Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Steuereingänge an Multiplexern bzw. Demultiplexern


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von Martin H. (elektro_frischling)


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Hallo,
ich bin neu hier und das ist mein erster Beitrag und ich hoffe es finden 
sich nette Leute, die mir helfen können.

Ich möchte eine Platine für den Unterricht bauen, die aus vielen 
Eingängen wenig Ausgänge macht und umgekehrt. Das möchte ich mit 
Multiplexern und Demultiplexern erreichen. Hintergrund ist, dass ich ein 
AVR-Board habe und dort nicht mehr so viele Pins zu verfügung stehen.

Nun habe ich festgestellt, dass die Bauteile noch Steuereingänge 
brauchen, allerdings weiß ich nciht so genau, woher die kommen sollen. 
werden die auch von dem AVR-Board angesteuert?

Zusätzlich meinte meine Lehrerin, dass ich möglicherweise 
Treiberbausteine brauche und diese vor die MUX/DEMUX-Bauteile schalten 
muss. Mir ist aber nicht ganz klar warum, da diese Treiberbausteine 
anscheinend nur als Verstärker dienen.

Ich hoffe die Fragen waren nciht zu doof und Jemand kann mir 
wieterhelfen. =)

Beste Grüße!

von Peter II (Gast)


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von Peter D. (peda)


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Martin H. schrieb:
> Das möchte ich mit
> Multiplexern und Demultiplexern erreichen.

Mag für nen Anfänger brauchbar erscheinen, ergibt aber eine recht 
komplizierte Schaltung und braucht viele Steuersignale.

Die Standardlösung ist beliebig viele 74HC165, 74HC595 oder bis zu 16 * 
PCF8574/A. Braucht nur 4 bzw. 2 Leitungen zum MC.

von Martin H. (elektro_frischling)


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Peter D. schrieb:
> Mag für nen Anfänger brauchbar erscheinen, ergibt aber eine recht
> komplizierte Schaltung und braucht viele Steuersignale.
>
> Die Standardlösung ist beliebig viele 74HC165, 74HC595 oder bis zu 16 *
> PCF8574/A. Braucht nur 4 bzw. 2 Leitungen zum MC.

Danke schonmal für die Antworten!
Das wäre eine sehr gute Idee, allerdings ist es nun so, dass wir im 
Unterricht grade MUX/DEMUX behandeln und meine Lehrerin ein Praktisches 
Anwendungsbeispiel möchte. Dafür soll ich das halt machen. Ob ich das 
dann auch bauen soll weiß ich nicht aber erstmal als Planung soll das 
entstehen und da bin ich halt auf diese Seteuereingänge gestoßen, mit 
denen ich irgendwie nichts anfangen kann.
Ich hab mir das so gedacht, dass diese Steuereingänge ebenfalls von dem 
AVR-Board angesteuert werden. Ich weiß eben nur nicht, ob das stimmt.

LG

von Amateur (Gast)


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Die Anzahl an Ein- bzw. Ausgängen kann man mittels Schieberegister fast 
beliebig erweitern.
Auch der I²C-Bus kann die Anzahl an Ein- bzw. Ausgängen erhöhen. 
Letztere können sogar Unterbrechungen, bei einer Änderung an den 
Anschlüssen auslösen.

Was es mit den Treibern (Verstärkern) auf sich hat, hättest Du recht gut 
verstanden, wenn Du im Unterricht etwas konzentrierten währest. Salopp 
ausgedrückt: Für die meisten Anwendungen haben die Ausgänge nicht genug 
Power. Liegen meist in unteren, zweistelligen Milliamperebereich.

von Thomas E. (Firma: Thomas Eckmann Informationst.) (thomase)


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Martin H. schrieb:
> allerdings ist es nun so, dass wir im
> Unterricht grade MUX/DEMUX behandeln und meine Lehrerin ein Praktisches
> Anwendungsbeispiel möchte.

Ein Anwendungsbeispiel ist in deinem AVR eingebaut.
Was habt ihr? Atmega328?

Guck dir den AD-Wandler an. Der hat einen Wandler und, im Falle des 
328er im DIL-Gehäuse, 6 ADC-Eingänge. Dazwischen ist ein Multiplexer. 
Und wer steuert den? Natürlich der Controller selbst. Intern mit den 
MUX-Bits im ADMUX-Register.

Genauso läuft das mit einem externen Multiplexer. Nur daß hier natürlich 
keine intern verschalteten MUX-Bits benutzt werden, sondern 
Port-Leitungen, die mit den entsprechenden Eingängen des Mux-Bausteins 
verbunden werden.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Der Multiplexer/Demultiplexer (Demux) muss ja wissen, welchen Kanal er 
auswählen soll, dafür sind die Steuersignale.
Ein 1 aus 8 Demux wie z.B. der CD4051 benötigt dazu die Nummer des 
Kanals an den A0,A1 und A2 Eingängen, damit kann man genau 8 Zustände 
bilden. Die Kanalnummer wird also binär an die Steuereingänge gelegt.

Unabhängig davon gibt es noch einen INH Eingang, der den gesamten Demux 
sperrt. Der kann aber z.B. dauerhaft freigegeben werden.

von Peter D. (peda)


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Ein Demux hat den Nachteil, daß nur jeweils ein Ausgang aktiv sein kann.
Wenn man mehrere Ausgänge anschalten, braucht man einen Demux mit Latch, 
z.B. 74HC259.

Die Ansteuerung von Mux/Demux ist deutlich komplizierter, als mit 
Schieberegistern.
Bei Schieberegistern schiebt man einfach byteweise per SPI die Daten 
rein bzw. raus.
Bei Mux/Demux muß man aber jedes Bit einzeln adressieren. Da fällt es 
einem Anfänger schwer, daß das kein Codemonster wird.

von Jobst Q. (joquis)


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Ein Multiplexer ist ein Umschalter. Er braucht Informationen darüber, 
welchen Kanal er durchschalten soll. Für 8 Kanäle (74HC4051) braucht er 
3 Bits, für 16 Kanäle (74HC4067) 4 Bits. Je mehr Kanäle, desto 
effizienter also das Multiplexen.

Der 74HC259 ist kein Multiplexer, sondern ein Dekoder, er kann 
Multiplexer nur bei digitalen Ausgangssignalen ersetzen.

von Harald W. (wilhelms)


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Matthias S. schrieb:

> Ein 1 aus 8 Demux wie z.B. der CD4051 benötigt dazu die Nummer des
> Kanals an den A0,A1 und A2 Eingängen,

...also drei zusätzliche Signale(Digitalausgänge) vom µC.

von Martin H. (elektro_frischling)


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Harald W. schrieb:
> ...also drei zusätzliche Signale(Digitalausgänge) vom µC.

Aha, also genau so, wie ich gedacht habe. Ich muss dann vom µC weitere 
Ports benutzen und Softwareseitig ansteuern. Das hilft mir schonmal 
weiter. Danke!

Amateur schrieb:
> Was es mit den Treibern (Verstärkern) auf sich hat, hättest Du recht gut
> verstanden, wenn Du im Unterricht etwas konzentrierten währest. Salopp
> ausgedrückt: Für die meisten Anwendungen haben die Ausgänge nicht genug
> Power. Liegen meist in unteren, zweistelligen Milliamperebereich.

Das haben wir in der Schule gar nicht durch genommen, sie hatte mir nur 
den Tipp gegeben, dass es sein kann, dass ich Treiber benutzen muss. 
Wenn die Outputs so gering sind muss ich die Treiber wohl verbauen, das 
diese, wie ich schon sagte, ja als Verstärker dienen. Danke für die 
Hilfe!

Jetzt muss ich nur noch rausfinden, wie diese Treiber funktionieren und 
angeschaltet werden.

Danke nochmal für die Hilfe!

von Peter D. (peda)


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Jobst Q. schrieb:
> Der 74HC259 ist kein Multiplexer

Hat auch niemand behauptet.

Jobst Q. schrieb:
> Der 74HC259 ist kein Multiplexer, sondern ein Dekoder

Ob Demux oder Dekoder ist ja nun das gleiche.
Ohne Ausgangslatch wird man jedenfalls nicht froh werden.

von Peter D. (peda)


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Martin H. schrieb:
> sie hatte mir nur
> den Tipp gegeben, dass es sein kann, dass ich Treiber benutzen muss.

Dann muß sie aber erstmal sagen, welchen Laststrom sie sich wünscht.
Wenige mA für LEDs schafft ein Logik-IC direkt.

von Martin H. (elektro_frischling)


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Peter D. schrieb:
> Dann muß sie aber erstmal sagen, welchen Laststrom sie sich wünscht.
> Wenige mA für LEDs schafft ein Logik-IC direkt.

So wie ich das verstanden habe, sollen kleine Motoren angesteuert 
werden, die 5V brauchen. Hab jetzt mal ein wenig recherschiert und bin 
auf den ULN2003 gestoßen. Denke mit dem ist das möglich.

: Bearbeitet durch User
von Theor (Gast)


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Martin H. schrieb:
> Peter D. schrieb:
>> Dann muß sie aber erstmal sagen, welchen Laststrom sie sich wünscht.
>> Wenige mA für LEDs schafft ein Logik-IC direkt.
>
> So wie ich das verstanden habe, sollen kleine Motoren angesteuert
> werden, die 5V brauchen. Hab jetzt mal ein wenig recherschiert und bin
> auf den ULN2003 gestoßen. Denke mit dem ist das möglich.

Die genauen Daten kannst und musst Du feststellen, bevor Du nach 
Bauteilen suchst.
Welchen Strom nehmen die Motoren auf? Dazu ein Sicherheitsfaktor, denn 
die Anlaufströme sind oft deutlich höher. Ich würde mal für Schulzwecke 
von Faktor 3 ausgehen.
Dann noch die Frage, wieviele Motoren maximal gleichzeitig laufen 
sollen.
Es gibt Treiber, die zwar mehrere Motoren treiben können, aber den Strom 
für alle Motoren aus einem Anschluss nehmen oder aus mehreren; nämlich 
je Motor.

Übrigens: Der Treiber wird zweckmässig nach dem Multiplexer 
angeschlossen, damit die Motorströme nicht durch den Multiplexer müssen. 
Das ist zwar auch möglich, aber die Multiplexer werden dann grösser und 
teurer.

von Jobst Q. (joquis)


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Peter D. schrieb:
> Jobst Q. schrieb:
>> Der 74HC259 ist kein Multiplexer
>
> Hat auch niemand behauptet.

Peter D. schrieb:
> Wenn man mehrere Ausgänge anschalten, braucht man einen Demux mit Latch,
> z.B. 74HC259.

Mux und Demux sind nur Abkürzungen von (De-)Multiplexer.

> Ob Demux oder Dekoder ist ja nun das gleiche.

Es ist sowenig das gleiche wie Dekoder und Schieberegister das gleiche 
sind.

Manche Aufgaben lassen sich sowohl mit dem einen wie mit dem anderen 
lösen, aber für andere Aufgaben gilt das nicht.

Ein Multiplexer schaltet einen GPIO direkt, unabhängig davon, ob er als 
Eingang oder als Ausgang, als Open-Drain, Totem-Pole oder TriState, als 
analog oder digital geschaltet ist. Ein Dekoder oder Schieberegister 
leitet dagegen nur Daten weiter, ist also nur für digitale Ausgänge vom 
Typ Totempole brauchbar.

> Ohne Ausgangslatch wird man jedenfalls nicht froh werden.

Das hängt ganz von der Aufgabe ab. Nur wenn viele Ausgänge gleichzeitig 
gebraucht werden ist ein Latch notwendig.

von Jobst M. (jobstens-de)


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Einen Demultiplexer zur Steuerung von Motoren einzusetzen halte ich für 
ungeeignet. Ein Schieberegister wäre besser (z.B. 4094). Die Idee ist 
vermutlich einfach dadurch entstanden, etwas mit einem Demultiplexer 
machen zu müssen.

Multiplexer ist einfach: Signalquellenumschaltung oder die Erweiterung 
der Kanäle für einen ADC oder ...

Evtl. könnte man mit einem Demultiplexer die Daten einer seriellen 
Schnittstelle auf mehrere Geräte verteilen:

DEMUX: Aktiviere Ausgang 0
Ser.Schnittstelle: "Du bist Gerät 0"
DEMUX: Aktiviere Ausgang 1
Ser.Schnittstelle: "Du bist Gerät 1"
...


Gruß

Jobst

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