Bauanleitung MIDI-SYSTEM/MONA Inhaltsverzeichnis Allgemeine Hinweise zu unseren Bausätzen und Geschäftsbedingungen 1. Einleitung 2. Modulbeschreibungen 2.1. Basisplatinen 2.1.1. Basisplatine 1 2.1.2. Basisplatine 2 2.1.3. E510-Basisplatine ohne Transponiermöglichkeit 2.1.4. E510-Basisplatine mit Transponiermöglichkeit 2.2. Scannerplatinen 2.2.1. Scannerplatine für durchgehende Sammelschienen 2.2.2. Scannerplatine für Matrixtastaturen 2.2.3. Scannerplatine für Schaltspannungen 2.3. Bedienungsplatine 2.4 Adapterplatine zum Anschluß von Scannerplatinen an LMK3 Anhang A Allgemeine Aufbauhinweise B VMC32 Schiebereglerplatine C Literaturhinweise Hinweise zum Bausatz und zu unseren Geschäftsbedingungen Unsere Bausätze setzen Elektronik-Kenntnisse voraus. Als Bausatzkunde sollten Sie alle elektronischen Bauteile und deren Funktion kennen, Erfahrung bei Bestücken und Löten von Platinen besitzen und mit Meßgeräten (Multimeter, Oszilloskop) umgehen können. Für Laien oder Elektronik- Anfänger sind unsere Bausätze nicht geeignet! Bitte prüfen Sie unbedingt vor dem Zusammenbau an Hand der Bauanleitung, ob Ihre Kenntnisse für den Aufbau und Test des Bausatzes ausreichend sind. Wir bieten aus diesem Grund fast alle unsere Bausätze auch als Fertig- geräte, mit 6 Monaten Garantieanspruch an. Bei Bausätzen können wir keine Garantie gewähren. Auch bei Fertigmodulen (z.B. MIDI-Out-Nachrüstungen) werden Elektronik-Grundkenntnisse vorausgesetzt. Einen Elektronik-Laien kann auch der Einbau eines Fertigmoduls vor ungeahnte Schwierigkeiten stellen. Fertigmodule können innerhalb 14 Tagen nur zurückgenommen werden, wenn sie sich noch im Orginalzustand befinden! Vom Kunden veränderte Fertigmodule (z.B. ein- und wieder ausgebaute MIDI-Nachrüstungen) können nicht gegen Kaufpreiserstattung zurückgenommen werden! Bei Fertiggeräten sind Elektronik-Kenntnisse nicht erforderlich. Falls Sie vor dem Aufbau des Bausatzes feststellen, daß Ihre Kenntnisse hierzu nicht ausreichend sind, so können Sie den ungeöffneten Bausatz zurücksenden und gegen Aufzahlung des Differenzpreises das Fertigmodul erwerben oder den Bausatz gegen Rückerstattung des Kaufpreises (ohne Versandkosten) innerhalb 14 Tagen zurückgeben. Dies gilt nicht mehr für bereits geöffnete, teilweise oder ganz aufgebaute Bausätze. Aus unserer Erfahrung kommt häufig die Reparatur eines fehler- haft aufgebauten Bausatzes auf Grund der zur Reparatur benötigten Arbeits- zeit teurer als der Differenzpreis zwischen Bausatz und Fertiggerät! Überlegen Sie also bitte bevor Sie den Aufbau beginnen, ob nicht eventuell das Fertiggerät für Sie geeigneter wäre. Die Bauanleitung mag manchem Kunden - insbesondere dem elektronisch fortgeschrittenen - übertrieben ausführlich erscheinen. Aus unserer Erfahrung ist jedoch ein Wort zuviel besser als eines zu wenig. Wir hatten in der Vergangenheit häufig Rückfragen zu Bauanleitungen, da diese offenbar nicht ausführlich genug waren. Sie müssen jedoch nicht unbedingt die ganze Bauanleitung lesen, um ein Gerät des MIDI-Systems aufzubauen. Wenn Sie die Schaltungsdetails nicht interessieren, können Sie bei jedem Modul gleich bei "Aufbau" weiterlesen. Sind Sie erfahrender Elektronik- Bastler, so können Sie auch die allgemeinen Aufbauhinweise übergehen. Den Rest des Abschnittes "Aufbau" sollten Sie jedoch auch als erfahrener Elektroniker genau durchlesen, da hier auf einige Details eingegangen wird, die für den Aufbau sehr wichtig und nicht unbedingt selbstver- ständlich sind. Falls in einem Bausatz ein defektes Bauteil enthalten ist, welches nicht durch Ihre Schuld zerstört wurde oder von Anfang an defekt war, leisten wir natürlich kostenlosen Ersatz. Bei Halbleitern ist dies - wie allgemein üblich - leider nicht möglich. Insbesondere der E510 wird vor der Auslieferung geprüft und kann nicht umgetauscht werden! Um das Selbstbau- risiko völlig auszuschließen sollten Sie unbedingt das Fertiggerät mit 6 Monaten Garantie erwerben. Alle unsere Bausätze sind sorgfältig geprüft und funktionieren bei korrektem und sorgfältigem Aufbau auf Anhieb. Falls Sie bei einem Bausatz trotz Ihrer Elektronik-Kenntnisse einmal nicht mehr weiter kommen, steht Ihnen unser Reparaturservice gegen Erstattung von Arbeitszeit und Ersatz- teilen zur Verfügung. 1. Einleitung Hinter der Bezeichnung MIDI-SYSTEM verbirgt sich ein universelles Hard- und Software-Konzept, mit dem - je nach verwendeten Modulen und passender Software - verschiedene Geräte realisiert werden können. Falls Sie ein auf dem MIDI-SYSTEM basierendes Fertiggerät erworben haben und Sie die Schaltungsdetails nicht interessieren, so können Sie gleich bei der Bedienungsanleitung Ihres Gerätes weiterlesen. Das MIDI-SYSTEM besteht hardwaremäßig aus mehreren Platinen (Basis- platinen, Scannerplatinen, Bedienungsplatinen), die untereinander kombiniert werden können. Je nach Kombination und passender Software (EPROM) entstehen verschiedene Geräte. Auf der Basis der MIDI-System- Platinen werden bisher von uns folgende Geräte angeboten: MIDI-Out-Nachrüstungen "MONA" und "MONA II" für Akkordeons, Orgeln, Tastaturen, Baßpedale usw. in verschiedenen Versionen mit verschiedenen Kontaktzahlen und mit mehr oder weniger Bedienungskomfort. Die Kontakte können mit durchgehenden Sammelschienen versehen (Scannerplatinen für durchgehende Sammelschienen verwenden) oder in Form einer 8x8-Diodenmatrix verschaltet sein (Scannerplatinen für Matrixtastaturen verwenden) . Die MIDI-Out-Nachrüstung bestehender Geräte ohne freie Kontakte ist mit den Spannungs-Scannerplatinen möglich, wenn das nachzurüstende Gerät mit festen Pegeln an den Kontakten (z.B. -15V) arbeitet. Der Aufbau kann wahlweise mit/ohne Bedienungsplatine, mit/ohne Dynamik erfolgen (MIDI-Spezial-IC E510 mit zugehörigen Bauteilen, bei Spannungs-Scannerplatinen nicht möglich). MONA ist auch als Controller ohne Scannerplatinen erhältlich, um unsere älteren MIDI-Nachrüstungen, bzw. Keyboards (LMK1 alte Version, LMK2, WMK72, MBP1 etc.) mit den Eigenschaften von MONA auszustatten (ersetzt die bisherigen Controller-Module MKC1 und MKC2). MONA besitzt in diesem Fall eine MIDI-In-Buchse, über die die Verbindung zu der anderen Elektronik hergestellt wird. Die bestehende Elektronik muß auf MIDI-Kanal 1 senden, Running Modus und Controllerdaten sind nicht erlaubt (geht mit allen unseren Geräten, die mit E510 ausgestattet sind). Bei MONAII können zusätzlich ein Pitch-Bender, ein Modulationsrad, 4 Volumenregler für die 4 Zonen, ein Summen-Volumenregler und ein After- Touch-Sensor angeschlossen werden. Das Auslösen der MIDI-Realtime-Befehle Start und Stop kann über Fußtaster erfolgen. 8 vom Kunden selbst eingestellte Konfigurationen können nichtflüchtig in 8 sogenannten Presets abgespeichert werden. MIDI-Baßpedal MBP2 13-Tasten Basspedal im Bodengehäuse, mit oder ohne Bedienungsplatine Bei entsprechender Software können die Module des MIDI-Systems auch für andere Anwendungen eingesetzt werden, sofern der Benutzer über Program- mierkenntnisse des Microcontrollers SAB8051/535 verfügt. Auf Wunsch machen wir Ihnen für Ihre Anwendung ein Angebot, möchten jedoch an dieser Stelle darauf hinweisen, daß bei Einzelstücken die Kosten unverhältnismäßig hoch sind. Auch für eine einfache Anwendung muß (Test, Überprüfung aller möglichen Betriebsbedingungen etc.) mit mehreren Programmierstunden gerechnet werden. Alle Platinen verfügen über einen sog. SYSTEM-BUS. Dies ist eine einheit- liche 16-polige 2-reihige Verbindung, auf der 8 (Pseudo-) Datenleitungen, 4 (Pseudo-) Adress- und Select-Leitungen, sowie Masse und +5V zur Verfügung stehen. Über diesen System-Bus werden die verschiedenen Module des MIDI-Systems miteinander verbunden (z.B. Basisplatine + 2 Scanner- platinen + Bedienungsplatine). Die Platinen unseres MIDI-Mergers MMG4/2 und des kleinen Masterkeyboards LMK1V2 besitzen auch den MIDI-SYSTEM-Bus, werden jedoch von uns nicht zum MIDI-SYSTEM gezählt. Sie können jedoch - geeignete Software vorausgesetzt - prinzipiell auch mit den Modulen des MIDI-SYSTEMs kombiniert werden. Folgende Module bzw. Platinen sind bisher verfügbar: Basisplatine Typ 1 Microcontroller SAB8031 mit externem Programm-EPROM, Direktanschluß für Baßpedal (13 Tasten), MIDI-Out, Dynamik-Option mit MIDI-Spezial-IC-E510 (alternativ zu externem MIDI-In), Stereo-Klinkenbuchse für Doppelfußpedal Basisplatine Typ 2 Microcontroller SAB80535 mit externem Programm-EPROM und EEPROM für die Speicherung von 8 Presets, MIDI-Out, Anschlüsse für 2 Doppelfußpedale (Funktionen: Sustain, Program-Change-Modus, Start, Stop), 8 Controller anschließbar (2 Räder für Pitch-Bend und Modulation, 4 Schiebe-, Dreh- oder Fußregler für Lautstärke der 4 Zonen, 1 Schiebe-, Dreh, oder Fußregler für Gesamtlautstärke, 1 Anschluß für After-Touch-Sensor) Scannerplatine für durchgehende Sammelschienen Platine für die Abtastung von 64 Tastaturkontakten, geeignet für dynamische (mit E510) und nicht dynamische Tastaturabtastung, maximal 2 der Scannerplatinen können mit der Basisplatine vom Typ 1 oder 2 kombiniert werden (128 Kontakte) Scannerplatine für Matrixtastaturen Platine für die Abtastung von 64 Tastaturkontakten, die in Form einer Diodenmatrix verschaltet sind, Anschluß ist kompatibel zu unseren 5- Oktaven-Tastaturen, geeignet für dynamische (mit E510 auf Basisplatine) und nicht dynamische Tastaturabtastung, maximal 2 dieser Scannerplatinen können mit Basisplatine 1 oder 2 kombiniert werden (128 Kontakte) Spannungs-Scannerplatine Platine für die Abtastung von 64 Kontakt-Spannungen, die in einem Pegelbereich von -15....+15V liegen können (bei Dimensionierungsänderung auch weiterer Bereich möglich), die Spannungs-Scannerplatine kann parallel zu einer vorhandenen Elektronik geschaltet werden. Voraussetzung sind jedoch unbedingt feste Schaltpegel (z.B. Sammelschiene an -15V, wobei jeder Kontakt gegen diesen festen Pegel schaltet). Die Spannungs-Scanner- platine kann nur nicht dynamisch betrieben werden. Bedienungsplatine lange, schmale Bedienungsplatine (auch für 19-Zoll-Einbau 1HE geeignet), 2-stellige Siebensegmentanzeige, 8 Tipptaster mit 8 zugeordneten Leucht- dioden E510-Platine Dies ist eine Alternative zu den beiden Basisplatine und beinhaltet im wesentlichen nur den E510 mit den zum Betrieb erforderlichen Bauteilen (einschließlich Spannungsstabilisierung). Sie kann mit ein oder zwei Scannerplatinen (außer Spannungs-Scannerplatine) zu einer dynamischen Minimalkonfiguration ohne Controllerfunktionen (nur Note On/Off ohne Zoneneinteilung) kombiniert werden. Die folgenden Platinen können hardwaremäßig mit den obenstehenden MIDI- System-Platinen kombiniert werden, obwohl Sie eigentlich nicht direkt zum MIDI-System gehören. Es handelt sich um die Platinen unserer Geräte LMK1V2, MCV8, MAQ16/3 und MMG4/2, die alle den MIDI-System-Bus-Anschluß besitzen. Es wäre beispielsweise denkbar, bei entsprechender Software- anpassung die LMK1V2-Basisplatine mit der schmalen Bedienungsplatine des MIDI-Systems zu kombinieren. Die Module sind in den zugehörigen Bauan- leitungen (MMG4/2, MCV8, LMK1V2, MAQ) näher beschrieben. MIDI-Merger-Platine MMG 4/2 Microcontroller SAB8031 mit externem Programm-EPROM, 4 serielle Schnittstellen, 4 x MIDI-In, 2 x MIDI-Out Basisplatine LMK1V2 Microcontroller SAB8031 mit externem Programm-EPROM, 2 x MIDI-Out, MIDI- Spezial-IC-E510 mit Tastaturelektronik für Tastenkontakte, die als 8-er Matrix verschaltet sind, 1 Rad (Modulation, Pitch, Volumen etc.) Klinken- buchse für Fußpedalanschluß Bedienungsplatine LMK1V2 3-stellige Siebensegmentanzeige, 8 Tipptaster mit 8 zugeordneten Leucht- dioden Basisplatine MCV8 Basisplatine des 8-stimmigen MIDI-to-CV-Interfaces MCV8, Microcontroller SAB8032 mit externem Programm-EPROM, 8 analoge Spannungsausgänge 0...+5V, 8 digitale Gate-Ausgänge 0/+5V Basisplatine MAQ Basisplatine des MIDI-Analogsequenzers MAQ, Microcontroller SAB80535 mit externem Programm-EPROM, kleines EEPROM für Setup-Speicherung, Anschluß- möglichkeit für 3 Reihen zu je 16 Potentiometern und Leuchtdioden Die verschiedenen Module bzw. Platinen des MIDI-Systems sollen nun besprochen werden. Wenn Sie nicht alle Module des MIDI-Systems interessieren, so lesen Sie bitte bei der Beschreibung Ihres Gerätes nach, welche Module hierzu erforderlich sind und lesen Sie dann nur die Beschreibungen der benötigten Module durch. 2. Modulbeschreibungen 2.1. Basisplatinen 2.1.1. Basisplatine I Die Basisplatine vom Typ 1 ist die erste Grundplatine des MIDI-Systems. Jedes Gerät des MIDI-Systems besteht mindestens aus einer Basisplatine und kann mit Zusatzplatinen (Scanner-, Bedienungsplatinen) erweitert werden. Die Basisplatine 1 wird bei folgenden Geräten benötigt: MIDI-Out-Nachrüstung "MONA" für Orgeln, Akkordeons und Tastaturen Controllerversion von "MONA" 2-manualiges MIDI-Master-Keyboard (K2B) mit Baßpedal basierend auf MONA MIDI-Baßpedal MBP2 Auf Grund des universellen Hardware-Aufbaus kann die Basisplatine I bei entsprechender Programmierung auch für eine Reihe anderer Aufgaben ver- wendet werden. 2.1.1.1. Die Schaltung Die Basisplatine I enthält folgende Schaltungseinheiten: Microcontroller SAB8031/51 (IC1) mit externem Programm im EPROM (IC3) MIDI-In (Bu2), MIDI-Out (Bu1) Direktanschluß für Baßpedal mit 13 Tasten (über ST2) Anschluß für Doppelfußtaster (Bu3) MIDI-Spezial-IC E510 (IC6) für dynamische Anwendungen MIDI-System-Bus Stromversorgung Die +5V-Stromversorgung erfolgt in Form eines Steckernetzteils und der Schaltung rund um den Spannungsregler IC8 (7805). Einige der Schaltungseinheiten können nur alternativ genutzt werden, so z.B. MIDI-In und E510, da der 8051 nur eine serielle Schnittstelle besitzt. Bei gleichzeitiger Verwendung von MIDI-In und E510 wären jedoch 2 serielle Schnittstellen erforderlich: eine für den Ausgang des Opto- kopplers, eine für den Ausgang des E510. Einige Schaltungseinheiten schließen sich auch von der Software her aus. So können z.B. nicht gleichzeitig Scannerplatinen angeschlossen und der MIDI-Eingang betrieben werden, da der zur Verfügung stehende RAM-Speicher von 128 Byte zu klein ist, um einen genügend großen Puffer für die eingehenden MIDI-Daten zu reservieren. Es käme zu Datenverlusten (Notenhänger etc.) der eingehenden Daten. Die Schaltung soll nun etwas näher betrachtet werden. Der Microcontroller Kernstück der Schaltung ist der Microcontroller SAB8031/51. Dieser enthält u.a. folgende Komponenten: 8 Bit-Mikroprozessor, 128 Byte RAM, 4 Ports zu je 8 Bit (P0.0...P3.7), serielle Schnittstelle mit programmierbarer Baudrate, 2 16-Bit- Zähler/Zeitgeber SAB 8031 und 8051 unterscheiden sich nur dadurch, daß der 8051 ein maskenprogrammiertes 4k-Byte-ROM besitzt, der 8031 ist ROM-los. Falls ein 8051 verwendet wird, so wird über den an Masse gelegten EA-Anschluß das interne ROM abgeschaltet, da das Programm in einem externen EPROM gespeichert ist. Eine ausführliche Beschreibung des Bausteins 8031/8051 würde den Rahmen dieser Bauanleitung sprengen. Hier verweisen wir bei Interesse auf entsprechende Literatur (z.B. Siemens Datenbuch zum SAB 8051/31, oder Otmar Feger/Die 8051 Mikrocontroller-Familie, Verlag Markt&Technik, ISBN 3-89090-360-6 oder Klaus-Peter Köhn, Die Familie 8051, Franzis-Verlag, ISBN 3-7723-9771-9). Nur die zum Schaltungsverständnis notwendigen Eigenschaften des 8051 sollen hier erwähnt werden. Der 8051 besitzt keine separaten Anschlüsse für Adress- und Datenbus. Wird der 8051 mit externem Programm- (EPROM) oder Datenspeicher (RAM) be- schaltet, so werden hierfür die Ports 0 und 2 verwendet und gehen als "normale" Ports verloren. Port 0 arbeitet dann als gemultiplexter Daten- und Adressbus (die 8 niederwertigen Bits A0...A7). Über Port 2 werden die höherwertigen Adressen A8...A15 ausgegeben. Das 8-fach Latch 74HC573 (IC2) übernimmt bei der fallenden Flanke des ALE- Signals (Adress Latch Enable) die 8 niederwertigen Adressen vom Port 0. Die höherwertigen Adressen liefern P2.0...P2.4. Geht ALE wieder auf "high", so arbeitet P0 als Datenbus. Das Programm, welches der SAB8051 abarbeitet, steckt in IC 3 (EPROM 2764). Ohne ein entsprechend programmiertes EPROM tut sich in der Hardware überhaupt nichts. X1, C1 und C2 sind die 8051-Standardbeschaltung des Taktoszillators gemäß Herstellerangaben. R1 und C3 erzeugen das Reset-Signal beim Einschalten. Der EA-Pin wird an Masse gelegt, da das eventuell programmierte interne ROM nicht verwendet wird (ist EA = 1, so wird beim 8051 das interne maskenprogrammierte ROM verwendet, der 8031 besitzt kein internes ROM). Die Hardware ist eine Standardapplikation des 8051 mit Anpassung an die speziellen Gegebenheiten für MIDI. Welche Funktion die Schaltung über- nimmt, bestimmt die im EPROM befindliche Software. Wir bieten Programm- versionen für verschiedene Aufgaben an (z.B. Baßpedale, MIDI-Nachrüstungen für Orgeln und Akkordeons, MIDI-Controller). Falls Sie entsprechende Entwicklungswerkzeuge (Assembler, Compiler, EPROM-Brenner, EPROM- Simulator, Emulator etc.) besitzen, so können Sie Ihre spezielle Anwendung selbst programmieren. Durch den universellen Hardware-Aufbau ist ein Einsatz für die verschiedensten Aufgaben im MIDI-Bereich denkbar. MIDI-Out/MIDI-In Der 8051 besitzt eine komplette serielle Schnittstelle (Eingang P3.0, Ausgang P3.1), wie sie für MIDI benötigt wird. Durch Verwendung eines 12MHz-Taktes läßt sich der interne Baudratengenerator softwaremäßig auf die für MIDI benötigten 31.25 kHz einstellen. Die MIDI-Out-Buchse wird über die 220-Ohm-Widerstände R2 und R3 an P3.1 und +5V angeschlossen. Der serielle Eingang des 8051 ist laut Schaltbild sowohl mit dem Ausgang des Optokopplers IC7 wie auch des E510 verbunden. Daher dürfen nicht beide ICs gleichzeitig vorhanden sein. Wird die Platine mit externem MIDI-Eingang betrieben, so wird der Schaltungsteil rund um die MIDI-In-Buchse Bu2 und den Optokoppler IC7 (CNY17 II) bestückt. Der E510 entfällt. Der E510 wird bestückt, wenn eine dynamische Tastaturabfrage gewünscht wird. In diesem Fall muß IC7 weggelassen werden. Die genaue Funktion des E510 ist weiter unten beschrieben. Der Pull-Up-Widerstand R6 dient in beiden Fällen zur korrekten Beschaltung des Open-Collector-Ausgangs von IC7 bzw. IC6. Externer MIDI-Eingang und dynamische Tastaturabfrage gehen also nicht gleichzeitig. Schaltungstechnisch gäbe es zwar keine Probleme, da sowohl der Ausgang des Optokopplers, wie auch der Ausgang des E510 vom Open- Collector-Typ sind. Das serielle Protokoll käme jedoch völlig durch- einander, wenn beide Ausgänge gleichzeitig Daten lieferten. Unter der Voraussetzung, daß immer nur einer der beiden Ausgänge aktiv ist, könnten theoretisch beide ICs bestückt werden. In der Praxis kann dies jedoch kaum garantiert werden. Dieser Fall wird daher ausgeschlossen. Außerdem gibt es auch auf Grund des kleinen RAMs (128 Byte) von der Software her Einschränkungen, die einen externen MIDI-Eingang nur unter bestimmten Bedingungen zulassen (geringe Datenmengen wegen erforderlicher Zwischenspeicherung im RAM). MIDI-System-Bus Die Port-Anschlüsse P1.0...P1.7 und P3.2...P3.5, sowie Masse und +5V sind auf den MIDI-System-Bus-Anschluß (ST1) gelegt. Über diesen wird die Verbindung zu den anderen Platinen des MIDI-Systems herstellt und wird einheitlich bei allen Modulen des MIDI-Systems verwendet. Es handelt sich um eine 16-polige, 2-reihige Stiftleiste im 2.54 mm-Raster. Die erste Reihe ist mit den (Pseudo-) Datenleitungen P1.0...P1.7 beschaltet. Die zweite Reihe ist mit den Adress- und Select-Leitunge P3.2...P3.5, sowie Masse und +5V beschaltet. Die Verbindung aller Platinen innerhalb die MIDI-Systems erfolgt über diese Steckverbindung. Auf allen Platinen befinden sich 16-polige 2- reihige Stiftleisten die untereinander über ein 16-poliges Flachbandkabel mit aufgepressten 16-poligen Buchsenleisten verbunden werden. Die Anschlüsse des MIDI-System-Busses werden bei allen Modulen einheitlich bezeichnet: Pin-Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 Funktion D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 8051- P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 Anschluß Basispl. Pin-Nr. 9 10 11 12 13 14 15 16 Funktion Masse +5V S0 A2/S1 NC NC A1 A0 8051- Anschluß Masse +5V P3.2 P3.3 NC NC P3.4 P3.5 Basispl. Pin 11 ist eine low-aktive Select-Leitung (S0), die ein an ST1 ange- schlossenes Zusatzmodul (z.B. Bedienungsplatine) aktiviert. Pin 12 wird - je nach angeschlossenem Zusatzmodul - als dritte Adressleitung (A2, z.B. bei der Bedienungsplatine des LMK1V2) oder als zweite low-aktive Select- Leitung (S1, z.B. Scannerplatinen) benutzt, um zwei verschiedene gleich- zeitig angeschlossene Module getrennt selektieren zu können. Daher rührt die Doppelbezeichnung S1/A2. Die Bedienungsplatine wird beispielsweise über S0, die Scannerplatine über S1 selektiert. Beide Module können daher gleichzeitig verwendet werden. Näheres siehe bei den Beschreibungen von Bedienungs- und Scannerplatine. Auf den über den Systembus anschließbaren Zusatzplatinen (Bedienungs-, Scannerplatinen) stehen zwei Arten von Registern zur Verfügung: Schreib- Register von Typ 74HC574 und Lese-Register (eigentlich nichtinvertierende Puffer mit Tri-State-Ausgängen) vom Typ 74HC541. Schreib-Register werden nur beschrieben (z.B. für Anzeige-Elemente in Form von Leuchtdioden oder Sieben-Segmentanzeigen), Lese-Register nur gelesen (z.B. zur Abfrage von Bedienungselementen). Mit P3.2...P3.5 können theoretisch bis zu 16 verschiedene Register adressiert werden (4 Adressleitungen). Die Decodierung auf der Scanner- und Bedienungs-Platine erfolgt dabei so, daß keine Doppelbelegungen vorkommen. Wie bereits erwähnt, werden Bedienungs- und Scannerplatine über S0, bzw. A2/S1 getrennt selektiert. Bei der Software muß darauf geachtet werden, daß in dieser Kombination immer nur eine der beiden Platinen aktiviert ist, d.h. daß nur P3.2 (S0) oder P3.3 (A2/S1) "0" sein darf, niemals beide gleichzeitig. Die Software auch berücksichtigen, daß vor dem Lesen eines Registers der "Datenbus" P1.0...P1.7 in den hochohmigen Zustand gebracht wird. Näheres über die Adressierung und Programmierung der Schreib- und Leseregister finden Sie bei den Beschreibungen von Scanner- und Bedienungsplatine. Beim Anschluß von ein bzw. zwei Scanner-Platinen an ST1 ist eine nicht dynamische Abtastung von 64 bzw. 128 Tastenkontakten ohne Verwendung des E510 möglich. In diesem Fall kann der MIDI-Eingang - entsprechende Programmierung vorausgesetzt - gleichzeitig benutzt werden, um z.B. eingehende MIDI-Daten mit den Scanner-Daten zu mergen. Da der im SAB8031 zur Verfügung stehende RAM-Puffer sehr knapp ist, ist diese Option nur unter Vorbehalt realisierbar. Wenn hier sehr viele MIDI-Daten (etwa von einem Sequenzer oder viele Controller- oder Realtime-Informationen) ankommen, wird es sehr schnell zu einem Puffer-Überlauf kommen! Wir haben in unserer Software daher dies nicht genutzt, da der MIDI-Eingang nur bei geringen Datenmengen genutzt werden könnte, was nicht immer sichergestellt werden kann. Ist eine dynamische Tastenkontaktabfrage gewünscht, so muß der E510 verwendet werden (siehe unten). Die MIDI-In-Buchse kann dann keinesfalls genutzt werden. Baßpedalanschluß Zusätzlich befinden sich direkt auf der Basisplatine 2 weitere Lese- Register vom Typ 74HC541 (IC4 und IC5). Diese werden jedoch nicht über P3.2...P3.5 adressiert, sondern erhalten ihre Freigabe (Output Enable) direkt über die Portleitungen P3.6 und P3.7. Gelesen werden sie jedoch auch über den "Datenbus" P1. Bei der Software muß darauf geachtet werden, daß weder IC4 noch IC5 selektiert werden, wenn ein anderes Register über den "Adressbus" P3.2...P3.5 selektiert ist (und umgekehrt). Außerdem darf immer nur IC4 oder IC5 selektiert werden, d.h. mindestens eine der beiden Leitungen P3.6 und P3.7 muß immer "1" sein. Wird ein Register auf der Scanner- oder Bedienungsplatine selektiert, so müssen P3.6 und P3.7 beide "1" sein. Vierzehn der sechzehn Eingänge der beiden Register IC4 und IC5 sind zusammen mit Masse auf die 2-reihige Stiftleiste ST2 geführt. Diese ist für den Anschluß eines Baßpedals mit 13 Tasten vorgesehen, wobei die 13 Kontakte gegen eine an Masse liegende Sammelschiene schalten müssen. Der 14. Kontakt bleibt frei und kann z.B. für einen zusätzlichen Bedien-Taster oder Schalter verwendet werden, sofern die Software dies unterstützt. Die beiden verbleibenden Eingänge der Register IC4 und IC5 sind an eine Stereo-Klinkenbuchse geführt, an die ein Doppelfußschalter angeschlossen werden kann. Je nach Software können hiermit verschiedene Funktionen ausgelöst werden. In unserer Software werden hiermit Sustain-Funktion und die Umschaltung in den Programm-Modus erreicht. Jeder Eingang der Register IC4 und IC5 ist über die beiden Widerstands- netzwerke RA1 und RA2 mit einem Pull-Up-Widerstand von 10k gegen +5V beschaltet. Im offenen Zustand liegt demnach eine "1" an, wird der betreffende Eingang an Masse gelegt, liest der Controller eine "0". Hier im Überblick die erlaubten Zustände von P3.2...P3.7 bei Bestückung von IC4 und IC5, wenn gleichzeitig Scanner- und Bedienungsplatine eingesetzt werden: P3. 7 6 5 4 3 2 Zustand 0 1 X X 1 1 IC4 selektiert, Abfrage der ersten 7 Pedalkontakte und des ersten Anschlusses von BU3 1 0 X X 1 1 IC5 selektiert, Abfrage der zweiten 7 Pedalkontakte und und des zweiten Anschlussen von BU3 1 1 A B 0 1 Bedienungsplatine aktiviert, A und B legen Register innerhalb der Bedienungsplatine fest 1 1 X X 1 0 Scannerplatine aktiviert (X = logischer Zustand ist ohne Bedeutung) Dynamik-Option Wird eine dynamische Tastenabfrage benötigt, so ist - wie bereits mehrfach erwähnt - der MIDI-Spezial-IC E510 erforderlich. Dieser Baustein wurde speziell für die Abfragung von dynamischen Tastaturen entwickelt und liefert an seinem seriellen Ausgang bereits ein MIDI-Signal, das jedoch nur die Noteninformationen (Note On/Off mit Dynamik) enthält, und keiner- lei zusätzliche Daten wie z.B. Programm-Nummer, Sustain, Pitch-Bend, Modulation usw. Außerdem sendet der E510 nur auf Kanal 1 oder 2, ein Splitpunkt ist ohne zusätzlichen Schaltungsaufwand nicht zu realisieren. Die Funktionsweise des E510 soll hier kurz erläutert werden. Für weiter- gehende Informationen verweisen wir auf das Datenblatt, das Sie gegen Einsendung eines frankierten Rückumschlages kostenlos erhalten. Der E510 hat 7 Adressausgänge (A0...A6), welche die bis zu 128 anschließ- baren Tasten in der üblichen binären Zählweise adressieren. Die beiden Eingänge BS und BE dienen der Rückmeldung, ob die durch A0...A6 adres- sierte Taste gerade gedrückt ist. BE hat dabei die Funktion des durch- gehenden Ruhekontaktes (Ruhesammelschiene), BS die des durchgehenden Arbeitskontaktes (Arbeitssammelschiene). Der Begriff Sammelschiene kommt aus dem elektronischen Orgelbau. Die von der Klaviatur mechanisch betätig- ten Kontaktfedern werden beim Betätigen eines Taste auf durchgehende Silber- oder Golddrähte gedrückt, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen Sammelschiene und Tastenkontakt entsteht. Der E510 benötigt zwei dieser Sammelschienen (BE und BS), um aus der Zeitdifferenz zwischen Öffnen des Ruhekontaktes und Schließen des Arbeitskontaktes die Dynamik- information abzuleiten. Es sind 3 Schaltzustände zu unterscheiden: 1. Die adressierte Taste ist nicht gedrückt, d.h. sie befindet sich im Ruhezustand, der Ruhekontakt ist geschlossen, der Arbeitskontakt offen 2. Die Taste wurde gedrückt, der Kontakt ist gerade unterwegs vom Ruhe- zum Arbeitskontakt, beide Kontakte sind offen 3. Die Taste ist gedrückt, d.h. der Arbeitskontakt ist geschlossen, der Ruhekontakt offen. Aus der Zeit, die vom Öffnen des Ruhekontaktes bis zum Schließen des Arbeitskontaktes vergeht, wird der Wert für die Anschlagdynamik abge- leitet. Intern beginnt beim Öffnen des Ruhekontaktes ein Zähler von 127 an rückwärts zu zählen und stoppt, wenn der Arbeitskontakt schließt. Der Zählerstand ist dann ein Maß für die Anschlagdynamik. Für den Anschluß der einzelnen Tastenkontakte muß das Adress-Signal A0...A6 mit Multiplexern (z.B. 74HC138 oder 74HC154) ausdekodiert werden. Dies geschieht auf den Scannerplatinen. Näheres siehe bei der Beschreibung der Scanner-Platinen. Die Adressleitungen A0...A6 des E510 sowie Masse und +5V sind auf die 16- polige Stiftleiste ST3 geführt. Die Belegung von ST3 ist dabei so ausgeführt, daß sie identisch zu ST1 im (nicht dynamischen) Scannerbetrieb ist. Der dem Anschluß A2/S1 entsprechende Pin ist auf Masse gelegt, damit die an ST3 angeschlossene Scannerplatine(n) aktiviert werden. Die zur Scannerplatine führende Steckverbindung wird also entweder auf ST1 (bei nicht dynamischem Betrieb) oder auf ST3 (bei dynamischem Betrieb) aufgesteckt. Um eine Tastatur-Elektronik von zunächst nicht dynamisch auf dynamisch umzustellen, muß der E510 (mit R4, R5, C11, C12 und X2) bestückt, die Scannerplatine(n) von ST1 auf ST3 umgesteckt und die Sammelschienen direkt an der Basisplatine (BE, BS) angeschlossen werden. Im Falle von Scannerplatinen für durchgehende Sammelschienen werden die beiden Sammelschienen an der Basisplatine an BE und BS angeschlossen. Werden Scannerplatinen für Matrixkontakte eingesetzt, so sind die Sammel- leitungen der Scannerplatine(n) bereits auf 2 Leitungen der 16-poligen Verbindung gelegt, welche auf ST3 gesteckt wird: Der Anschluß D7 (gegenüber Masseanschluß) ist BS, der gegenüber von D0 liegende Anschluß ist BE. Verbinden Sie diese beiden Anschlüsse von ST3 auf der Basisplatine über 2 kurze isolierte Drahtstücke mit den Anschlüssen BE und BS (die Scannerplatinen wurden später als die Basis- platine entwickelt, so daß diese Verbindungen in Form von Leiterbahnen auf der Basisplatine noch nicht vorhanden sind). Basisplatine als reine Controller-Elektronik Die Basisplatine kann als reine Controllerplatine ohne eigene Kontakt- abfragung betrieben werden. Es entfallen dann alle Bauteile rund um IC4, IC5 und IC6. Stattdessen wird die MIDI-In-Buchse und die Bauteile rund um den Optokoppler IC7 bestückt. Die Verbindung zur Tastaturelektronik (eine MIDI-Elektronik mit E510, z.B. altes LMK1, LMK2 etc.) erfolgt dann über diese MIDI-In-Buchse. Es können alle Geräte angeschlossen werden, die nur Note On und Note Off-Befehle auf MIDI-Kanal 1 senden. Andere MIDI-Kanäle, andere MIDI-Daten und Running-Modus sind nicht erlaubt. 2.1.1.2. Aufbau Die Schaltung der Basisplatine 1 wird auf einer einseitigen Platine unter- gebracht. Es ist nur eine Drahtbrücke (neben IC4) erforderlich. Bauen Sie die Schaltung an Hand des Bestückungsplans und der Bauteileliste auf. Wenn Sie die allgemeinen Aufbau-Hinweise im Anhang beachten, dürften eigentlich keine Schwierigkeiten auftauchen. Als erfahrener Elektroniker können Sie diese Hinweise überspringen. Beachten Sie, daß nicht alle Bauteile bestückt werden (siehe die Marken [1] und [2] in der Bauteile- liste), insbesondere schließen sich die Schaltungen um IC7 und IC6 gegenseitig aus. Der Spannungsregler (IC8, 7805) muß auf der Leiterbahn- seite isoliert montiert werden (Kunststoffbeilagscheibe verwenden), da anderfalls ein Kurzschluß zwischen in der Nähe vorbeiführenden Leiter- bahnen entstehen kann. Je nach Anwendung wird die Basisplatine mit einer entsprechenden Software (EPROM) betrieben und ggf. mit weiteren Modulen des MIDI-Systems (z.B. Scanner- oder Bedienungsplatine) verbunden. Lesen Sie bitte bei der Beschreibung Ihres Gerätes über die Bedienung und die benötigten Zusatz- module nach. Die Basisplatine kann mit 4 Abstandsbolzen an einer Grundfläche montiert werden. 4 entsprechende Bohrungen sind auf der Platine vorhanden. 2.1.1.3. Test Es gibt nur einige wenige Tests für die Basisplatine 1, die ohne zusätzliche Module ausgeführt werden können. In jedem Fall muß ein programmiertes EPROM in der Schaltung stecken. Für die Tests sollte am besten ein Oszilloskop zur Verfügung stehen. Ist die Stromversorgung der Schaltung in Ordnung (+5V, +/-10%)? Schwingt der Quarz des Microcontrollers (z.B. erkennbar daran, daß auf allen 8 Leitungen von P0 und den unteren Leitungen von P2 mit dem Oszilloskop Rechteck-Signale zu messen sind)? Falls der E510 bestückt wurde: Schwingt der Quarz des E510, sind an A0...A6 Signale eines Binärzählers zu messen (Rechtecksignale mit jeweils sich halbierender Frequenz von A0...A6)? Falls der CNY17/II bestückt wurde: Sind am Ausgang des Optokopplers kurze negative Impulse zu messen, wenn ein MIDI-Signal auf BU2 gelegt wird. Der restliche Test der Basisplatine ist von der verwendeten Software abhängig. Bei der Verwendung mit Baßpedal werden an ST2 die 13 Kontakte eines Stummelpedals gemäß der Skizze in der Einbauanleitung angeschlossen. Beim Betätigen der Pedaltasten müssen am MIDI-Ausgang entsprechende Note On/Off-Befehle erscheinen. Bei der Verwendung als MIDI-Out-Nachrüstung (MONA) ist zum Test mindestens eine an ST1 (nicht dynamischer Betrieb) oder ST3 (dynamischer Betrieb) angeschlossene Scannerplatine erforderlich. Der Test ist in diesem Fall im Abschnitt der Scannerplatine beschrieben. Bei der Verwendung als Controller-Version von MONA müssen die Befehle, die am MIDI-Eingang eintreffen, am Ausgang entsprechend modifiziert er- scheinen, bzw. die entsprechenden MIDI-Befehle hinzugefügt werden (am besten mit einem MIDI-Monitor überprüfen). Wird eine Bedienungsplatine angeschlossen, so ist das Verhalten der Bedienungsplatine in Verbindung mit der Basisplatine zu überprüfen (siehe Abschnitt Bedienungsplatine). 2.1.1.4. Bauteileliste Basisplatine I R2, R3, R7 Kohleschicht-Widerstand 220 Ohm, 5% R4, R5 Kohleschicht-Widerstand 470 Ohm, 5% R6 Kohleschicht-Widerstand 2k2...4k7, 5% R1 Kohleschicht-Widerstand 10k 5% RA1, RA2 Widerstandsnetzwerk Single-In-Line 8 x 10k C1, C2 Kondensator 22pF, keramisch, Raster 2.5mm C11, C12 [1] Kondensator 22pF, keramisch, Raster 2.5mm C3 Tantalelko 10uF/16V, Raster 2.5/5mm C4, C5 Elko 100...470u/10V stehend, max. 7.5 mm Durchmesser C6, C7, C9 Kondensator 10...100nF, keramisch C8, C10 Tantalelko 1..6.8uF/16V, Raster 2.5/5mm C13 [2] Tantalelko 1..6.8uF/16V, Raster 2.5/5mm X1 Quarz 12MHz X2 [1] Quarz 4MHz D1 Diode 1N4001...4007 D2 [2] Diode 1N4148 IC1 Single-Chip-Computer SAB8031 oder SAB8051 IC2 74HC573 IC3 EPROM 2764, entsprechend programmiert IC4, IC5 74HC541, 74HCT541 IC6 [1] E510 IC7 [2] Optokoppler CNY17/II IC8 5V-Spannungsregler 7805 mit Kühlkörper und Montagematerial (Schraube, Mutter, Isolierscheibe) BU1 5-polige DIN-Buchse, Printversion BU2 [2] 5-polige DIN-Buchse, Printversion BU3 6.3 mm Stereo-Klinkenbuchse, Printversion BU4 Kleinspannungsbuchse, Printversion ST1, ST2 16-polige Stiftleiste 2-reihig, Raster 2.54mm ST3 [1] 16-polige Stiftleiste 2-reihig, Raster 2.54mm 1 IC-Fassung 40-polig 1 IC-Fassung 28-polig 1 IC-Fassung 20-polig 2 IC-Fassung 20-polig 1 IC-Fassung 16-polig [1] 1 IC-Fassung 6-polig [2] 1 16-polige Buchse in Schneid/Klemm-Technik (nur bei Baßpedalanschluß) ca. 50 cm 16-poliges Flachbandkabel hierzu (nur bei Baßpedalanschluß) 1 Platine MIDI-System Basis Typ 1 [1] = nur bei Anwendung mit E510 (dynamische Kontaktabfragung über ST3) [2] = nur bei externem MIDI-In (Bu2 und Optokoppler), entfällt bei Normal- version von "MONA", wird nur bei Controllerversion bestückt [1] und [2] sind alternativ, d.h. schließen sich gegenseitig aus 2.1.1.5. Schaltplan Basisplatine I 2.1.1.6. Bestückungsplan Basisplatine I (nächste 2 Seiten) 2.1.2. Basisplatine II Im folgenden wird die Kenntnis des grundlegenden MIDI-System/MONA- Konzeptes vorausgesetzt. Wir empfehlen in der Schaltungsbeschreibung der Basisplatine I zumindest die Abschnitte "MIDI-System-Bus" und "Dynamik- Option" vorher durchzulesen, da auf diese Punkte hier nicht nochmals eingegangen wird. 2.1.2.1. Die Schaltung Die Basisplatine II ist rund um den Microcontroller SAB80535 aufgebaut. Diesen Baustein in allen Einzelheiten zu schildern würde den Rahmen dieser Bauanleitung sprengen. Wir verweisen hierzu auf entsprechende Literatur, die im Anhang angegeben ist. Es sollen nur die für die Schaltung notwendigen Details erwähnt werden. Neben dem eigentlichen Microprozessor mit einem sehr umfangreichen Befehlssatz (u.a. auch Multiplikation und Division) enthält der SAB80535 zusätzlich folgende Einheiten: 6 bidirektionale 8-Bit-Ports P0...P5, wovon bei Verwendung von externem RAM und EPROM noch 4 zur freien Verfügung übrig bleiben, da P0 und P2 in diesem Fall als Daten und Adressbus arbeiten Serielle Schnittstelle (Ein/Ausgang) mit programmierbarer Baudrate und Übertragungsprotokoll, voll duplex 8 analoge Eingänge mit 8-fach-Multiplexer, Sample&Hold und 8-Bit-Analog- Digital-Wandler, programmierbare Referenzspannungen 3 16-Bit-Timer 16-Bit-Watchdog-Timer 6 externe Interrupt-Eingänge 4 pulsbreitenmodulierbare Ausgänge (Compare/Capture) mit 16 Bit Auflösung 12 Interrupt-Quellen (7 externe, 5 interne) 4 Interrupt-Ebenen 256 Byte internes RAM max. 64 kByte Programmspeicher (mit externem EPROM) max. 64 kByte Datenspeicher (mit externem RAM) Die Aufzählung der Eigenschaften des SAB80535 läßt erkennen, daß es sich um einen sehr komplexen Controller-Baustein handelt. Bei Verwendung eines herkömmlichen Mikroprozessors wären eine Reihe von Peripheriebausteinen erforderlich, um dies alles zu ermöglichen. Die Taktfrequenz des Microcontrollers - im vorliegenden Fall 12MHz - wird vom Quarz X1 in Verbindung mit den beiden Kondensatoren C1 und C2 erzeugt. Aus den 12MHz läßt sich softwaremäßig eine Übertragungsrate von 31.25 kHz für die serielle Schnittstelle ableiten, wie für MIDI benötigt. Der Reset-Eingang und der Vbb-Anschluß werden gemäß Herstellerangaben mit C3 und C4 beschaltet. Die Ports P0 und P2 dienen der Ansteuerung des Programmspeichers (EPROM IC2). P0 arbeitet als 8-Bit-Datenbus im Zeitmultiplex mit den unteren 8 Bit des Adress-Busses. Das Signal ALE (Adress Latch Enable) zeigt an, wenn Adressdaten anliegen und im 8-Bit-Latch (IC3, 74HC573) zwischengespeichert werden. Zu diesem Zweck sind die 8 Bits von P0 auf die Eingänge von IC3 und das ALE-Signal auf dessen Enable-Eingang geführt. Die 8 höherwertigen Bits der Adresse werden von P2 geliefert. Der Adressbus für das EPROM (IC2) setzt sich also aus den 8 Ausgängen von IC3 (unteres Adressbyte) und P2 (oberes Adressbyte) zusammen. Sobald das untere Adressbyte in IC3 zwischengespeichert ist, arbeitet P0 als Datenbus und ist direkt auf die Datenleitungen D0...D7 des EPROM (IC2) geführt. Das Lesesignal des SAB80535 für externe Programmdaten ist /PSEN. Dieses Signal wird direkt mit dem Output Enable Anschluß (/OE) des EPROMs (IC2) verbunden. Die Schaltung ist für EPROMs vom Typ 2764 oder 27128 ausgelegt. Die Brücke J1 ist nur bei Einsatz eines 27128 erforderlich (A13 ist beim 2764 nicht vorhanden). Der 80535 besitzt eine komplette serielle Schnittstelle (Ein- und Aus- gang), wie sie für MIDI benötigt wird. Durch Verwendung eines 12MHz-Taktes läßt sich der interne Baudratengenerator softwaremäßig auf die für MIDI benötigten 31.25 kHz einstellen. Der Eingang der seriellen Schnittstelle ist P3.0, der Ausgang P3.1. Wird die MONA II-Basisplatine dynamisch betrieben (d.h. mit der im Schaltbild gezeichneten Dynamik-Option), so wird der serielle Ausgang des E510 über J4 mit dem seriellen Eingang des 80535 verbunden. Die dynamisch betriebenen Scannerplatinen werden dann an ST4 angeschlossen. Die Dynamik- Option der MONA II-Basisplatine ist identisch mit der Dynamik-Option der MONA I-Basisplatine. Ein ausführliche Beschreibung finden Sie in deren Schaltungsbeschreibung. Wird die MONA II-Basisplatine mit nicht dynamisch arbeitenden Scanner- platinen betrieben, so bleibt der serielle Eingang unbeschaltet. Die Scannerplatinen werden dann (zusammen mit der Bedienungsplatine) an ST1 angeschlossen. Die MONA II-Basisplatine kann auch als Controller-Version betrieben werden. In diesem Fall wird das serielle MIDI-Signal von außen einge- speist. Das eintreffende MIDI-Signal darf dann jedoch nur aus Note On und Note Off-Befehlen auf MIDI-Kanal 1 bestehen. Andere Befehle oder Kanäle sind nicht erlaubt. Die MIDI-Eingangsschaltung für diesen Fall ist rund um den Optokoppler IC9 (CNY17 II) aufgebaut. Der Eingangswiderstand R1 begrenzt den Leuchtdiodenstrom, die Diode D2 schützt die LED im Opto- koppler vor negativen Eingangsspannungen. Der Ausgang des Optokopplers (Open Collector) ist dann mit dem seriellen Eingang P3.0 und über einen Pull-Up-Widerstand (R4) mit +5V verbunden. Die MIDI-Out-Buchse wird über die in MIDI obligatorischen 220-Ohm- Widerstände (R2, R3) an P3.1 und +5V angeschlossen. Die Port-Anschlüsse P5.0...7 und P4.0...3 werden für die Daten- und Adress/Select-Leitungen des MIDI-System-Busses (ST1) verwendet. Auf diesen Bus wurde bei der Schaltungsbeschreibung der einfachen Basisplatine ausführlich eingegangen. Die Portleitungen P3.2...P3.7 und P1.7 dienen zur Abfrage der Kontakte eines nicht dynamischen Baßpedals mit maximal 32 Tasten. P3.4...7 sind mit den Adressleitungen A0...A3 der beiden Demultiplexer vom Typ 74HC154 (IC5, IC6) verbunden und legen einen der Ausgänge Y0...Y15 dieser Bausteine auf "low", wenn die betreffenden Chip-Select-Eingänge (CS1 und CS2) des Demultiplexers auf "low" liegen. Diese werden von P3.2 (IC6) bzw. P3.3 (IC5) angesteuert. Die Software legt einen der 32 Y-Ausgänge von IC5 und IC6 auf low und fragt dann den logischen Zustand der Leitung P1.7 ab. Liegt P1.7 auf "high", so ist die adressierte Taste nicht gedrückt. Liegt er auf "low", so ist die Taste gedrückt und die Software reagiert entsprechend. Die Dioden D3...D43 an den Y-Ausgängen der Demultiplexer dienen der Entkopplung. Ohne diese Dioden gäbe es Pegelkonflikte, wenn am ange- schlossenen Baßpedal 2 oder mehr Tasten gleichzeitig betätigt würden. Es könnten dann 2 Y-Ausgänge mit unterschiedlichen Pegeln kurzgeschlossen werden. Der Pull-Up-Widerstand R5 auf der Rückmeldeleitung P1.7 zieht die Leitung auf "high", wenn die momentan adressierte Taste nicht gedrückt ist. Ohne diesen Widerstand würde P1.7 in diesem Fall "in der Luft" hängen und hätte keinen eindeutigen Logik-Zustand. Die Anschlüsse für das Basspedal sind auf eine 34-polige 2-reihige Stiftleiste (ST2) geführt. Hier kann das Baßpedal über ein 34-poliges Flachbandkabel mit Buchsen in Schneid/Klemmtechnik angeschlossen werden. In der Software wurde dafür gesorgt, daß die Adernreihenfolge genau der Kontaktreihenfolge entspricht. Für die nichtflüchtige Speicherung der 8 Presets wird ein EEPROM (Electrically Erasable PROM) vom Typ 24C02 (IC4) eingesetzt. Es handelt sich um ein sogenanntes serielles EPROM mit I2C-Bus ("I-Quadrat-C-Bus"), beim dem das Lesen und Schreiben der Daten seriell über die beiden Leitungen SCL und SDA nach einem festgelegten Protokoll erfolgt. Die 3 Adressleitungen A0, A1 und A2 des EEPROMs werden an Masse gelegt, da nur ein I2C-Baustein eingesetzt wird. Über diese Anschlüsse könnten bis zu 8 verschiedene I2C-Bausteine unterschieden werden. Der Test-Anschluß ist mit P4.4 verbunden, wird aber von der Software immer auf Masse gelegt. Er dient zur Unterscheidung zwischen der 4- und 8-Byte-Übertragung im Multi- Byte-Modus, der jedoch bei der MONA II-Software nicht verwendet wird. Über die Portleitungen P1.0...3 werden die beiden Doppel-Fußtaster für die Funktionen Program/Realtime-Modus, Sustain, Start und Stop abgefragt. Die Abfrage erfolgt high-aktiv, da die meisten Fußtaster Öffnerkontakte besitzen. Werden die Fußtaster nicht benutzt, so müssen die betreffenden 4 Anschlüsse an Masse gelegt werden. Für die Analog-Abfrage der beiden Räder, der 5 Volumenregler und des ggf. vorhandenen After-Touch-Sensors werden die 8 Analogeingänge AN0...7 verwendet. AN0...7 sind zusammen mit Masse und +5V auf die 10-polige Stiftleiste ST3 geführt. Hier erfolgt der Anschluß der Potentiometer und ggf. des After-Touch-Sensors. Soll einer oder mehrere der Anschlüsse AN0...7 nicht benutzt werden, so muß der betreffende Anschluß an ein festes Potential gelegt werden, da andernfalls zufällige MIDI-Daten die Folge sind. Da die 5 Volumeneingänge beim Einschalten des Gerätes abgefragt und die entsprechenden MIDI-Werte gesendet werden, müssen diese bei Nichtverwendung der Potentiometer unbedingt an +5V gelegt werden, da andernfalls Volumenwerte Null gesendet und damit die angeschlossenen Klangmodule stummgeschaltet werden! Statt des After-Touch-Sensors kann auch ein Potentiometer angeschlossen werden, das After-Touch-Daten sendet. Der Spannungsbereich, der von der Software in die MIDI-Datenwerte 0...127 umgesetzt wird beträgt für die Eingänge AN2...7 genau 0...+5V. Hier können also Schiebe- oder Drehregler direkt an Masse und +5V angeschlossen werden, die den vollen Spannungsbereich überstreichen. Für die Eingänge AN0 und AN1, welche für die beiden Räder vorgesehen sind, ist der Spannungsbereich eingeengt auf ca. 1.8....3.5 V. Diese Werte haben sich bei unseren Versuchen als günstig erwiesen, wenn die von uns lieferbaren Räder eingesetzt werden. Bei den Potentiometern in den Rädern wird nämlich nicht der volle Drehbereich überstrichen, daher ist die Beschränkung des verwendeten Spannungsbereichs erforderlich. Die Spannungsversorgung ist rund um den Spannungsregler IC7 (7805) aufgebaut. Die Eingangsspannung an BU3 kann im Bereich von +7...+12V liegen und wird normalerweise einem geeigneten Steckernetzteil entnommen. D1 dient als Verpolungsschutz, C7 und C8 sind Siebelkos direkt am Spannungsregler, Die mit "CE" bezeichneten Kondensatoren sind gleichmäßig über die Platine verteilte Entkopplungskondensatoren für die +5V-Stromver- sorgung. 2.1.2.2. Aufbau Die Schaltung wird auf einer einseitigen Platine mit den Maßen von 85 x 113 mm untergebracht. Durch ein ausgefeiltes CAD-Layout sind trotz einseitiger Platine maximal 4 Drahtbrücken (je nach Version) erforderlich. Lesen Sie bitte vor dem Aufbau die allgemeinen Aufbauhinweise am Ende der MONA-Bauanleitung sorgfältig durch und beachten Sie alle aufgeführten Hinweise. Wenn Sie dann die Schaltungen an Hand der Bestückungspläne und der Bauteilelisten aufbauen, so dürften eigentlich keine Schwierigkeiten auftauchen, wenn Sie die folgenden Zusatz-Hinweise beachten: In der ersten Platinenserie sind noch 2 kleine Layoutfehler enthalten: 1. In der unteren Stiftreihe des MIDI-System-Busses (ST1) muß der 4. mit dem 6. Stift (von links, Bestückungsplan von oben gesehen) verbunden werden (die zu Pin 6 führende Leiterbahn sollte eigentlich zu Pin 4 führen). 2. Wird die Dynamik-Option verwendet, so ist folgende Korrektur zu beachten: Das Bohrloch für Pin 16 (+5V) von IC8 ist um ein halbes Rastermaß nach außen versetzt. Wir bohren knapp daneben das richtige Loch nach. Verwenden Sie beim Anlöten dieses Anschlusses genügend Lötzinn, so daß eine sichere Verbindung des Pins mit +5V gewährleistet ist. Der mit R6 bezeichnete Widerstand (100 Ohm) entfällt. Folgende Bauteile werden nur bei der Controllerversion, nicht jedoch in der MONA-Standardversion bestückt: I9 (Optokoppler), R1, D2, BU2. Folgende Bauteile werden nur bei Verwendung der Dynamik-Option bestückt und entfallen bei nicht dynamischem Betrieb: IC8 (E510), R7, R8, C5, C6, X2, ST4. Alle mit CE bezeichneten Kondensatoren werden mit einem Tantal- oder Miniatur-Elko 1...4.7uF/10V bestückt, wenn auf dem Bestückungsplan ein gepolter Kondensator eingezeichnet ist. Andernfalls kommt ein keramischer Kondensator 10...100nF zum Einsatz. Die Bestückung der CE-Kondensatoren ist völlig unkritisch, es handelt sich um Entkopplungskondensatoren für die +5V-Versorgung. Der Spannungsregler (7805, IC7) muß mit dem im Bausatz beiliegenden Kühlkörper an der Platine montiert werden. Ohne Kühlung würde der 7805 überhitzen. Auch mit Kühlkörper kann der 7805 noch bis ca. 50° heiß werden. Der Spannungsregler arbeitet jedoch bis ca. 80° zuverlässig. Auf der Platinenunterseite (unter dem 80535) befinden sich die 6 Anschluß- punkte für die 2 Stereo-Klinkenbuchsen (Fußtaster). Die Anschlüsse sind als Lötflächen ausgeführt, an die die Drähte direkt angelötet werden. Beachten Sie, daß Stereo-Klinkenbuchsen mit Schaltkontakt verwendet werden müssen und die Schaltkontakte an Masse zu legen sind! Andernfalls sind bei ausgestecktem Klinkenstecker die betreffenden Funktionen aktiviert ("low"- aktive Abfrage !). Die Belegung des Fußtaster-Anschlußfeldes finden Sie auf der Seite des Bestückungsplanes. Die 8 Potentiometer werden über eine 10-polige Schneid/Klemmbuchse mit Flachbandkabel an ST3 angeschlossen. Nicht benutze Potentiometeranschlüsse müssen an +5V gelegt werden. Übrigens ist die zum Voltage-to-MIDI-Interface VMC32 lieferbaren Schiebe- reglerplatine (8 Schieberegler auf einer Platine) kompatibel zu ST3 der MONA II-Basisplatine und kann verwendet werden. Die Verdrahtung der 5 Volumen-Regler vereinfacht sich dadurch ganz erheblich. Es werden in diesem Fall die beiden zu AN0 und AN1 (eventuell auch AN7) gehörenden Schieberegler nicht bestückt und man schließt statt der Regler hier die Potentiometer des selbstrückstellenden (AN0) und des nicht selbstrück- stellenden Rades (AN1) an, sowie ggf. den After-Touch-Sensor (AN7) an. Die Verbindung zwischen MONA II-Basis- und VMC32-Schiebereglerplatine erfolgt über ein 10-poliges Flachbandkabel mit beidseitig aufgepressten 10-poligen Buchsen in Schneid/Klemm-Technik. Im Anhang ist die Schaltung und der Bestückungsplan der VMC32-Schiebereglerplatine enthalten. 2.1.2.3. Test und Justierung der Räder Wenn Sie alle Hinweise im vorhergehenden Abschnitt beachtet haben, so sollte die Schaltung eigentlich auf Anhieb funktionieren. Bevor Sie daß Modul testen, müssen unbedingt die beiden Klinkenbuchsen für die Fußtaster und die 8 Potentiometer angeschlossen werden. Andernfalls wird die Platine sofort in den Program/Realtime-Mode gehen (wegen offenem Fußtastereingang) oder ständig überflüssige Controllerdaten senden (wegen der offenen Potentiometereingänge). In der Testphase oder wenn Sie die Fußschalter- und Regler-Funktionen nicht nutzen wollen, können die Anschlüsse für die Fußtaster und Regler auch an ein festes Potential gelegt werden: die Anschlüsse für die Fußregler (auf der Platinenunterseite unter dem 80535) müssen an Masse, die Anschlüsse für die Potentiometer (an ST3) an +5V gelegt werden. Falls das Modul nicht wie gewünscht arbeitet (siehe Bedienungsanleitung), so überprüfen Sie bitte, ob die die +5V (+/- 10%) in der Schaltung anliegen (Netzteil in Ordnung, D1 und alle Elkos richtig gepolt, kein Kurzschluß beim Löten passiert). Überprüfen Sie bitte, ob der Oszillator des Microcontrollers schwingt (12 MHz Signal an C1 und C2, Prüfung nur mit Oszilloskop möglich) und ob an C3 der Pegel nach dem Einschalten von 0V auf annähernd +5V ansteigt (Reset). Kontrollieren Sie ob auf allen Ein- und Ausgängen des 74HC573 unregel- mäßige Rechteck-Signale zu messen sind (falls nicht -> Hinweis auf eventuellen Kurzschluß, defektes Bauteil oder Leiterbahnfehler). Überprüfen Sie sicherheitshalber die Platine nochmals auf etwaige Kurz- schlüsse oder Leiterbahnunterbrechungen. Kontrollieren Sie, ob das EPROM richtig gebrannt ist (Aufkleber) und ob alle ICs seitenrichtig eingesteckt sind. Eine weitergehende Fehlersuche ist ohne genaue Kenntnisse des 80535 und entsprechende Meßgeräte leider nicht möglich. Ist dies alles in Ordnung, so prüfen Sie - je nach Betriebsart - ob der MIDI-Kanal des Empfängers richtig eingestellt ist. Überprüfen Sie sicher- heitshalber auch die verwendeten MIDI-Kabel. Bevor die Elektronik fest eingebaut wird, müssen die Stellungen der Potentiometer in den beiden Rädern noch justiert werden. Im Falle des Pitch-Benders (selbstrückstellendes Rad, AN0) muß in Mittelstellung der Datenwert $40 (dezimal 64) gesendet werden, und zwar unabhängig davon ob die Mittelstellung von oben oder von unten angesteuert wird. Das Modulationsrad (nicht rückstellendes Rad, AN1) muß den Wertebereich 0...$7F (dezimal 0...127) überstreichen. Zur Justierung zieht man die Mutter der Potentiometer nur so fest an, daß sich die Potentiometer noch verdrehen lassen. Erst wenn die Potentiometer in den richtigen Stellungen sind, so daß die obigen Werte erreicht werden, zieht man die Muttern fest an. Bevor Sie mit der Justierung beginnen, müssen natürlich die beiden Funktionen Pitch-Bend und Modulation aktiviert werden (siehe Bedienungs- anleitung). Zur Überprüfung der richtigen MIDI-Daten ist ein MIDI- Monitorprogramm, welches die MIDI-Daten auf einem Bildschirm (z.B. ATARI ST) darstellt, sehr hilfreich. Auch Sequenzerprogramme der oberen Qualitätsklasse (Cubase, Creator etc.) erlauben die Darstellung der empfangenen MIDI-Daten auf dem Bildschirm. Alles weitere entnehmen Sie bitte der Bedienungsanleitung. Falls Sie bei der Fehlersuche nicht weiterkommen, so steht Ihnen unser Reparaturservice zur Verfügung, wobei wir die benötigte Arbeitszeit, sowie eventuell benötigte Ersatzteile in Rechnung stellen. Stellen Sie vor dem Aufbau des Bausatzes fest, daß Ihre Kenntnisse hierzu nicht ausreichend sind, so können Sie den ungeöffneten Bausatz zurück- senden und gegen Aufzahlung des Differenzpreises das Fertigmodul erwerben. Dies gilt nicht für bereits geöffnete oder teilweise aufgebaute Bausätze. Oft wird die Reparatur eines fehlerhaft aufgebauten Bausatzes auf Grund der zur Reparatur benötigten Arbeitszeit teurer als der Differenzpreis zwischen Bausatz und Fertiggerät! Bestellen Sie im Zweifelsfall das Fertiggerät, sie ersparen damit sich und uns Ärger. 2.1.2.4. Bauteileliste Basisplatine II R2, R3 Kohleschicht-Widerstand 220 Ohm, 5% R4 Kohleschicht-Widerstand 2k2, 5% R5 Kohleschicht-Widerstand 1k, 5% C1, C2 Kondensator 22pF, keramisch, R2.5 C3 Tantal- oder Miniatur-Elko 6.8...15uF/16V, R2.5 C4 Kondensator 470pF...1nF, Folie R2.5/5 C7,C8 Elko 47...220uF/16V stehend, R2.5/5 CE 3 x Tantal- oder Miniatur-Elko 1...4.7uF/16V, R2.5/5 und 2 x keramischer Kondensator 10...100nF/16V, R2.5/5 X1 Quarz 12MHz D1 Diode 1N4001...4007 D3...D34 Diode 1N4148 (32 x) IC1 Single-Chip-Computer 80535 (Siemens oder AMD) IC2 EPROM 2764 oder 27128, Programmversion MONA II IC3 74HC573 oder 74HCT573 IC4 EEPROM 24C02 IC5, IC6 74HC154 IC7 5V-Spannungsregler 7805 BU1 5-polige DIN-Buchse, Printversion BU3 Kleinspannungsbuchse, Printversion ST1 16-polige Stiftleiste 2-reihig, Raster 2.54mm ST2 34-polige Stiftleiste 2-reihig, Raster 2.54mm ST3 10-polige Stiftleiste 2-reihig, Raster 2.54mm Sonstiges: 1 IC-Fassung 68-polig PLCC (80535) 1 IC-Fassung 28-polig (EPROM) 2 IC-Fassung 24-polig (74HC154) 1 IC-Fassung 20-polig (74HC573) 1 IC-Fassung 8-polig (24C02) 2 Klinkenbuchse Stereo (für Anschluß der Fußtaster) 1 Buchsenleiste 10-polig 2-reihig in Schneid/Klemmtechnik (für ST3) und ca. 30 cm Flachbandkabel 10-polig 1 Buchsenleiste 16-polig 2-reihig in Schneid/Klemmtechnik (für ST1) und ca. 30 cm Flachbandkabel 16-polig 1 Buchsenleiste 34-polig 2-reihig in Schneid/Klemmtechnik (für ST2) und ca. 80 cm Flachbandkabel 34-polig 1 Kühlkörper für IC5 1 Schraube M3x6...10 1 Mutter M3 1 MONA II-Basisplatine zusätzliche Bauteile Dynamik-Option (Aufpreis): R7, R8 Kohleschicht-Widerstand 470 Ohm...1k, 5% C5, C6 Kondensator 22pF, keramisch, R2.5 X2 Quarz 4MHz IC8 E510 ST4 16-polige Stiftleiste 2-reihig, Raster 2.54mm 1 IC-Fassung 16-polig 1 Buchsenleiste 16-polig 2-reihig in Schneid/Klemmtechnik (für ST4) und ca. 30 cm Flachbandkabel 16-polig zusätzliche Bauteile Controller-Option (Aufpreis): R1 Kohleschicht-Widerstand 220 Ohm, 5% D2 Diode 1N4148 IC9 Optokoppler CNY17/II oder III BU2 5-polige DIN-Buchse, Printversion 1 IC-Fassung 6-polig (Optokoppler) Folgende Bauteile sind nicht im Lieferumfang der MONA II-Basisplatine enthalten und müssen ggf. zusätzlich bestellt werden: Steckernetzteil (7-12V/500mA) Pitch- und Modulationsrad mit Potentiometer Schiebe- oder Drehregler für Volumen After-Touch-Sensoren Doppel-Fußtaster 2.1.2.5. Schaltplan Basisplatine II 2.1.2.6. Bestückungsplan Basisplatine II 2.1.2.7. Verdrahtungsplan Basisplatine II (nächste 3 Seiten) 2.1.3. E510-Basisplatine 1 ohne Transponiermöglichkeit Die E510-Basisplatine 1 beinhaltet die Minimalkonfiguration, um den E510 zusammen mit einer oder zwei Scannerplatinen zu betreiben. Auf der Platine befindet sich neben der Schaltung rund um den E510 (IC1, C1, C2, X1, R3, R4) auch eine Stromversorgungsschaltung (Spannungsregler IC2, Verpolungs- schutz-Diode D1, Siebelkos C3 und C4, Entkopplungskondensator C5). Eine genauere Beschreibung der E510-Schaltung finden Sie in Kapitel 2.1.1. (Basisplatine 1: Dynamische Tastenkontaktabfrage). Der MIDI-Ausgang des E510 (SO, Pin 8) ist über R2 direkt auf die MIDI-Out-Buchse gelegt. Die Adressleitungen A0...A6, BE, BS, Masse und +5V sind auf die Stiftleiste ST1 geführt, die die Verbindung zu den Scannerplatinen herstellt. Bei Verwendung der E510-Basisplatine müssen die Scannerplatinen dynamisch betrieben werden, es wird nur auf Kanal 1 durchgehend von MIDI-Tonhöhe 0 (erster Kontakt) bis 63 (1 Scannerplatine), bzw. 127 (2 Scannerplatinen) gesendet. Die bei den anderen Basisplatinen mögliche Definition von Split- Zonen mit bestimmten MIDI-Kanälen und Tonhöhenbereichen ist bei Verwendung der E510-Basisplatine nicht möglich. Diese Basisplatine ist daher nur sinnvoll, wenn ein nachgeschalteter MIDI-Controller vorhanden ist oder das empfangende Gerät ggf. die erforderliche Umsetzung in andere Tonhöhen und die Definition von Splitzonen erlaubt. Beim Aufbau der Platine dürfte es auf Grund der einfachen Schaltung keine Probleme geben, wenn Sie die allgemeinen Aufbauhinweise im Anhang beachten. Es wurde versucht, die Platine möglichst klein zu halten, daher ist der Aufbau teilweise sehr gedrängt. Der Quarz X4 muß nach den Widerständen R1 und R2 eingesetzt werden, da er teilweise über diesen liegt. Die dick gezeichnete Linie des Spannungsreglers IC2 markiert die Metallfläche des Bausteins. Achten Sie beim Anschluß der Scannerplatine(n) unbedingt auf seitenrichtige Verbindung! Falls ein nicht dynamischer Betrieb gewünscht wird (nur eine Sammelschiene BS vorhanden), so muß das BE-Signal aus dem BS-Signal durch Invertierung erzeugt werden (z.B. Inverter 74HC04: Eingang an BS, Ausgang an BE anschließen). Es wird dann immer der Dynamikwert 127 gesendet. Die Platine kann an den Montagebohrungen mit Schrauben (am besten M2.5) und Abstandsrollen an einer geeigneten Unterlage befestigt werden. Bauteileliste E510-Basisplatine 1 ohne Transponiermöglichkeit R1, R2 Kohleschicht-Widerstand 220 Ohm, 5% R3, R4 Kohleschicht-Widerstand 470 Ohm...1k, 5% C1, C2 Kondensator 22pF, keramisch, Raster 2.5mm C3, C4 Elko 100u/16V stehend, max. 5 mm Durchmesser C5 Kondensator 10...100nF, keramisch X1 Quarz 4MHz D1 Diode 1N4001...4007 IC1 E510 MIDI-Spezial-IC IC2 5V-Spannungsregler 7805 BU1 5-polige oder 8-polige DIN-Buchse, Printversion BU2 Kleinspannungsbuchse, Printversion ST1 16-polige Stiftleiste 2-reihig, Raster 2.54mm 1 IC-Fassung 16-polig (für IC1) 1 16-polige Buchse in Schneid/Klemm-Technik ca. 50 cm 16-poliges Flachbandkabel hierzu 1 Platine MIDI-System E510-Board 2.1.4. E510-Basisplatine 2 mit Transponiermöglichkeit Die E510-Basisplatine 2 mit Transponiermöglichkeit ist fast identisch mit der E510-Basisplatine 1 ohne Transponiermöglichkeit. Der Unterschied besteht nur darin, daß in die Adressleitungen A0...A6 des E510 ein Addierer - bestehend IC2 und IC3 (74HC283) - eingefügt ist. Auf die A- Eingänge der Addierer sind die E510-Adressen, auf die B-Eingänge ein mit dem DIP-Schalter SW1 fest einstellbarer Wert geführt. An den Summen- Ausgängen (S1...S4) steht die arithmetische Summe der an den A- und B- Eingängen anliegenden Digitalwerte zur Verfügung. Die Summen-Ausgänge sind auf die zu den Scannerplatinen führende Stiftleiste ST1 geführt. Mit dem letzten der 8 DIP-Schalter (neben der Drahtbrücke) kann der MIDI-Kanal (geschlossen = 1, offen = 2) gewählt werden. Die Transponierung wird am DIP-Schalter folgendermaßen eingestellt: Die gewünschte Transponierung, d.h. die dem ersten Kontakt der Scannerplatine entsprechende MIDI-Tonhöhe (z.B. 36), wird von 128 subtrahiert (im Beispiel 128 - 36 = 92). Dieser Wert wird mit den ersten 7 DIP-Schaltern in binärer Form eingestellt. Der erste DIP-Schalter (am Platinenrand) hat die Wertigkeit 1, der zweite 2, der dritte 4, der vierte 8 usw. bis zum siebten, der die Wertigkeit 64 besitzt. Der Wert 92 ergibt sich aus 92 = 0*1 + 0*2 + 1*4 + 1*8 + 1*16 + 0*32 + 1*64 Die DIP-Schalter 1, 2 und 6 müssen in diesem Beispiel auf "on", die Schalter 3, 4, 5 und 7 auf "off" stehen. Ein offener Schalter entspricht "1", eine geschlossener "0". Auch bei Verwendung der E510-Basisplatine mit Transponierung müssen die Scannerplatinen dynamisch betrieben werden, es kann jedoch zwischen Kanal 1 oder 2 mit dem letzten DIP-Schalter gewählt und eine beliebige Transponierung eingestellt werden. Beim Aufbau der Platine dürfte es auf Grund der einfachen Schaltung keine Probleme geben, wenn Sie die allgemeinen Aufbauhinweise im Anhang beachten. Es wurde versucht, die Platine möglichst klein zu halten, daher ist der Aufbau teilweise sehr gedrängt. Die dick gezeichnete Linie des Spannungsreglers IC4 markiert die Metallfläche des Bausteins. Achten Sie beim Anschluß der Scannerplatine(n) unbedingt auf seitenrichtige Verbindung! Falls ein nicht dynamischer Betrieb gewünscht wird (nur eine Sammelschiene BS vorhanden), so muß das BE-Signal aus dem BS-Signal durch Invertierung erzeugt werden (z.B. Inverter 74HC04: Eingang an BS, Ausgang an BE anschließen). Es wird dann immer der Dynamikwert 127 gesendet. Die Platine kann an den 3 Montagebohrungen mit Schrauben und Abstands- rollen an einer geeigneten Unterlage befestigt werden. Bauteileliste E510-Basisplatine 2 mit Transponiermöglichkeit R1, R2 Kohleschicht-Widerstand 220 Ohm, 5% R3, R4 Kohleschicht-Widerstand 470 Ohm...1k, 5% RA1 Widerstandsnetzwerk 8 x 1k C1, C2 Kondensator 22pF, keramisch, Raster 2.5mm C3, C4 Elko 100u/16V stehend, max. 5 mm Durchmesser C5 Kondensator 10...100nF, keramisch C6 Tantal-Elko oder Miniatur-Elko 2,2...10uF/10V X1 Quarz 4MHz D1 Diode 1N4001...4007 IC1 E510 MIDI-Spezial-IC IC2, IC3 74HC283, 74HCT283 IC4 5V-Spannungsregler 7805 SW1 DIP-Schalter 8-polig BU1 5-polige DIN-Buchse, Printversion BU2 Kleinspannungsbuchse, Printversion ST1 16-polige Stiftleiste 2-reihig, Raster 2.54mm 3 IC-Fassung 16-polig 1 16-polige Buchse in Schneid/Klemm-Technik ca. 50 cm 16-poliges Flachbandkabel hierzu 1 Platine MIDI-System E510-Board mit Transponierung (E510/Adder Board) 2.2. Scannerplatinen 2.2.1. Scannerplatine für durchgehende Sammelschienen Die Scannerplatine für durchgehende Sammelschienen ist ein Modul zur Tastenkontaktabfage von Kontakten, die eine (ohne Dynamik) bzw. 2 (mit Dynamik) gemeinsame Sammelschiene besitzen. Eine Scannerplatine besitzt Anschlüsse für 64 Kontakte. Es wird davon ausgegangen, daß am nachzu- rüstenden Gerät die Tastenkontakte bereits zur Verfügung stehen. Zwei Scannerplatinen können innerhalb des MIDI-Systems gleichzeitig zum Einsatz kommen, so daß maximal 128 Tastenkontakte abgefragt werden können (zusätzlich zu den 13 Baßpedalkontakten auf der Basisplatine 1). Die Scannerplatine ist sowohl für dynamischen (mit E510) wie auch nicht dynamischen Betrieb geeignet. Bei nicht dynamischem Betrieb wird die (eine) Sammelschiene an der Scannerplatine angeschlossen. Bei dynamischem Betrieb werden die beiden Sammelschienen direkt an der Basisplatine 1 angeschlossen (BE, BS). Der Sammelschienenanschluß an der Scannerplatine bleibt dann frei. Scannerplatinen für durchgehende Sammelschienen und für Matrixkontakte können gemischt werden. Die Sammelschienen der beiden Scannerplatinen müssen dann über Dioden (1N4148 o.ä.) verbunden werden. Die Schaltung Im wesentlichen besteht die Scannerplatine aus 4 Decoder-ICs vom Typ 74HC154 (IC1...IC4), welche die über D0...D6 (an ST1) ankommende Tasten- adresse ausdekodieren und den betreffenden Y-Ausgang auf "0" legen. Die Entkopplungsdioden D1...D64 verhindern Pegelkonflikte, wenn mehrere Tasten gleichzeitig gedrückt werden. Der Abfragevorgang ist dabei folgender: Die Software schaltet die Scanner- platine über A2/S1 aktiv, indem sie diese Leitung auf "0" legt. Sie ist dem low-aktiven Selecteingang CS3 von IC5 zugeführt. Dann wird auf die Datenleitungen D0...D6 die Adresse der abzufragenden Taste gelegt. Der entsprechende Y-Ausgang geht auf "0". Ist die zugehörige Taste nicht gedrückt, so wird die Sammelschiene über den Pull-Up-Widerstand R1 auf "1" gezogen. Ist die Taste gedrückt, so wird die Sammelschiene über den geschlossenen Kontakt und die Entkopplungsdiode auf "0" gelegt, da der betreffende Y-Ausgang ja auf "0" liegt. Die Software wertet nun über die als Eingang geschaltete Datenleitung D7 den Zustand der Sammelschiene aus und leitet entsprechende Schritte ein (z.B. note on oder note off Befehl senden, wenn sich der Zustand gegenüber dem letzten Durchlauf verändert hat). Beachten Sie daß in diesem Fall der Microcontroller D0...D6 als Ausgänge, D7 jedoch als Eingang schaltet, was normalerweise bei einem Datenbus nicht möglich ist. Auf dem Datenbus liegt die Adresse der abzufragenden Taste. Verwechseln Sie dies nicht mit der Adresse eines Registers, die über den Adressbus ausgegeben wird! Auf den Bits D0...D6 des Datenbusses liegt in diesem Fall eine Adresse ! Die 4 niederwertigen Adressen D0...D3 werden den Adresseingängen A0...A3 der Decoder direkt zugeführt. Die höherwertigen Adressen D4 und D5 werden dem vorgeschalteten Adressdecoder IC5 zugeführt, der seinerseits mit einem seiner Y-Ausgänge einen der Decoder IC1...IC4 aktiviert. Die höchst- wertigste Adresse D6 wird IC5 über ein Select-Feld zugeführt. Je nach Verdrahtung dieses Select-Feldes bedient die Scannerplatine die Tasten 1...64 oder 65...128. Werden zwei Scannerplatinen gleichzeitig verwendet, so muß eine auf die Kontaktnummern 1...64, die andere auf 65...128 eingestellt werden. Aufbau Die Schaltung der Scannerplatine wird auf einer länglichen einseitigen Platine untergebracht. Durch ein ausgefeiltes Layout ist - neben den Brücken für die Bereichswahl - nur eine Drahtbrücke (neben IC5) erforderlich. Wenn Sie die Schaltung an Hand des Bestückungsplans und der Bauteileliste aufbauen, so dürften eigentlich keine Schwierigkeiten auftauchen, wenn Sie die allgemeinen Aufbau-Hinweise (siehe Anhang) beachten. Als erfahrener Elektroniker können Sie diese Hinweise überspringen. Die Anschlußdrähte der Kondensatoren C2, C3 und C4 müssen vor dem Einsetzen auf das richtige Rastermaß zurecht gebogen werden. Wird nur eine Scannerplatine verwendet, so werden die beiden Brücken für den Kontaktbereich 1...64 gesetzt. Bei mehr als 64 Kontakten sind 2 Scannerplatinen erforderlich, wobei die erste mit den Brücken für Kontaktbereich 1...64, die zweite für 65...128 bestückt wird. Die Verbindung zu den Tastenkontakten erfolgt über die 64 Einzelanschlüsse an der Längsseite der Platine. Hier können 64 von den Kontakten kommene einzelne Kabel direkt eingelötet oder eine 1-reihige Stiftleiste (gerade oder abgewinkelt) mit mehreren 1-reihigen Buchsenleisten (z.B. für jeweils 1 Oktave) verwendet werden. Die Sammelschiene wird im Falle des nicht dynamischen Betriebs (ohne E510 auf der Basisplatine 1) mit dem Anschluß "Sammelschiene" auf der Scanner- platine verbunden. Im Falle des dynamischen Betriebs (mit E510 auf der Basisplatine 1) werden die beiden Sammelschienen an BE und BS auf der Basisplatine 1 angeschlossen. BE ist der Anschluß für Ruhe-, BS für die Arbeits-Sammelschiene. Im dynamischen Betrieb hat sich ein Sammelschienenabstand von ca. 2-3 mm bewährt, wenn die Kontaktbetätigung im vorderen Drittel jeder Taste erfolgt und der Tastenweg ca. 10 mm beträgt. Da der Sammelschienenabstand jedoch auch davon abhängt, an welcher Stelle jeder Taste der Kontakt sitzt (Entfernung vom Drehpunkt) und wie groß der Tastenweg ist, sind dies nur Anhaltswerte. Hier muß probiert werden, mit welchem Abstand man die besten Ergebnisse erzielt. Wird der Kontakt näher am Drehpunkt betätigt, so ist der Abstand kleiner zu wählen. Der Kontaktschluß sollte nicht zu spät erfolgen (nicht erst bei voll durchgedrückter Taste), da andernfalls bei sehr schnellem Spiel Töne wegen fehlendem Kontaktschluß nicht erklingen können. Um über die gesamte Tastatur hinweg ein gleichmäßiges Verhalten der Dynamik zu gewährleisten, muß der Sammelschienenabstand überall exakt gleich groß sein (Toleranz maximal ca. 0.2 mm). Andernfalls sind Dynamik- unterschiede bei verschiedenen Tasten die Folge. Die Verbindung zur Basisplatine 1 und zur eventuell benötigten zweiten Scannerplatine erfolgt mit einem 16-poligen Flachbandkabel, auf das entsprechend viele 16-polige Buchsen im richtigen Abstand aufgepresst werden. Beachten Sie auch die Hinweise, wenn im System eine Bedienungs- platine verwendet wird. Nähere Angaben finden Sie hierzu in der Einbau- und Bedienungsanleitung. Test Die Scannerplatine kann sehr einfach in Verbindung mit der Basisplatine 1 getestet werden. Man betreibt die Scannerplatine hierzu nicht dynamisch (mit ST1 auf der Basisplatine verbinden) und lötet an den Sammelschienen- anschluß der Scannerplatine ein Stück Draht an. Mit dessen freiem Ende berührt man die Anschlüsse für die Tastenkontakte (oder die Anoden der Dioden) und prüft ob bei allen 64 Anschlüssen entsprechende MIDI-Note- On/Off-Befehle gesendet werden. Man muß auf der Scannerplatine mit dem Drahtstück fast wie auf einer Harfe spielen können. Dieser Test zeigt, daß die Scannerplatine (und natürlich auch die Basisplatine) in Ordnung ist, auch wenn die Scannerplatine später dynamisch betrieben wird. Die Scannerplatine kann mit 3 Abstandsbolzen an einer Grundfläche montiert werden. 3 entsprechende Bohrungen sind auf der Platine vorhanden. Bauteileliste Scannerplatine für durchgehende Sammelschienen R1 Kohleschicht-Widerstand 1k 5% (R1 entfällt bei dynamischem Betrieb und bei zweiter Scannerplatine) C2, C4 Kondensator 10...100nF, keramisch C1, C3 Tantalelko 1..6.8uF/16V, Raster 2.5/5mm D1...D64 Diode 1N4148 IC1...IC4 74HC154, 74HCT154 (nur schmale Bauform geeignet) IC5 74HC138, 74HCT138 ST1 16-polige Stiftleiste 2-reihig, Raster 2.54mm 4 IC-Fassung 24-polig (schmale Bauform) 1 IC-Fassung 16-polig 1 Scannerplatine MIDI-System Verbindung zur Basisplatine 1: 2 16-polige Buchse in Schneid/Klemm-Technik ca. 40 cm 16-poliges Flachbandkabel nicht im Bausatz enthalten: Montagematerial (Abstandsbolzen oder -röllchen, Schrauben, Muttern etc.) 1-reihige Stiftleiste 64-polig, eventuell mit passender Buchsenleiste Kabelstücke für Verbindungen zu den Tastenkontakten 2.2.2. Scannerplatine für Diodenmatrix-Kontakte Die Scannerplatine für Matrixkontakte ist ein Modul zur Tastenkontakt- abfage von Orgeln, Akkordeons, Tastaturen, langen Baßpedalen etc., wenn die Kontakte in Form einer 8x8-Diodenmatrix verschaltet sind. In erster Linie wurde die Platine für den Anschluß unserer 5-Oktaven-Tastatur entwickelt, kann aber auch für andere Matrixkontakte verwendet werden. Die Scannerplatine besitzt Anschlüsse für 64 Kontakte in Form von drei 8-er- Gruppen (d.h. 24 Kontakte): G1...G8 (8 Gruppenleitungen), A1...A8 (8 Arbeitsteilsammelschienen) und R1...R8 (8 Ruhe-Teilsammelschienen). Die 24 Leitungen sind auf eine 26-polige 2-reihige Stiftleiste gelegt, deren Belegung zu unseren 5-Oktaven-Tastaturen kompatibel ist. Falls die Belegung der 26-poligen Stiftleiste nicht mit der Steckverbindung der anzuschließenden Tastatur übereinstimmt, müssen die Anschlüsse frei ver- drahtet werden. Es wird davon ausgegangen, daß am nachzurüstenden Gerät die Tastenkontakte bereits zur Verfügung stehen und in Form einer 8x8-Diodenmatrix ver- schaltet sind. Bis zu 2 Scannerplatinen können gleichzeitig zum Einsatz kommen, so daß maximal 128 Tastenkontakte abgefragt werden können (zusätzlich zu den 13 Baßpedalkontakten auf der Basisplatine 1). Die Scannerplatine ist sowohl für dynamischen (mit E510) wie auch nicht dynamischen Betrieb geeignet. Bei nicht dynamischem Betrieb bleiben die Ruheteilsammelschienen unbeschaltet und die Diode D2 entfällt. Scannerplatinen für durchgehende Sammelschienen und für Matrixkontakte können gemischt werden. Die Sammelschienen der beiden Scannerplatinen müssen dann über Dioden (1N4148 o.ä.) verbunden werden. Die Schaltung Bei Tastaturen mit einer Diodenmatrix kann eine Taste nicht einfach - wie bei durchgehenden Sammelschienen - durch Ausdekodierung der Adressen mit Multiplexern abgefragt werden. Es müssen die speziellen Gegebenheiten der Dioden-Matrix berücksichtigt werden. Die Software schaltet die Scannerplatine über A2/S1 aktiv, indem sie diese Leitung auf "0" legt. Bei Verwendung des E510-Anschlussen ST3 der Basis- platine 1 im dynamischen Betrieb ist dieser Anschluß hardwaremäßig auf Masse gelegt. Diese Select-Leitung wird über den Inverter G2 den beiden I-Eingängen (Pins 11 ) der 13-fach-NAND-Gatter IC3 und IC4 zugeführt. Ist die Scannerplatine aktiviert (Eingang von G2 ist "0"), so liegt an den I- Eingängen "1", d.h. die NAND-Gatter sind aktiv. Ist die Scannerplatine nicht aktiviert (Eingang von G2 ist "1"), so liegen beide I-Eingänge auf "0" und die Ausgänge der NAND-Gatter IC3 und IC4 sind "1", unabhängig von den logischen Zuständen an den anderen Eingängen A bis M. Ist die Scannerplatine aktiv, so wird von der Software des Micro- controllers (nicht dynamischer Betrieb) bzw. dem MIDI-Spezial-IC-E510 (dynamischer Betrieb) auf die Datenleitungen D0...D6 die Adresse der abzufragenden Taste gelegt. Die Datenleitungen D0...D6 des MIDI-System- Busses stellen also nun die Adresse der angewählten Taste dar. Die höchstwertige Adresse D6 wird entweder invertiert (Brücke J1A gesetzt, der Inverter G1 ist dann eingeschleift) oder direkt (J1B gesetzt) einem weiteren Eingang (J) der beiden NAND-Gatter IC3 und IC4 zugeführt. Für den Kontaktbereich 1...64 wird die Brücke J1A gesetzt, da die Gatter dann in diesem Adressbereich (D6 = 0, d.h. Ausgang von G1 = "1") aktiv sind. Liegt D6 auf "1" (Adressen 65...128) so wird der Ausgang von G1 "0" und die Ausgänge der beiden Gatter IC3 und IC4 führen "1", unabhängig von Zustand der anderen Eingänge A bis M. Wird die Brücke J1B gesetzt, so sind die Verhältnisse genau umgekehrt, d.h. die Ausgänge von IC3 und IC4 sind im Adressbereich 1...64 immer auf "1" und im Bereich 65...128 aktiv. Wird nur eine Scannerplatine verwendet, so ist J1A zu setzen. Bei 2 Scannerplatinen wird bei der ersten J1A (Kontakte 1...64), bei der zweiten J1B (Kontakte 65...128) gesetzt. Die 3 niederwertigen Adressen D0...D2 adressieren den Demultiplexer IC1 mit aktiv "1" Ausgängen vom Typ 74HC237. Der durch D0...D2 adressierte Ausgang dieses Bausteins ist auf "1" (die anderen 7 auf "0") und legt somit eine der mit G1...G8 bezeichneten Gruppenleitungen der Keyboard- Matrix auf annähernd positives Versorgungspotential. Die 3 nächsthöheren Adressen D3...D5 adressieren den Demultiplexer IC2 mit aktiv "0"-Ausgängen vom Typ 74HC138. Die Ausgänge (Y0...Y7) dieses Bausteins sind über je zwei 1k-Widerstände (R1...R16) mit den Teilsammel- schienen verbunden. Jeweils ein Widerstand ist mit der betreffenden Arbeits-Teilsammelschiene (A1...A8), der zweite mit der Ruhe-Teilsammel- schiene (R1...R8) verbunden. Jeweils alle Arbeits-, bzw. Ruhe-Teilsam- melschienen sind auf eines der Mehrfach-Nand-Gatter vom Typ 74HC133 (IC3, IC4) geführt. Die Ausgänge der Nand-Gatter sind über die Entkoppeldioden D1 und D2 mit den Sammelschienen-Eingängen der Basisplatine (entspricht BE und BS, wenn der E510 verwendet wird) verbunden. Ist die durch die Adressen D0...D6 adressierte Taste gedrückt, so liegt an der zugehörigen Arbeits-Teilsammelschiene (A...) "1" an, da diese über das "1"-Signal der betreffenden Sammelleitung (G...) auf positives Potential gezogen wird. Die Ruhe-Teilsammelschiene dieser Taste wird jedoch nicht auf "1" gezogen, da der Ruhekontakt offen ist. Da am zugehörigen Y-Ausgang des Multiplexer-Bausteins 74HC138 "0" anliegt, führt die Ruhe-Teilsam- melschiene "0"-Potential. Bei nicht gedrückter Taste sind die Vorgänge genau umgekehrt, d.h. die betreffende Ruhe-Teilsammelschiene (R...) wird auf "1", die Arbeits- Teilsammelschiene auf "0" gezogen, solange die betreffende Taste adres- siert ist. Von allen 16 Teilsammelschienen kann also zu einem Zeitpunkt immer nur eine auf "0" sein. Bei nicht gedrückter Taste ist die Arbeits-Teil- sammelschiene, bei gedrückter Taste die Ruhe-Teilsammelschiene, die zu der adressierten Taste gehört, auf "0", alle anderen auf "1". Falls ein Kontakt gerade "unterwegs" ist, sind alle Teilsammelschienen zum Abfrage- zeitpunkt auf "1". Die Mehrfach-Nand-Gatter IC3 und IC4 fassen jeweils alle Arbeits- (IC4), bzw. Ruhe-Teilsammelschienen (IC3) zusammen und führen das so gewonnene Signal über die Entkopplungsdioden D1 und D2 den Sammelschienen-Leitungen (BS und BE, wenn der E510 auf der Basisplatine verwendet wird) zu. Die Dioden D1 und D2 sind erforderlich, wenn 2 Scannerplatinen im System eingesetzt werden. Sie stellen eine Oder-Verknüpfung der Sammelschienen beider Scannerplatinen dar. Die Diode D2 darf nur bei dynamischem Betrieb bestückt werden, d.h. wenn die Scannerplatine(n) mit dem E510-Anschluß auf der Basisplatine verbunden wird. Bei nichtdynamischem Betrieb, d.h. wenn die Scannerplatine am System-Bus anliegt, würde über D2 und eine ggf. gedrückte Keyboardtaste die Kommunikation zwischen Basis- und Bedienungsplatine gestört werden. Der Pull-Up-Widerstand R17 wird nur bei nicht dynamischem Betrieb bestückt, bei dynamischem Betrieb befinden sich die Pull-Up-Widerstände für die Sammelschieneneingänge des E510 auf der Basisplatine. Aufbau Die Schaltung der Scannerplatine für Matrix-Tastaturen wird auf einer kleinen doppelseitig durchkontaktierten Platine untergebracht. Wenn Sie die Schaltung an Hand des Bestückungsplans und der Bauteileliste aufbauen, so dürften eigentlich keine Schwierigkeiten auftauchen, wenn Sie die allgemeinen Aufbau-Hinweise (siehe Anhang) beachten. Als erfahrener Elektroniker können Sie diese Hinweise überspringen. Wird nur eine Scannerplatine verwendet, so wird die Brücke J1A gesetzt (Kontaktbereich 1-64). Bei mehr als 64 Kontakten sind 2 Scannerplatinen erforderlich. Bei der ersten wird J1A (1-64), bei der zweiten J1B (65-128) gesetzt. Im Falle des nicht dynamischen Betriebs darf D2 nicht bestückt werden. Im Falle des dynamischen Betriebs darf R17 nicht bestückt werden. Die Verbindung zur Tastatur-Diodenmatrix erfolgt über die 26-polige Stiftleiste ST2. Die Belegung von ST2 finden Sie im Schalt- und Bestückungsplan, sie ist kompatibel zu den von uns angebotenen 5-Oktaven- Tastaturen. Falls Sie eine Tastatur mit einer anderen Steckverbindung oder Kontaktbelegung verwenden, muß ST2 frei verdrahtet werden. Bezüglich des Kontaktabstandes für dynamische Kontakte gelten die gleichen Anmerkungen wie bei den Scannerplatinen für durchgehende Sammelschienen. Die Verbindung zur Basisplatine 1 und zur eventuell benötigten zweiten Scannerplatine erfolgt mit einem 16-poligen Flachbandkabel, auf das entsprechend viele 16-polige Buchsen im richtigen Abstand aufgepresst werden. Beachten Sie auch die Hinweise, wenn im System eine Bedienungs- platine verwendet wird. Nähere Angaben finden Sie hierzu in der Einbau- und Bedienungsanleitung. Bei den Scannerplatinen für Matrixkontakte sind die Sammelleitungen (BE und BS) bereits auf 2 Leitungen der 16-poligen Verbindung gelegt. Werden die Scannerplatinen dynamisch betrieben (d.h. auf der Basisplatine ist der E510 bestückt und die Scannerplatinen werden mit ST3 verbunden), so sind auf der Basisplatine folgende zusätzliche Verbindungen vorzunehmen: Der Anschluß D7 von ST3 (gegenüber Masseanschluß) ist mit BS, der gegenüber von D0 liegende Anschluß (A0) von ST3 mit BE zu verbinden. Verwenden Sie hierzu 2 kurze isolierte Drahtstücke (die Scannerplatinen wurden später als die Basisplatine entwickelt, so daß diese Verbindungen in Form von Leiterbahnen auf der Basisplatine noch nicht vorhanden sind). Test Die Scannerplatine kann nur in Verbindung mit der Basisplatine 1 und einer fertig aufgebauten und an ST2 angeschlossenen Diodenmatrix-Tastatur getestet werden. Beim Betätigen der Kontakte müssen am MIDI-Ausgang der Basisplatine entsprechende Note-on- und Note-off- Befehle erscheinen. Da man auf der Scannerplatine eigentlich fast nichts falsch machen kann, sollten Sie unbedingt auf den korrekten Aufbau der Diodenmatrix achten und prüfen ob der Anschluß nicht seitenverkehrt ist. Bei Verwendung unserer 5-Oktaven-Tastatur kann bei einer auf ST2 verkehrt aufgesteckten Buchse nichts zerstört werden, die Scanner-Elektronik arbeitet dann nur nicht. Falls sich nichts tut, stecken Sie das von der Tastatur kommende Kabel andersherum auf. Die Scannerplatine kann mit 2 Abstandsbolzen an einer Grundfläche montiert werden. 2 entsprechende Bohrungen sind auf der Platine vorhanden. Bauteileliste Scannerplatine für Matrixkontakte R1...R17 Kohleschicht-Widerstand 1k 5% (17 x) Ce Kondensator 10...100nF, keramisch (2 x) D1, D2 Diode 1N4148 (2 x) IC1 74HC237, 74HCT237 IC2 74HC138, 74HCT138 IC3, IC4 74HC133, 74HCT133 IC5 74HC04, 74HCT04, 74HC14, 74HCT14 ST1 16-polige Stiftleiste 2-reihig, Raster 2.54mm ST2 26-polige Stiftleiste 2-reihig, Raster 2.54mm 4 x IC-Fassung 16-polig 1 x IC-Fassung 14-polig 1 x Scannerplatine MIDI-SYSTEM für Matrixkontakte Verbindung zur Basisplatine: 2 16-polige Buchse in Schneid/Klemm-Technik ca. 30 cm 16-poliges Flachbandkabel Verbindung zur Tastatur: 2 26-polige Buchse in Schneid/Klemm-Technik ca. 50 cm 26-poliges Flachbandkabel nicht im Bausatz enthalten: Montagematerial (Abstandsbolzen oder -röllchen, Schrauben, Muttern etc.) ACHTUNG: D2 darf bei nicht dynamischem Betrieb nicht bestückt werden. R17 entfällt bei dynamischem Betrieb und bei zweiter Scannerplatine. 2.2.3. Spannungs-Scannerplatine (Voltage-Scanner-Board) Die Spannungs-Scannerplatine ist ein Modul zur Pegelabfage einer bestehenden Kontakt-Elektronik, die mit festen Pegeln arbeitet (z.B. Kontaktspannung 0V bei nicht gedrückter, -15V bei gedrückter Taste). Im Gegensatz zu den anderen beiden Scannerplatinen sind keine freien Kontakte erforderlich. Die Spannungs-Scannerplatine kann an eine bestehende Elektronik angeschlossen werden, ohne daß diese entfernt werden muß. Unbedingte Voraussetzung ist jedoch, daß die Kontaktabfrage mit festen Pegeln arbeitet. Es dürfen an den Kontakten keine dynamisch veränderlichen Signale anliegen (z.B. Rechteck- oder Impuls-Signale)! Die Spannungs- Scannerplatine arbeitet nur nicht-dynamisch. Maximal 2 Platinen können kombiniert werden (128 Kontakte). Die Spannungs-Scannerplatine kann mit den beiden anderen Typen von Scannerplatinen kombiniert werden. Die Sammelschienen der beiden Scanner- platinen müssen dann über Dioden (1N4148 o.ä.) verbunden werden. Die Schaltung Die Scannerplatine besteht im wesentlichen aus 8 Analogmultiplexern vom Typ CD4051 (IC3...IC10), welche die über D0...D6 am MIDI-System-Bus (ST1) ankommende Tastenadresse ausdekodieren und den betreffenden Analog- Eingang auf die interne Analog-Sammelleitung (I/O, Pin 3 an jedem CD4051) durchschalten. Im Falle der Scannerplatine arbeiten die Leitungen D0...D6 des System- busses als Adressleitungen und werden daher auch mit A0..A6 bezeichnet. Die 3 niederwertigen Adressleitungen sind mit den Adresseingängen A0, A1 und A2 der Analog-Multiplexer verbunden. Die Select-Signale für die 8 Multiplexer erzeugt der Decoder IC1 vom Typ 74HC138 aus den 3 nächst- höheren Adressen A3, A4 und A5. Mit der höchstwertigen Adresse A6 wird über die Brücken im Select-Feld festgelegt, ob die Scannerplatine im Bereich 1-64 (bzw. 0-63 in binärer Zählweise) oder 65-128 (bzw. 64-127) arbeitet. Die Multiplexer CD4051 können Spannungen schalten, die zwischen VEE (negative Hilfsspannung an Pin 7) und VDD (positive Versorgungsspannung an Pin 16) liegen. VDD ist fest mit +5V verbunden, die negative Hilfsspannung wird - wenn erforderlich - über den Anschluß V- (an ST2) und den Spannungsteiler R2/R3 erzeugt. Die Differenz zwischen VEE und VDD darf laut Herstellerangaben maximal 18V betragen, wir werden uns jedoch auf eine Maximaldifferenz von ca. 10V beschränken (VEE = -5V, VDD = +5V). Um auch Kontaktspannungen verarbeiten zu können, die größer als +/-5V sind, ist jedem Analogeingang der Multiplexer (I/O0...7) ein Spannungsteiler B5/B4 vorgeschaltet. Diese Spannungsteiler werden so dimensioniert, daß die an den Analogeingängen ankommende Spannung den Bereich -5V...+5V nicht übersteigen kann. Die allgemeine Bezeichnung Bauteil 4/Bauteil 5 etc. wurde gewählt, da hier prinzipiell auch andere Bauteile (z.B. Zener-Dioden oder Kondensatoren) für bestimmte Anwendungen eingesetzt werden könnten. Wir wollen uns jedoch in dieser Anleitung auf Spannungsteiler, d.h. Widerstände beschränken. Dimensionierung B4/B5 Für den Fall, daß die Kontaktspannungen bereits im Bereich -5...+5V liegen, entfällt B4 und B5 ist eine Drahtbrücke. Für Kontaktspannungen außerhalb des Bereichs -5...+5V wird der Spannungsteiler B4/B5 so dimensioniert, daß die zulässigen Grenzen gerade erreicht werden. Das Widerstandsverhältnis berechnet sich nach folgender Formel B5 Kontaktspannung -- = --------------- - 1 B4 5V Liegt die Kontaktspannung beispielsweise bei +15V oder -15V, so ergibt sich B5/B4 = 15/5 - 1 = 3 - 1 = 2. B5 muß also etwa doppelt so groß wie B4 sein. Falls die benötigten Widerstände nicht erhältlich sind, macht man B4 etwas kleiner oder B5 etwas größer (z.B. B5 = 10k/ B4 = 4k7 oder B5 = 22k / B4 = 10k). Die Abschwächung sollte im Zweifelsfall besser etwas zu groß als zu klein sein. Die absoluten Widerstandswerte für B4 und B5 sollten im Bereich um 10k oder darunter liegen. Dimensionierung R2/R3 Liegen die Kontaktspannungen nur im positiven Bereich, so ist keine negative Hilfsspannung an VEE erforderlich. VEE mit dann mit Masse verbunden, d.h. R2 entfällt und R3 wird durch eine Drahtbrücke ersetzt. Liegen die Kontaktspannungen im negativen Bereich, so muß über den Anschluß ST2 eine negative Hilfsspannung zugeführt werden. R2 und R3 werden so dimensioniert, daß sich VEE zu etwa -5V ergibt. Die Berechnung des Widerstandsverhältnisses R2/R3 erfolgt analog zu B5/B4: R2 Absolutwert von V- -- = ------------------ - 1 R3 5V Falls die benötigten Widerstände nicht erhältlich sind, man macht R2 etwas kleiner oder R3 etwas größer. VEE darf ohne weiteres etwas größer sein, z.B. -5.5V oder -6V. Steht eine Spannung von -5V zur Verfügung, so wird diese direkt mit VEE verbunden, d.h. R3 entfällt und R2 wird durch eine Drahtbrücke ersetzt. Dimensionierung von B1, B2, B3 und D1A/B Die interne analoge Sammelleitung (I/O) wird über das Bauteile-Netzwerk B1, B2 und B3 auf den Eingang des Schmitt-Triggers I1 vom Typ 74HC14 geführt. Der Schmitt-Trigger erzeugt aus dem Pegel auf der analogen Sammelleitung ein sauberes Digitalsignal, das auf den System-Bus als Rückmeldeleitung (Sammelschienensignal auf D7 des MIDI-System-Busses) gelegt wird. Je nach den vorliegenden Spannungsverhältnissen werden für B1, B2 und B3 unterschiedliche Bauteile gewählt. Im Falle von positiven Schaltpegeln entfällt B3, B1 wird als Drahtbrücke ausgeführt. An I/O liegen ja bereits positive Spannungspegel im Bereich 0...+5V an, die vom Eingang des Schmitt-Triggers I1 direkt verarbeitet werden können. Für B2 wird ein hochohmiger Widerstand eingesetzt, um keine undefinierten Zustände am Eingang von I1 zu erhalten. Bei nicht selektierter Scannerplatine wäre in diesem Fall der Eingang von I1 offen. Bei negativen Schaltpegeln liegen an der analogen Sammelleitung (I/O) Spannungen im Bereich 0...-5V an, die mit Hilfe einer Zener-Diode (B1 = ZPD5V1) und eines Pull-Up-Widerstandes (B3 = 10k) in den positiven Bereich verschoben werden. Die Schaltung aus Z-Diode und Widerstand addiert annähernd den Spannungswert der Z-Diode (5V) zu der I/O-Spannung, die somit in den positiven Bereich verschoben wird (0...-5V -> +5V...0V). Es muß noch zwischen zwei verschiedenen Polaritäten am Eingang von I1 unterschieden werden: +5V bei gedrückter Taste (d.h. 0V bei nicht gedrückter Taste) oder 0V bei gedrückter Taste (d.h. +5V bei nicht gedrückter Taste) Je nach Polarität dieser Spannung wird der Ausgang von I1 oder dessen invertiertes Signal (Ausgang von I2) als Sammelschienensignal auf den MIDI-Bus gelegt. Daher wird je nach Polarität D1A oder D1B (schließen sich gegenseitig aus!) bestückt. Die wichtigsten Beispiele sind in der untenstehenden Tabelle zusammen- gefasst. Für andere Spannungsverhältnisse lassen sich die Werte aus dem oben Gesagten errechnen. Schaltspannung für Taste B1 B2 B3 B4 B5 D1A/B VEE R3 R2 V- nicht gedrückt gedrückt 0V +5V Brücke 100k - - Brücke D1A GND Brücke - - +5V 0V Brücke 100k - - Brücke D1B GND Brücke - - 0V +15V Brücke 100k - 4k7 10k D1A GND Brücke - - +15V 0V Brücke 100k - 4k7 10k D1B GND Brücke - - 0V -5V ZPD5V1 - 10k - Brücke D1B -5V - Brücke -5V -5V 0V ZPD5V1 - 10k - Brücke D1A -5V - Brücke -5V 0V -15V ZPD5V1 - 10k 4k7 10k D1B -5V 6k8 10k -15V -15V 0V ZPD5V1 - 10k 4k7 10k D1A -5V 6k8 10k -15V ( - = entfällt) Der Spannungswert von -5V für VEE kann durch direktes Anlegen von -5V an den Anschluß V- (R2 = Brücke, R3 entfällt) oder aus einer höheren negativen Spannung über den Spannungsteiler R2/R3 erzeugt werden (z.B. aus -15V mit R2 = 10k und R3 = 6k8). Der Masseanschluß an ST2 muß in jedem Fall zwischen der Scannerplatine und der Masse des nachzurüstenden Gerätes hergestellt werden, da die Elektronik einen Bezugspunkt für die zugeführten Kontaktspannungen benötigt. V- wird nur benötigt, wenn eine negative Hilfsspannung erforderlich ist, d.h. wenn die Kontaktspannungen im negativen Bereich liegen. Aufbau Die Schaltung der Spannungs-Scannerplatine wird auf einer einseitigen Platine untergebracht. Wenn Sie die Schaltung an Hand des Bestückungsplans und der Bauteileliste aufbauen, so dürften eigentlich keine Schwierig- keiten auftauchen, wenn Sie die allgemeinen Aufbau-Hinweise (siehe Anhang) beachten. Als erfahrener Elektroniker können Sie diese Hinweise über- springen. Bevor Sie den Aufbau beginnen, ist bei der Spannungs-Scannerplatine das Durchlesen des Abschnitts "Schaltung" unbedingt erforderlich, da die Werte der Bauteile B1, B2, B3, B4, B5, D1A/B, R2 und R3 vorher bestimmt werden müssen. Beginnen Sie den Aufbau erst dann, wenn Sie die Werte dieser Bauteile feststehen. Um sicher zu gehen, daß bei der Berechnung der Bauteile kein Fehler passiert ist, sollten Sie die Bauteile B4 und B5 zunächst nur für den ersten Eingang einbauen und kontrollieren, ob die Schaltung mit dieser Dimensionierung funktioniert (auch nur den ersten CD4051 einsetzen). Das nachträgliche Auslöten aller 128 Bauteile B4/B5 ist sehr zeitraubend und wird die Leiterbahnen der Platine stark in Mitleidenschaft ziehen, die Platine u.U. sogar unbrauchbar machen. Alle Bauteile B4/B5 sollten erst eingebaut werden, wenn sicher ist, daß der Aufbau mit dieser Dimensionierung funktioniert. Ansonsten dürfte der Aufbau der Platine keine großen Probleme mit sich bringen. Vergessen Sie keine der 20 Drahtbrücken. Setzen Sie die beiden Brücken im Select-Feld entsprechend dem Adressbereich der Scannerplatine. Werden die Bauteile B5/B4 nicht benötigt, können die Kontaktspannungen direkt an den mit "Direktanschluß" bezeichneten Stellen angeschlossen werden. Beachten Sie ggf. die Polung der Z-Diode (der schwarze Ring ist die Kathode, d.h. das Ende mit dem nicht ausgefüllten Dreieck im Schalt- zeichen). Vergessen Sie nicht, die Masseverbindung zwischen der Scannerplatine (an ST2) und Ihrem Gerät herzustellen (auch wenn keine externe Hilfsspannung angeschlossen wird!). Andernfalls fehlt der Scannerplatine der Bezugs- pegel! Es können bei fehlender Masseverbindung auch die CD4051 zerstört werden! Im Bausatz sind alle Teile für Schaltspannungen von -15V, -5V, +5V und +15V enthalten. Für andere Schaltspannungen sind die Bauteile (speziell die Widerstände B4/B5) nicht enthalten. Es handelt sich hier um sehr preiswerte Bauteile, die im Elektronik-Fachhandel ohne Probleme beschafft werden können. Falls wir die benötigten Widerstandswerte in unserem Lager führen, können Sie diese auch bei uns erhalten oder kostenlos gegen die gelieferten Werte umtauschen. C1...C5 sind Entkopplungskondensatoren für die Stromversorgung, bzw. die negative Hilfsspannung VEE (C1). Test Die Scannerplatine kann in Verbindung mit der Basisplatine getestet werden. Achten Sie darauf, daß Scanner- und Basisplatine mit einem 16- poligen Kabel mit aufgepressten Buchsen seitenrichtig verbunden sind. Man lötet an die Sammelschiene der nachzurüstenden Elektronik ein Stück Draht an. Diese Sammelschiene liegt ja auf dem Pegel der Schaltspannung (z.B. -15V). Mit dem freiem Ende des Drahtes berührt man die Anschlüsse für die Kontaktanschlüsse und prüft ob bei allen 64 Anschlüssen ent- sprechende MIDI-Note-On/Off-Befehle gesendet werden. Man muß auf der Scannerplatine mit dem Drahtstück fast wie auf einer Harfe spielen können. Dieser Test zeigt, daß die Scannerplatine (und natürlich auch die Basisplatine) in Ordnung ist. Die Masse und ggf. V- müssen mit der nachzurüstenden Elektronik verbunden sein! Die Scannerplatine kann mit 3 Abstandsbolzen an einer Grundfläche montiert werden. Entsprechende Bohrungen sind auf der Platine vorhanden. Bauteileliste Spannungs-Scannerplatine B1 Brücke oder Z-Diode ZPD5V1 (oder ZPD5V6) B2 Kohleschicht-Widerstand 100k 5% (siehe Text) B3 Kohleschicht-Widerstand 10k 5% (siehe Text) B4 (64x) Kohleschicht-Widerstand (Werte siehe Text) B5 (64x) Kohleschicht-Widerstand (Werte siehe Text) R1 Kohleschicht-Widerstand 1k 5% R2, R3 Kohleschicht-Widerstand (Werte siehe Text) C1, C2, C3 Tantalelko 1..6.8uF Raster 2.5/5mm C4, C5 keramischer Kondensator 10...100nF Raster 2.5/5 mm D1A/B Diode 1N4148 (siehe Text) IC1 74HC138, 74HCT138 IC2 74HC14, 74HCT14 IC3...IC10 CD4051, 74HC4051 ST1 16-polige Stiftleiste 2-reihig, Raster 2.54mm ST2 2-polige Stiftleiste 1-reihig, Raster 2.54 9 IC-Fassung 16-polig 1 IC-Fassung 14-polig 1 Spannungs-Scannerplatine MIDI-System Für die Verbindung zur Basisplatine: 2 16-polige Buchse in Schneid/Klemm-Technik ca. 40 cm 16-poliges Flachbandkabel Nicht im Bausatz enthalten ist: Montagematerial (Abstandsbolzen oder -röllchen, Schrauben, Muttern etc.) eventuell 1-reihige Stiftleiste 64-polig mit passender Buchsenleiste Kabelstücke für Verbindungen zu den Tastenkontakten Die benötigten Drahtbrücken können aus den Drahtabschnitten der Wider- stände hergestellt werden. 2.3. Bedienungsplatine Die Bedienungsplatine ist ein Modul, welches eine Reihe von Bedienungs- und Anzeigeelementen zur Verfügung stellt. Der Komfort eines MIDI-System- Gerätes mit Bedienungsplatine wird wesentlich erhöht, da die Bedienung vereinfacht wird und zusätzlich eine Reihe von Funktionen erreichbar werden, die ohne Bedienungsplatine nicht möglich sind. Auf der Bedienungsplatine des MIDI-Systems befinden sich folgende Bedienungs- und Anzeigeelemente: 2 LED-Siebensegmentanzeigen (LD1...LD2) 8 Taster (T1...T8) 8 LEDs (D1...D8), die den 8 Tastern zugeordnet sind Die Verbindung zu einer der Basisplatinen wird über die 16-polige Stiftleiste ST1 mit einem 16-poligen Flachkabel mit einer aufgepressten 16-poligen Buchse in Schneid/Klemm-Technik hergestellt. Die Schaltung Die Ansteuerung der Bedienungs- und Anzeigeelemente erfolgt über den MIDI-System-Bus. Der Datenbus D0...D7 ist mit den Daten-Aus- bzw. Eingängen der Ein- /Ausgabe-Bausteine (IC1...4) verbunden. Es ist zwischen Registern zu unterscheiden, die beschrieben werden (Register vom "write"-Typ, IC2...4 = 74HC574) und solchen die gelesen werden (Register vom "read"-Typ, IC1 = 74HC541). Die beiden niederwertigen Adressen A0 und A1 sind auf den Demultiplexer IC5 (74HC138) geführt. Er ist für die Anwahl eines der 4 Register verantwortlich. Seine Y-Ausgänge (Y0...Y3) sind über RC-Glieder (R25...R28/C1...C4) mit dem Output Enable Eingang (/OE) des Registers vom "read"-Typ, bzw. mit den Clock Enable Eingängen der Register vom "write"- Typ verbunden. Die RC-Glieder unterdrücken kurze Störimpulse, die beim Umschalten der Adress- und Selectleitungen (A0, A1, S0, A2/S1) auf den Y- Ausgängen entstehen können und zu falschen Registerinhalten führen würden. Die Zuordung der Adressen und Ausgänge Y0...Y3 von IC5 ist die folgende: Adr. A0 A1 Y... Bauteil Funktion Register-Typ 0 0 0 Y0 IC1 8 Taster (T1...T8) read 1 1 0 Y1 IC2 8 LEDs (D1...D8) write 2 0 1 Y2 IC3 Siebensegmentanzeige LD1 write 3 1 1 Y3 IC4 Siebensegmentanzeige LD2 write Y4...Y7 sind nicht beschaltet, da A2 von IC5 an Masse gelegt ist. Die 8 Taster werden über einen nichtinvertierenden Tristate-Treiber vom Typ 74HC541 (IC1) abgefragt. Die Eingänge A1...A8 des Treibers sind über Pull-Up-Widerstände in Form eines Widerstandsnetzerkes (RA1) mit +5V verbunden, so daß ein nicht gedrückter Taster "1", ein gedrückter Taster "0" entspricht. Ist der Treiber über den OE-Eingang angewählt, so sind die an den Eingängen A1...A8 anliegenden logischen Zustände auch auf den Datenbus (P1) gelegt und können vom Prozessor über den Datenbus D0...D7 abgefragt werden. Andernfalls befinden sich die Ausgänge Y1...Y8 im hochohmigen Tristate-Zustand. Um den Zustand der Taster zu lesen, muß der Prozessor den Datenbus als Eingang schalten, über die beiden Adressen A0/A1 das Tasterregister adressieren (beide auf "0" legen) und die Bedienungsplatine anwählen (Select-Leitung S0 auf "0"). Über den Datenbus kann dann der Zustand der 8 Taster gelesen werden. Die 8 Leuchtdioden D1...D8 und die 2 Siebensegmentanzeigen LD1/LD2 werden über 8-fache D-Flip-Flops vom Typ 74HC574 (IC2...4) angesteuert. Die Widerstände R1...R24 begrenzen den Leuchtdiodenstrom, wobei für die einzelnen LEDs D1...D8 höhere Ströme gewählt werden. Daher sind R1...R8 niederohmiger als R9...R24. Die Anoden aller LEDs sind mit +5V verbunden, daher entspricht eine "0" einer leuchtenden LED, eine "1" einer dunklen LED. Der Grund für diese Art der Beschaltung ist, daß die 74HC-Ausgänge im "0"-Zustand mehr Strom liefern können als im "1"-Zustand. Die am Datenbus anliegenden Daten werden jeweils bei der positiven Flanke des betreffenden Clock-Signals (= Y1...Y3 von IC5) in das Register IC2...IC4 übernommen. Der Prozessor muß also beim Schreiben in eines der LED-Register zunächst auf den Datenbus das gewünschte Wort legen und dann durch geeignetes Setzen der Adressen A0/A1 und der Select-Leitung S0 die positive Flanke für das gewünschte Register erzeugen. Aufbau Die Schaltung der Bedienungsplatine wird auf einer länglichen einseitigen Platine untergebracht. Durch ein ausgefeiltes Layout ist keine Brücke erforderlich. Wenn Sie die Schaltung an Hand des Bestückungsplans und der Bauteileliste aufbauen, so dürften eigentlich keine Schwierigkeiten auftauchen, wenn Sie die allgemeinen Aufbau-Hinweise (siehe Anhang) beachten. Als erfahrener Elektroniker können Sie diese Hinweise überspringen. Die Bedienungsplatine wird auf beiden Seiten bestückt! Zuerst werden die Bauteile auf der Bestückungsseite eingelötet. Dies sind alle Bauteile bis auf die 10 1k-Widerstände R9...R18 und die 5 390 Ohm-Widerstände R1 und R3...R6. Diese 15 Widerstände werden zum Schluß auf der Platinenunterseite (Leiterbahnseite) aufgelötet. Beachten Sie, daß es sich bei dem Widerstandsnetzwerk RA1 um ein gepoltes Bauteil handelt! Einer der Endanschlüsse des Arrays ist mit einem Punkt gekennzeichnet. Diese Marke finden Sie auch auf dem Bestückungsplan wieder. Bei jedem der Taster lötet man zunächst nur einen der 4 Lötpunkte und prüft, ob der Taster ganz auf der Platinenfläche aufliegt und gerade sitzt, bevor man die restlichen Anschlüsse lötet. Die Taster können sonst schief auf der Platine sitzen, was nicht sehr schön aussieht und darüberhinaus Probleme mit den Frontplattenausschnitten geben kann. Verwenden Sie nur die von uns gelieferten Taster! Löten Sie die Taster nur ganz kurzzeitig, andernfalls kann das Kunststoffmaterial schmelzen und der Taster arbeitet dann nicht mehr korrekt. Falls die Bedienungsplatine mit einer von uns gelieferten Frontplatte kombiniert werden soll, so lötet man die 8 Leuchtdioden erst ein, nachdem die Bedienungsplatine provisorisch an der Frontplatte montiert wurde. Hierdurch wird gewährleistet, daß Höhe und Lage der LEDs genau zu den Ausschnitten in der Frontplatte passen. Ein späteres Einpassen der bereits eingelöteten LEDs in die Frontplattenlöcher ist sehr umständlich und zeitraubend. Die LEDs sollten genau mit der Oberfläche der Frontplatte abschließen. Achten Sie auch auf die seitenrichtige Montage der LEDs. Die im transparenten LED-Gehäuse sichtbare größere Elektrode ist die Kathode (-), die kleinere die Anode (+). Löten Sie die LEDs nicht zu lange, dies kann die Helligkeit der LEDs verringern oder die LEDs zerstören! Die Verbindung zur Basisplatine 1 und eventuell zu der/den Scanner- platine(n) erfolgt mit einem 16-poligen Flachbandkabel. Auf der Seite der Bedienungsplatine wird ein 16-poliger Leiterplattenverbinder, auf der Seite der Basis- und Scannerplatine(n) 16-polige Buchse(n) in Schneid/Klemm-Technik aufgepresst. Der direkt einlötbare Leiterplatten- verbinder wird wegen der geringen Bauhöhe benötigt. Ein Stiftleiste mit aufgesteckter Buchsenleiste wäre zu hoch, um die Platine an einer Frontplatte zu montieren. Nähere Angaben finden Sie hierzu in der Einbau- und Bedienungsanleitung. Eine Ader am Rand des 16-poligen Flachbandkabels ist farbig markiert. Diese Ader wird zur Polaritäts-Kennzeichnung verwendet und muß bei bei allen Platinen in Richtung der kleinen Dreiecksmarkierung des Steck- verbinders zeigen. Dies ist die Ecke in der sich bei jeder Steckverbindung der Masseanschluß befindet. Achten Sie beim Aufpressen des Leiterplatten- verbinders auf die richtige Lage der markierten Ader! Falls das Kabel versehentlich seitenverkehrt aufgepresst wird, so sind alle Polungs- hinweise der Einbauanleitung entsprechend anders zu interpretieren! Da bei der Bedienungsplatine ein direkt einlötbarer Leiterplattenverbinder verwendet wird, gestaltet sich der Aufpressvorgang etwas anders als bei den Buchsenleisten. Pressen Sie zuerst eine Buchse auf das Flachbandkabel auf, wie in der Einbauanleitung beschrieben. Dann führen Sie das andere Ende des Flachbandkabels in den Leiterplattenverbinder ein und pressen diesen unter Zuhilfenahme der zuvor bereits gepressten Buchse ebenfalls zusammen (Stifte des Leiterplattenverbinders in die Buchse einführen). Messen Sie nach dem Aufpressen das Kabel mit einem Ohmmeter durch, achten Sie auch auf eventuelle Kurzschlüsse zwischen benachbarten Leitungen durch ungenaues Aufpressen. Der Leiterplattenverbinder wird in die Bedienungsplatine von der Bauteile- seite her eingesteckt und direkt eingelötet. Das Flachbandkabel sollte dabei in Richtung des danebenliegenden IC4 (74HC574) zeigen, da auf der anderen Seite IC5 (74HC138) mit Fassung zu knapp sitzt. Das Kabel wird nach dem Einlöten des Verbinders um 180 Grad geknickt, da es andernfalls über den Siebensegmentanzeigen zu liegen käme. Lötet man IC 5 direkt (ohne Fassung) ein, so kann das Kabel auch in die andere Richtung zeigen und muß nicht geknickt werden. Die 16-polige Buchse wird auf den Steckverbinder ST1 der Basisplatine aufgesteckt. Achten Sie unbedingt auf das seitenrichtige Verbinden von Basis- und Bedienungsplatine. Orientieren Sie sich z.B. an dem Masse- anschluß an einer Ecke des 16-poligen Anschlusses. Eine seitenverkehrte Verbindung kann nach Inbetriebnahme Bauteile auf den Platinen zerstören! Falls Sie die Frontplatte, bzw. den Frontplattensatz für die Bedienungs- platine bezogen haben, so gelten für die Montage der Platine an der Frontplatte die folgenden Hinweise. Die Montage erfolgt mit 4 Abstandsröllchen, Schrauben (M3 x 15...20, schwarz) und Muttern. Der Abstand zwischen Frontplatte und Platine sollte wegen der Bauhöhe der Taster ca. 13 mm betragen. Da Abstandsbolzen in dieser Länge schwer erhältlich sind, wird jede der 4 Schrauben zunächst mit einem 10 mm langen Abstandsröllchen und einer M3-Mutter an der Frontplatte festgeschraubt. Auf diese Weise wird ein Abstand von ca. 12-13 mm erreicht. Dann wird die Bedienungsplatine auf die 4 überstehenden M3- Gewindestifte der Schrauben aufgesteckt. Nach Montage der Bedienungsplatine an der Frontplatte werden die 2 LED- Displays mit dem zugehörigen Rahmen abgedeckt. Der Rahmen besteht aus der transparenten Plexiglasscheibe (Schutzfolie beidseitig abziehen!) und dem schwarzen Rahmenteil. Man kann die Scheibe mit ein paar Tropfen Klebstoff an dem Rahmen festkleben, damit sie sich später bei der Rahmenmontage nicht mehr verschiebt. Dies ist jedoch nicht unbedingt nötig, da die Scheibe genau in die Aussparung des Rahmens passt und nach erfolgter Rahmenmontage nicht mehr verrutschen kann. Die beiden Stifte des Rahmenteils werden mit je einem Tropfen Klebstoff versehen. Die Stifte werden in die zugehörigen Löcher der Frontplatte gesteckt und der Rahmen an der Frontplatte festgedrückt. Falls die Stifte bei der Montage abbrechen, muß der Rahmen ohne die Stifte an der Frontplatte festgeklebt werden. Zur Montage der Frontplatte mit Bedienungsplatine in ein Gehäuse muß ein entsprechend großer rechteckiger Ausschnitt im Gehäuse vorgesehen werden. Der Ausschnitt sollte möglichst exakt die Maße der Bedienungsplatine haben, so daß diese gerade durch den Ausschnitt paßt. Der Ausschnitt muß auf alle Fälle schmäler als die Frontplatte sein, da andernfalls zwischen Frontplatte und Haube später eine Lücke klafft. Die Frontplatte kann mit 4 Blechschrauben (Bohrdurchmesser ca. 2.5 mm) oder mit 4 normalen M3-Schrauben mit Gegenmutter (Bohrdurchmesser ca. 3.5 mm) am Gehäuse befestigt werden. Ein zusätzliches Verkleben der Front- platte mit dem Gehäuse erhöht die mechanische Stabilität. Bauteileliste Frontplattensatz MONA Frontplatte gestanzt, schwarz eloxiert, bedruckt 4 Schrauben M3 x 20 schwarz verzinkt 8 Muttern M3 4 Abstandsröllchen 10 mm Display-Rahmen 2-stellig mit roter Filterscheibe 4 Blechschrauben ca. 2.9 x 9.5 schwarz verzinkt Wird die Frontplatte einzeln bestellt, ist das Montagematerial nicht enthalten. Test Die Bedienungsplatine kann nur in Verbindung mit einer Basisplatine getestet werden. Bei der Software für alle von uns lieferbaren Gerätetypen haben wir Initialisierungsroutinen programmiert, bei denen nach dem Einschalten auf den beiden Siebensegmentanzeigen eine Meldung erscheint (2 Ziffern oder Buchstaben) und alle 8 Leuchtdioden nach einem bestimmten Muster aufflackern. Bei Betätigung eines der 8 Taster muß die über dem Taster liegende Leuchtdiode aufleuchten. Ist dies nicht der Fall, so liegt irgendein Defekt vor. Näheres finden Sie bei der Beschreibung der Software zu Ihrem Gerät. Leuchtet keine der Leuchtdioden und Siebensegmentanzeigen auf, so prüfen Sie zunächst, ob die Stromversorgung (Masse/+5V) korrekt anliegt und die Steckverbindung zur Basisplatine korrekt ist. Leuchten die Anzeigen nicht korrekt (z.B. sinnlose Zeichen auf den Displays oder mehrere LEDs gleichzeitig), so kann die Ursache eine Lötbrücke zwischen Leiterbahnen und/oder Punkten sein. Bauteileliste Bedienungsplatine MIDI-System R1...R8 390 (220...470) Kohleschichtwiderstand 5% R9...R28 1k (680...1k2) Kohleschichtwiderstand 5% RA1 Widerstandsnetzwerk 8 x 10k (1k...100k möglich) C1...C4 100p (47p...220p) Kondensator keramisch oder Folie C6, C7 47n (10...100n) Kondensator keramisch C5, C8 2.2u (1...10u)/10V Tantalelko D1...D8 LED rot, bei Verwendung unserer Frontplatte Rechteck- typ 5 x 2.5 mm LD1, LD2 Siebensegmentanzeige LTS546AP, D350PA oder Vergleichstyp (gemeinsame Anode) IC1 74HC541, 74HCT541 IC2...IC4 74HC574, 74HCT574 IC5 74HC138, 74HCT138 ST1 Leiterplattenverbinder 2-reihig 16-polig zum Direkteinlöten T1...T8 Taster 1xEin Printmontage 1 IC-Fassung 16-polig 4 IC-Fassung 20-polig Bedienungsplatine MIDI-System Verbindung zur Basisplatine: Buchse in Schneid/Klemmtechnik hierzu ca. 30 cm 16-poliges Flachbandkabel nicht im Bausatz enthalten: Montagematerial (Abstandsbolzen oder -röllchen, Schrauben, Muttern etc.) 2.4. Adapterplatine MIDI-System/LMK3 Die Adapterplatine ermöglicht den Anschluß der Scannerplatinen des MIDI- Systems an die Basisplatine des LMK3. Ein derartiges System verfügt dann über die Masterkeyboard-Funktionen des LMK3, die Tastaturabfrage erfolgt aber mit MIDI-System-Scannerplatinen. Auf diese Weise kann z.B. ein aus 2 61-Tasten-Manualen bestehendes Doppel-Masterkeyboard oder eine Master- keyboard-fähige MIDI-Nachrüstung mit durchgehenden Sammelschienen aufge- baut werden. Auf der LMK3-Basisplatine wird die Tastaturabfrage-Elektronik nicht bestückt. Stattdessen wird an der Stelle, wo der E510 platziert war, die Adapterplatine aufgesetzt. Der E510 befindet sich nun auf der Adapterplatine. Zwischen Adapterplatine und LMK3-Basisplatine sind nur die 3 Leitungen Masse, +5V und seriell Out (E510) erforderlich, es können aber aus Gründen der mechanischen Stabilität auch alle 16 Leitungen angeschlossen werden. Auf der Adapterplatine befindet sich eine 16-polige Stiftleiste, deren Belegung zu den MIDI-System-Scannerplatinen kompatibel ist. Hier werden die Scannerplatinen angeschlossen. Da das LMK3 als Masterkeyboard für ein durchgehendes Manual (88 oder 76 Tasten) konzipiert ist, gibt es nur Software-mäßig definierbare Splitzonen (keine hardwaremäßig definierte Zonen, die Sie im Bestellformular für MONA angeben können). Sie müssen daher die Zonen (z.B. für linkes und rechtes Manual oder Baß/Akkord/Diskant-Bereich) am LMK3 selbst definieren und ggf. in den richtigen Tonhöhenbereich transponieren. Außerdem sollte das LMK3- EPROM für die Controllerversion eingesetzt werden, da andernfalls ein Transponierungsoffset vorhanden ist (88-Tasten-Version +21, 76-Tasten- Version +28). In der Controller-Version ist dem ersten Kontakt der MIDI- Tonhöhen-Code 0 zugeordnet (88-er-Version = 21, 76-er-Version = 28). Auf der folgenden Seite finden Sie den Bestückungsplan und die Verkabelungs-Skizze für die LMK3-MIDI-System-Adapterplatine. Anhang A: Allgemeine Bausatz- und Aufbauhinweise Lesen Sie die folgenden Aufbauhinweise bitte vor dem Aufbau des Bausatzes sorgfältig durch und beachten Sie alle Punkte. Falls Sie vor dem Aufbau des Bausatzes feststellen, daß Ihre Kenntnisse hierzu nicht ausreichend sind, so können Sie den ungeöffneten Bausatz zurücksenden und gegen Aufzahlung des Differenzpreises das Fertigmodul erwerben. Dies gilt nicht für bereits geöffnete oder teilweise aufgebaute Bausätze. Aus unserer Erfahrung kommt oft die Reparatur eines fehlerhaft aufgebauten Bausatzes auf Grund der zur Reparatur benötigten Arbeitszeit teurer als der Differenzpreis zwischen Bausatz und Fertiggerät! Bestellen Sie im Zweifelsfall das Fertiggerät, sie ersparen damit sich und uns Ärger. Verwenden Sie einen geregelten Lötkolben geringer Leistung (max. 60 Watt) mit einer möglichst feinen Lötspitze! Verwenden Sie nur dünnes Elektronik-Lötzinn (max. 1mm Durchmesser) und keinerlei Zusätze (wie etwa Lötfett etc.)! Handelt es sich um eine einseitige Platine, so Überprüfen Sie bitte vor dem Bestücken die Platine auf etwaige Fehler (Leiterbahnunterbrechungen, Kurzschlüsse). Es kommt leider immer wieder vor, daß beim Platinenher- steller Fehler passieren, die in dessen Endkontrolle übersehen werden. Aus Kostengründen sind einseitige Platinen nicht 100% elektronisch geprüft (sonst könnten wir unsere günstigen Preise nicht mehr halten). Fehler- hafte, unbestückte Platinen werden natürlich kostenlos umgetauscht. Doppelseitig durchkontaktierte Platinen mit Lötstoplack und Bestückungs- druck werden vom Platinenhersteller elektrisch geprüft und brauchen nicht kontrolliert zu werden. Verwenden Sie für die integrierten Schaltungen unbedingt Fassungen, die ICs niemals direkt einlöten ! Beachten Sie unbedingt die Handhabungs- vorschriften für elektrostatisch gefährdete CMOS-Bauteile (hierzu gehören neben den 74HC-Typen auch LC-Displays, der E510, RAM, EPROM und die Microcontroller SAB8031/32/51/52 und SAB80535) ! Prüfen Sie vor dem Einlöten Tantalkondensatoren auf eventuelle Kurz- schlüsse mit dem Ohmmeter oder Durchgangsprüfer ! Aus unserer Erfahrung hat etwa jeder 500. Tantal-Kondensator einen Kurzschluß. Die Prüfung vor dem Einbau erspart eine eventuelle spätere Fehlersuche. Vergessen Sie kein Bauteil und keine Lötstelle! Erzeugen Sie beim Löten keine Kurzschlüsse zwischen Leiterbahnen und/oder Lötpunkten (aus unserer Erfahrung ist dies mit Abstand der häufigste Fehler bei den uns zur Reparatur eingesandten Baugruppen)! Erzeugen Sie keine kalte Lötstelle. Löten Sie bei einseitigen Platinen so lange, bis das Zinn den Lötpunkt ganz ausfüllt. Löten Sie bei doppelseitig durchkontaktierten Platinen so lange, bis das Zinn in die Durch- kontaktierung fließt. Achten Sie auf das seitenrichtige Einlöten bzw. Einstecken (ICs) gepolter Bauteile (Dioden, gepolte Kondensatoren, ICs, Widerstandsnetzwerke, Leuchtdioden, Taster usw.) ! Gehen Sie beim Aufbau am besten nach der Höhe der Bauteile vor: Drahtbrücken - Widerstände und Dioden (liegend) - IC-Fassungen - Wider- standsnetzwerke - keramische, Tantal-, kleine Folien-Kondensatoren und kleine Elkos - Stift- und Buchsenleisten - Widerstände und Dioden (stehend) - Quarze - große Elkos - Spannungsregler mit Kühlkörper - Akkus - große Elkos - Taster - Leuchtdioden - LC-Display - Print-Buchsen - freie Verdrahtung. Die liegenden Bauteile (Widerstände, Dioden etc.) müssen auf der Platine direkt aufliegen (nicht mit langen Anschlußdrähten in einigen cm Abstand von der Platine, wir hatten da schon die wildesten Aufbauten zur Reparatur, bei denen die Bauteildrähte nicht gekürzt waren)! Mit Ausnahme eines eventell vorhandenen Elkos direkt am Spannungsregler dienen alle zwischen Masse und +5V liegenden Kondensatoren (z.T. mit 'Ce' bezeichnet) der Entkopplung der Stromversorgung. Es werden etwa jeweils zur Hälfte (gepolte) Tantalkondensatoren und (ungepolte) keramische Kondensatoren eingesetzt. Der Wertebereich liegt bei 10...100nF für die keramischen und 1...10uF für die Tantalkondensatoren. Die Verteilung von keramischen und Tantalkondensatoren ist völlig unkritisch, es sollten beide Typen auf den Platinen etwa gleichmäßig verteilt sein. Auch ein fehlender Entkopplungskondensator wird auf das einwandfreie Funktionieren der Schaltung keinen Einfluß haben. Die auf der Lötseite überstehenden Bauteildrähte werden möglichst kurz mit einem Seitenscheider oder Microshear abgezwickt, keinesfalls lang stehen lassen (Kurzschlußgefahr). Falls sich ein- oder zweireihige Stiftleisten auf der Platine befinden, so kann im Bausatz auch nur eine entsprechend lange Stiftleiste enthalten sein, die in mehrere kleinere Stiftleisten zertrennt werden muß (Seitenschneider, Handsäge, kleine Trennscheibe). Längere Stiftleisten können aus kürzeren Teilstücken zusammengesetzt werden, wenn sich dies aus den im Bausatz enthaltenen Stiftleisten ergibt. Das Aufpressen von Buchsen oder Leiterplattenverbindern in Schneid-Klemm- Technik auf Flachbandkabel entsprechender Polzahl geschieht folgender- maßen: Schneiden Sie das Flachbandkabel auf die gewünschte Länge zu und führen Sie das Flachbandkabel in die Buchse ein. Pressen Sie die Buchse in einem Schraubstock vorsichtig zusammen. Achten Sie darauf, daß das Kabel gerade aufgepresst wird und richtig in der Kabelführung der Buchse sitzt. Messen Sie nach dem Aufpressen das Kabel mit einem Ohmmeter durch, achten Sie auch auf eventuelle Kurzschlüsse zwischen benachbarten Leitungen durch ungenaues Aufpressen. Bei der Verwendung eines direkt einlötbaren Leiterplattenverbinders (im folgenden LPV abgekürzt) gestaltet sich der Aufpressvorgang etwas anders als bei den Buchsenleisten. Pressen Sie zuerst eine Buchse auf das eine Ende des Flachbandkabels auf. Dann führen Sie das andere Ende des Flachbandkabels in den LPV ein und pressen diesen unter Zuhilfenahme der zuvor bereits gepressten Buchse ebenfalls zusammen. Die Stifte des LPVs werden in die Buchse einführt, die als Gegenstück bei Pressen dient (damit sich die Beinchen des LPVs nicht verbiegen). Danach messen das Kabel vor dem Einlöten des LPVs wie oben angegeben durch. Eine Ader am Rand der Flachbandkabel ist farbig markiert. Diese Ader wird zur Polaritäts-Kennzeichnung verwendet und muß bei Aufstecken bei jeder Platine immer in Richtung der kleinen Dreiecksmarkierung des Steckver- binders zeigen (jede Steckverbindung ist auf den Bestückungsplänen der Platinen an einer Ecke mit einem kleinen Dreieck markiert). Dies ist meistens die Ecke in der sich bei jeder Steckverbindung der Masseanschluß befindet (jedoch nicht immer!). Bei der Verbindung der Platinen untereinander müssen Sie unbedingt darauf achten, daß bei jeder Steckverbindung die Polung stimmt. Eine seiten- verkehrte Verbindung kann bei der späteren Inbetriebnahme (Einstecken des Netzteils) die Module zerstören! Stecken Sie alle ICs erst nach dem Aufbau in die vorgesehenen Fassungen, nachdem Sie zuvor (mit eingestecktem Steckernetzteil) die korrekte Spannungsversorgung von +5V zunächst ohne eingesteckte ICs überprüft haben. Achten Sie unbedingt auf das seitenrichtige Einstecken der ICs! Ein seitenverkehrt eingestecktes IC wird mit großer Wahrscheinlichkeit beim Einschalten zerstört! Verbinden Sie die Schaltung über geeignete MIDI-Kabel mit dem Rest Ihres MIDI-Equipments. Stecken das Kabel des Steckernetzteils oder Steckertrafos erst ganz zum Schluß in die hierfür vorgesehen Buchse. Bei sorgfältigem Aufbau wird die Schaltung auf Anhieb funktionieren. Falls Sie die Schaltung trotz Ihrer Elektronikkenntnisse nicht zum Laufen bringen, so steht Ihnen unser Reparaturservice zur Verfügung, wobei wir die benötigte Arbeitszeit, sowie eventuell benötigte Ersatzteile in Rechnung stellen. ANHANG B: VMC32 Schiebereglerplatine ANHANG C: Literaturhinweise MIDI 1.0 Detailed Specifikation, Version 4.1, January 1989, The International MIDI Association, 5316 W.57th St., Los Angeles, CA 90056 USA, Document Nr. 213/649-6464 Datenbuch Microcontroller SAB8031/8051, Fa. Siemens Otmar Feger, Die 8051 Mikrocontroller-Familie, Verlag Markt&Technik, Haar bei München, ISBN 3-89090-360-6 Klaus-Peter Köhn, Die Familie 8051, Franzis-Verlag, München ISBN 3-7723-9771-9 Doepfer/Assall/Marass/Langer, MIDI in Theorie und Praxis,Elektor Verlag, Aachen, 1990, ISBN 3-921608-86-4 Datenblatt MIDI-Spezial-IC E510, Doepfer-Musikelektronik GmbH, Lenbachstr.2, 8032 Gräfelfing, Tel (089) 85 55 78 Matthias Marras, MIDIrigent, ELRAD Heft 10/1987, Seite 63-66, Heise- Verlag, Hannover Robert Langer, Drum-to-MIDI-Interface, ELRAD Heft 7+8/88, Heise- Verlag, Hannover Matthias Marras, MIDI-Baßpedal, ELRAD Heft 9/88, Heise-Verlag, Hannover Dieter Doepfer, MIDI-Anschluß für Tastaturen, Funkschau Heft 12/88, Franzis-Verlag, München Hans Langhofer und Dieter Doepfer, Steuerzentrale für Synthesizer, Funkschau Heft 20/88, Seite 57/89ff., Franzis-Verlag, München Jürk Habel und Dieter Doepfer, MIDI-Interface für Oldtimer, Funkschau Hefte 9/89, 10/89 und 11/89, Franzis-Verlag, München Dieter Doepfer, Mini-MIDI-Keyboard, Elektor Heft 11/1988, Elektor-Verlag, Aachen Dieter Doepfer, Universal MIDI Keyboard Interface, Elektor Electronics, Issues June/July 1989 (Vol.15, No. 168/169), London Christian Assall und Dieter Doepfer, Midi-Mode, ELRAD Heft 11/89, Seite 35 ff., Heise-Verlag, Hannover Dieter Doepfer, MCV1, Elektor Electronique (France), Decembre 1990, Seite 52 ff., Elector Electronique, F-59850 Nieppe Dieter Doepfer, MIDI-to-Gate-Interface, ELRAD Heft 1/91, Seite 84 ff., Heise-Verlag, Hannover Dieter Doepfer, MIDI-Power, ELRAD Heft 9/91, Seite 56ff., Heise-Verlag Hannover Philipp, MIDI-Kompendium II, Verlag Kaphel & Phillip Richard Aicher, Das MIDI-Praxis-Buch, Signum-Verlag, München, 1987