen für sowas. Die Buchsenleisten können drinbleiben, dann kann man auch später mal was nachprüfen.
Dann LED-Reihen basteln. Die versorgt man mit höherer Spannung und muss sie über Treibertransistoren schalten. Ziemliche Fleißarbeit. Elektrisch werden sie "einfach" mit den Anschlüssen der 7-Segmentanzeigen verbunden - die nächste Fleißarbeit, aber eben kein theoretisch schwieriges Problem.
Dann eine weitere Platine - nur beispielsweise - mit einer Reihe Schieberegister und dem Prozessor gefolgt von einigen Programmierabenden. An einem regnerischen Tag verbindet man die beiden Platinen miteinander, ausgehend von der Annahme, daß es noch Streifenleiter oder Lochraster ist.

Nun ist alles schon ganz toll und die beste aller Ehefrauen sowie eventuell vorhandene Enkel sind beeindruckt was aus der wochenlangen Bastlerei rausgekommen ist.
Die Abfrage der Tasten und ein fortlaufendes Programm zu erstellen ist dann harmlos dagegen.
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Re: Tischtennis Zähltafel

Neuer Beitragvon kluesi am Samstag 21. November 2015, 20:55

Hallo

So ich habe mich ein wenig mit der Technik beschäftigt. Mein Ziel ist soviel wie möglich über den PICAXE steuern zu lassen. Deshalb habe ich ein paar Anpassungen vorgenommen. Ich habe mich auf euren Rat hin mit dem 4511 beschäftigt. Das verstehe ich soweit.
Somit benötige ich für zwei 7-Segment Anzeigen nebeneinander 5 PINs, da ich ja nur bis 19 zählen möchte. Dafür benötige ich dann aber auch zwei 4511er. Das ganze mal zwei weil ich ja zwei Spieler habe. Vorder- und Rückseite wird natürlich mit den selben Komponenten gesteuert und nicht mit zusätzlichen. Da habt ihr natürlich recht. (Zusammen 10 PINs , 4 x 4511)
Die Satzanzeige braucht die Zahlen von 0-3, also 3 PINs und das dann auch mal zwei. Ebenso zwei 4511er. (zusammen also 6 PINs, 2 x 4511)
Dann brauche ich 2 PINs für die Angabenanzeige. (2 PINs )
Dann habe ich mir überlegt, dass ich zur Steuerung nicht 8 sondern nur 5 Taster benötige. Zwei für Spieler1 hoch und runter und zwei für Spieler2. Einen Taster zum Umschalten zwischen Spielstand- und Satzänderung. Wenn ich den Taster gedrückt hält und dann die 4 Spielstandstaster betätige kann ich die Sätze anzeigen. Drücke ich hoch und runter für einen Spieler gleichzeitig für 5 Sekunden gibt es einen Spielstandreset. Und bei allen vier Tastern nach 5 Sekunden einen Spielstand und Satzreset. Und dann denke ich mir noch eine Kombination aus für die Angabenanzeige. (Zusammen 5 PINs ). Ich komme so auf 23 PINs . Solche PICAXEs gibt es. Der 40X2 z.B.

Sicherlich kann man auch viel kleinere Chips verwenden, aber so werde ich die Schaltung am schnellsten verstehen. Habe ich da richtig gedacht?

Vielen Dank Klüsi
Zuletzt geändert von kluesi am Samstag 21. November 2015, 20:57, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Tischtennis Zähltafel

Neuer Beitragvon der mit den kurzen Armen am Samstag 21. November 2015, 21:41

Nein du brauchst bei Verwendung eines 4511 nur 4 Pins für die Zahl (BCD-Code) und 4 Pins für die Stelle
Denn der µC gibt die Zahl 12:14 nacheinander aus als 1, 2,1,4 Der 4511 decodiert das und die Pin 5 ,6,7und 8 schalten die jeweilige gültige Ziffer zu . Das Ganze erfolgt so schnell hintereinander so das du den Eindruck hast alle 4 Ziffern werden gleichzeitig angezeigt. Deine Augen sind dafür einfach zu langsam! Denke mal weiter für den Spielstand hast du noch mal 2 Stellen. Also würde der µC 1,2,1,4,0,2 ausgeben als BCD-Code an den 4 Pins die der 4511 in 7 Segmentcode umwandelt und damit deine Segmente ansteuert und an den Restlichen 6 Pins dann 0,0,0,0,0,0 (Keine Ziffer leuchtet ) oder 1,0,0,0,0,0 für erste Ziffer. Die 1 wandert also an den 6 restlichen Pins immer um eine Stelle weiter. Das Ganze nennt sich dann Multiplexen der Anzeige. Spieler 1 hat max 2 Tasten Hoch Runter und einen Umschalter der dafür sorgt ob Spielstand oder Satz geändert werden soll. Das sind 4 Pins. Wegen dem Umschalter!
Für Spieler 2 ist das Identisch ergo noch mal 4 PIN Unterm Strich brauchst du also 4 +6 + 8 Pins = 18 Pins am µC
Davon sind 10 fest als Ausgang und 8 fest als Eingang !
Und um das Spielchen noch weiter zu treiben kannst du auch definieren das bei Drücken von Taster Spieler 1 hoch und Spieler 2 hoch ein Reset erfolgt also alles auf 0 Gestellt wird. Oder wenn genügend freie Eingänge dann vorhanden sind da extra einen Taster verwenden. Nebenbei lässt sich der µC auch so programmieren das er den Satzstand selbst ändert und auch den Seitenwechsel selbst erkennt und dementsprechend auch die Anzeige selbst umschaltet bzw aktualisiert
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Re: Tischtennis Zähltafel

Neuer Beitragvon der mit den kurzen Armen am Samstag 21. November 2015, 21:51

Du solltest dir auch mal den ULN 2803 anschauen. Das ist ein Treiber bis 500mA den der 4511 ist doch etwas Schwach auf der Brust um größere Lasten zu schalten ! Deine 7 Segmentanzeigen sollten dann solche mit gemeinsamer Anode sein!
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Re: Tischtennis Zähltafel

Neuer Beitragvon kluesi am Sonntag 22. November 2015, 21:26

Ah, ok. Jetzt ist der Groschen gefallen. Das was sonst ein Multiplexer Chip (oder wie soetwas heißt) macht, mache ich mit dem PICAXE. Da muss ich aber schon selbst ran und diese Funktionalität programmieren, oder gibt es dafür vorgefertigte Funktionen in dem Prozessor?

Aber dann habe ich ja jetzt alles zusammen. Was den PICAXE angeht, welche Version wäre der Beste für diesen Job?

Dann wäre noch ein paar Gedanken bezüglich der LEDs für die Anzeige. Weiß jemand welche LEDs geeignet für eine Anzeige ist. Eventuell würde ich noch eine rote Plexiglasscheibe davor setzen. Vielleicht auch nicht.

Nehmen wir an ich würde jedes Segment einer 7-Segment Anzeige aus zwei Reihen a 10 LEDs erstellen. Dann hätte ich alleine nur für die eine Seite der Spielstandanzeige 180 LEDs. Ist das überhaupt mit normalen Batterien machbar? Ich möchte da ja auch keine Autobatterie drin haben.

Gibt es eigentlich auch größere LEDs. So mit da. 1 cm Durchmesser. Das wäre was. Wie wären eure Ideen dazu. Vielleicht gibt es ja auch eine ( nur mal so vor mich hin gesponnen) eine LED die 1 cm breit und 8cm lang ist?

Bin gespannt. Vielen Dank aber auf jeden Fall schon mal für die bisherigen Hinweise und Tips.

Viele Grüße
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Re: Tischtennis Zähltafel

Neuer Beitragvon der mit den kurzen Armen am Sonntag 22. November 2015, 23:05

Wer sagt den das du die 7 Segmentanzeige mit LED aufbauen musst, du kannst auch Sofittenlampen verwenden oder Led-Stripes. Der ULN2803 kann durchaus auch mit 24 V versorgt werden. Es soll auch Acrylrundstäbe geben wo du an den Enden jeweils eine Led anbringst und der Rundstab dann aufleuchtet!
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Re: Tischtennis Zähltafel

Neuer Beitragvon BernhardS am Montag 23. November 2015, 07:05

kluesi hat geschrieben:Sicherlich kann man auch viel kleinere Chips verwenden, aber so werde ich die Schaltung am schnellsten verstehen. Habe ich da richtig gedacht?


Das schaut aus wie ein guter Kompromiss zwischen Hardwareaufwand, Übersichtlichkeit und den Möglichkeiten die ein PIC bieten kann.
Gerade habe ich nochmals nachgesehen - nicht daß man was übersieht. Beim 40X2 kann man tatsächlich alle verfügbaren Pins als Ein- oder Ausgang schalten. Wenn es knapp wird, dann kann man Taster auch auf 2, 3, oder 4 Volt legen, den Analogwert einlesen und braucht so beispielsweise nur einen Pin für 3 Taster.

Programmbeispiele findet man eher im englischen Forum. Ob da grad dieser Fall zu finden ist, wage ich zu bezweifeln. Steck die Zeit lieber in eigene Teilschritte.

Im letzten Jahr habe ich eine Steuerung mit einem SPS-ähnlichen Ablauf für ein größeres Gerät geschrieben. Auch mit dem Erkennen von Tastendrucken und Schalt- und Anzeigeausgaben. Den kann ich mal auf das Grundsätzliche abspecken (es sind Sensorabfragen und so ein Zeug drin) bzw. mal ein Grundgerüst vorschlagen. Im Moment würde ich jedoch erstmal die Anzeigen statisch zum leuchten bringen.
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Re: Tischtennis Zähltafel

Neuer Beitragvon kluesi am Montag 23. November 2015, 20:35

Ich wollte noch mal zurückkommen auf die Multiplexer Funktionalität. Diese würde ich ja im PIC erledigen. Gibt es da Richtwerte wie lange eine LED oder sonstwas leuchten muss und wie lange sie ausbleiben kann damit das menschliche Auge das Flackern nicht erkennt.

Den Punkt hatte ich doch richtig verstanden? Ich kann mit 4 PINs über den 4511 (oder einem ähnlichen Baustein) die Zahl ansteuern und mit jedem weiteren die Position. Das dann über Transistoren. In meinem Fall sind das ja 6 Zahlen. Zusammen also 10 PINs. Ich würde ja dann eine Schleife bauen (im PIC). Die Prozessorgeschwindigkeit ist ja nun aber auch nicht ganz langsam. Wenn ich in der Geschwindigkeit die Lichter wechsle kann ich mir vorstellen, dass das nicht korrekt aussieht.

Dann kann ich für die Taster jeweils einen Pin nehmen. Bei 4 Tastern sind das 4 PINS.

Alles zusammen also 14 PINs. Da kann ich ja dann auch einen kleineren PICAXE nehmen. Was benötige ich denn nun für die Programmierung? Soweit ich gelesen habe zum einen natürlich den PIC, dann eine Programmierplatine mit USB und dann eine Platine auf die der Prozessor dann arbeitet. Hab ich etwas vergessen?

Viele Grüße
Klüsi
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Re: Tischtennis Zähltafel

Neuer Beitragvon der mit den kurzen Armen am Dienstag 24. November 2015, 17:42

Der µC ist schnell genug um die 6 Ziffern umzuschalten. Nur ein Beispiel du hast beim Film 25 Einzelbilder in der Sekunde . Und was siehst du ? Richtig bewegte Bilder! Dein Auge ist für das schnelle Umschalten einfach zu langsam und deshalb nimmst du alle Ziffern als gleichzeitiges Leuchten war .
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