Das komlette Verständnis der Schaltung ist für den Einsatz nicht notwendig, hilft aber auf jeden Fall. Die Schaltung ist nicht sehr komliziert. Wer die funktionsweise nachvollziehen möchte, sollte sich am Besten den Schaltplan ausdrucken um bei der nun folgenden Beschreibung einen Blick darauf werfen zu können.

Das Kernstück der Schaltung bildet das 74154 (IC1), ein „4 Bit Demultiplexer“ oder auch „4-Bit zu Hexadezimal-Decoder“. Der Baustein besitzt 4-Adresseingänge, 2 und-verknüpfte Strobe-Eingänge (Eingänge invertierend) und 16 invertiert Ausgänge. Über die Strobe Eingänge wird der Baustein „aktiviert“. D.h. nur wenn an beiden Eingängen G1 und G2 ein 0-Signal anliegt sind die Ausgänge aktiv. Über den vorgeschalteten Jumper (JP2) kann man diese Eingänge entweder fest auf „0“ legen oder sie an die Datenleitungen D6 und D7 des Parallelports hängen. Durch Umjumpern läßt sich somit beim Einsatz mehrerer Karten die jeweils gewünschte auswählen. Die 4 Eingänge A,B,C,D sind fest mit den Datenleitungen D0 - D3 des Parallelports verbunden. Durch Ausgabe eines Signals auf den ersten 4 Bit des Ports wird nun genau die Ausgangsleitung des IC1 aktiviert, die der an den Eingängen anliegenden Binärzahl entspricht. Durch die Invertierung der Ausgänge wird eine Aktivierung durch ein 0-Signal repräsentiert, während alle anderen Ausgange auf 1-Signal liegen. Beispiel:

0 → 0 V

1 → 5 V

x → Beliebig

Das Datenblatt und die komplette Wahrheitstabelle kann man sich hier ansehen.

Und wer ein bischen spielen möchte klickt hier.

Wichtig an dieser Stelle ist, daß deutlich wurde, daß man durch eine Kombination von 1 und 0 auf den ersten 4 Bit des Parallelports die entsprechende Ausgangsleitung des IC1 auf 0 setzen kann (vorausgesetzt, die Ausgänge sind über die Strobe-Eingänge aktiviert worden). Mit diesen ersten 4 Bit (D0 - D3) werden später die 16 Kanäle der Karte angesteuert.

Der Zustand eines Ausgangskanals läßt sich über die Datenleitung D4 des Parallelports in Kombination mit den enstprechenden Adresse setzen. Die Datenleitung D4 wird an ein Inverter-Gatter des 7404 (IC10) angeschlossen. Dieses IC beinhaltet 6 Inverter. Wie bereits beschrieben, können an den Ausgang eines ICs nicht beliebig viele Eingänge angeschlossen werden - Standartmäßig sind dies nur 10 Eingänge an einem Ausgang. Da wir hier aber nun 16 Ausgänge ansteuern wollen, und für jeden einmal das gleiche Signal wie auf der Datenleitung D4 und zusätzlich die Invertierung dieses Signal benötigen, wird die Ansteuerung auf zwei Zweige aufgeteilt. Jeweils ein Zweig versorgt 8 der nachfolgenden Flip-Flops mit dem Signal der Datenleitung und der jeweiligen Invertierung.

Das Datenblatt des 7404 ist hier zu finden.

Als 1-Bit Zustandsspeicher und Ausgangsglieder dienen J-K-Flip-Flops des Typs 7473 (IC2 -IC9). Jedes IC beinhaltet 2 dieser Flip-Flops. An dem Eingang J eines jeden Bausteins liegt das über die Inverter generierten Zustandssignal der Datenleitung D4 an. Am K-Eingang das jeweils invertierte. Der Takteingang der Flip-Flops ist mit jeweils einem Ausgang des Demultiplexer (IC1) verbunden. Exakt zu dem Zeitpunkt, an dem am Takteingang das Signal von 1 auf 0 wechselt, also bei einer fallenden Flanke, wird das Signal an dem J und K-Eingang anliegt übernommen und gespeichert am Ausgang wiedergegeben. Eine Zustandänderung kann erst wieder bei einer erneuten fallenden Flanke erfolgen. (Es wäre auch möglich den Zustand durch Nutzung des Reset-Eingangs umzusetzen, dieser wurde jedoch fest auf 1 gelegt und ist somit „unwirksam“.)

Das Datenblatt des 7473 ist hier zu finden.

An den Ausgängen des Flipflops wird eine Duo-LED mit gemeinsamer Anode verwendet. (Da wir noch trippel-LEDs hatten, tauchen diese hier im Schaltplan auf. Es werden aber nur 2 Farben genutzt.) Die Anode wird über einen 220 Ohm Widerstand an Plus 5V angeschlossen. Ein 0-Signal an einem Ausgang des Flip-Flops bringt also die entsprechende LED zum leuchten. Diese Methode ist sinnvoll, da der Ausgang eines TTL-ICs bei 0-Signal wesentlich mehr Strom aufnehmen kann, als er in der Lage ist, bei 1-Signal abzugeben. Da die beiden Ausgänge des Flipflops immer gegesätzlich schalten, kann immer nur eine LED leuchten. (Somit ist auch die Verwendung eines einzigen Widerstands im Anodenzweig möglich.)

Anmerkung: Wenn möglich sollte man versuchen 7473 in der Standartausführung (nicht 74LS73) zu kaufen. Leider scheinen diese schwer zu bekommen sein. Wer somit auf 74LS73 ausweichen muß sollte wissen, da diese ICs eine geringere Leistung haben. Beim Betrieb einer LED arbeiten sie außerhalb der Spezifikationen was die Stomaufnahme angeht. Aber keine Sorge, bisher hatte ich auch damit noch nie Probleme.

Die gesamte Schaltung muß mit 5 V Gleichspannung versorgt werden. Die Stromaufnahme beträgt weniger als 300 mA. Bei manchen Systemen ist es somit möglich, sie über z.B. USB mit Spannung zu versorgen. Ich empfehle jedoch die Verwendung eines externen Netzteils. In diesem Fall muß jedoch unbedingt darauf geachtet werden, daß die Masse der externen Spannungsversorgung und die des Ports miteinander verbunden sind.

Durch Anlegen einer Adresse für den gewünschten Ausgangskanal mittels der Datenleitungen D0 - D3 sowie ggf. der Aktivierungssignale D6 und D7 wird ein Übernahmesignal für genau einen Ausgangskanal erzeugt. Dieser übernimmt nun das durch die Datenleitung D4 zur Verfügung gestellte Signal und gibt es am Ausgang zuwischengespeichert wieder.