Project Radar Boards Schiphol Control

display in use (top left hand corner)

We got a [pile of Control Tower displays from Schiphol airport (or Eurocontrol, etc)] used for tracking what is in the air.

They are basically small 2-3 CPU boards on a common RS 485 bus or on RS 232. One CPU is purely for programming. The other is the main board and handles the traffic on the bus (it may be ASTERIX format?) and the other handles the display. They are interconnected by a TTL serial on 9600 8N1. Each box also contains a high quality PSU.

The programming chip is also 9600 8N1 and contains some debugging tooling. Photo below shows the testpoints used for programming.

But easiest may be to use normal ATMEL programmeing on MISO/MOSI - which are nicely broken out on the connector.

Code

Some fairly functional code: https://github.com/MakerSpaceLeiden/AirtrafficControlDisplaysSchiphol

Bestand:Schiphol-first-light.mov
grote (50229) display eerste test-tekst (youtube)

Schiphol Airtraffic Control displays

board 50227board 50228display datasheetsboard 50229board 50.028board 7003-asyboard 50226board 50219

Similar to the 50229 board, but other display type and more buttons.

Seems like we have just 1 of this board. It might be similar to Bestand:IMG_8958.jpeg which then would be a second one.

buttons

4 extra buttons; wired between row 0/1, row 1/2 and col 1/2, col 2/3.

display mapping

6 displays (DLO1414) - mapped per below; with from left to right in each screen '3210'.

Displays zitten aangesloten volgens het voorbeeld uit de datasheet, op de 74HC138 rechtsboven de avr.

.

Echter, er worden meer enable-pinnen gebruikt dan in het voorbeeld schema. Zie onderstaande tabel. Tussen haakjes de namen uit de 74HC138 datasheet achter de namen uit het voorbeeldschema.

Atmega	74hc138
pin 24 PC3	A (A0)
pin 25 PC4	B (A1)
pin 26 PC5	C (A2)
pin 27 PC6	G (E3)
pin 28 PC7	(nE1)
pin 16 PD6 nWR	(nE2)

Schiphol Airtraffic Control displays

The "standard" display that we seem to have a lot of. Has an Atmega161.

Seems to be the reference circuit from the display datasheet with an Atmel161:

With an SNx4HC138 3 line to 8 line decoder/demux used. De displays zijn niet op alle borden gelijk - maar wel uit de zelfde serie en aansturing.

Boards

Main connector

1 NC	2 NC
3 NC	4 NC
5 ?	6 ?
7 RST	8 SCK
9 MISO	10 MOSI
11 RX	12 TX
13 SS	14 Vdd
15 Vdd	16 ?
17 ?	GND
GND	GND

Multiplexer

HC138 is een multiplexer (https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc138.pdf?ts=1623312092250&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F)

Pin 1,2,3 zijn de selects. 4,5 enables, G1 de active high

ABC worden alleen gebruikt - en schakelen het display

ATMEGA 161L

See also https://github.com/MakerSpaceLeiden/AirtrafficControlDisplaysSchiphol/blob/main/50228/pins.h -- which has been tested against the actual board.

1	MOSI - pin 9 connector
2	MISO - pin 10 connector
3	SCK - pin 8 connector
4	RST - pin 7 connector
5	RX - pin 11 connector
6	NC
7	TX - pin 12 connector
8	Brightness up to ground
9	Brightness down to ground
10
11
12	pin 10 display WR
13	pin 1 display RD
14
15
16
17
18	pin 9 display A0
19	pin 8 display A1
20	pin 7 display A2
21	MCP 1 - 'A' select
22	MCP 2 - 'B' select
23	MCP 3 - 'C' select
24	pin 5 display CE1
25
26	pin 4 display RST
27
28
29
30	pin 11 display D7
31	pin 12 display D6
32	pin 13 display D5
33	pin 14 display D4
34	pin 15 display D3
35	pin 16 display D2
36	pin 17 display D1
37	pin 18 display D0
38	VCC
39
40
41
42
43
44	SS - pin 13 connector

Display

The various cards contains displays from the PD family.

Multiplexer numbering

Datasheet displays

50228 and 50229 use PD44x (PD4435, red) displays. 50.028 and 50219 use DLO3416 (red). 50227 uses DLO1414 (smaller 4-digit display, red). 7003-assy uses PD2573 (green).

Code in https://github.com/MakerSpaceLeiden/AirtrafficControlDisplaysSchiphol/blob/main/shared/pd44.c

PD2573

Various people hack them

• https://www.flickr.com/photos/okini393939/5148872258
• https://github.com/TiNredmc/PD443X_Lib
• https://github.com/TiNredmc/PD443Xclock

Similar to 50228, but with 16 displays instead of 6. Also has 15 extra buttons, each with a LED underneath. Has a ATMEGA162 instead of the '161 of the 50228. etc. Also has 2 demuxes (74HC138 3 to 8 decoder) instead of 1, and 3 74HC174 flipflops for LED control.

Voorkant van 50229 nummer 17, voor de aanduidingen van de displays, schakelaars/leds etc

Achterkant van 50229 nummer 17, voor de aanduiding welk IC waar zit

Main connector

1 NC	2 NC
3 NC	4 NC
5 ?	6 ?
7 RST	8 SCK
9 MISO	10 MOSI
11 RX0	12 TX0
13 SS	14 Vdd
15 Vdd	16 ?
17 ?	GND
GND	GND

De main connector komt dus overeen met die van de 50228

display control

De displays op de 50229 zijn PD4435, dus dezelfde als op de 50229 maar anders dan op de 50.028. De aansturing ervan is dus ook anders. datasheet PD443 series.

De aansturing lijkt erg op het voorbeeld uit de datasheet:

• nWR van de displays zitten allemaal aan elkaar en aan PD6 (pin 16) van de ATMega162.
• RD van de displays zitten allemaal aan elkaar en aan PD7 (pin 17) van de ATMega162.
• CLKIO van alle displays zit aan elkaar (en verder nergens aan)
• CLKSEL van alle displays op 1 na zit aan VCC, die ene zit aan GND. Dat is het display linksboven (A).
• nRST van alle displays zitten aan elkaar en op PE2 (pin 29) van de ATMega162
• Alle Adreslijnen voor het selecteren van digits zitten 1 op 1 aan elkaar (A0 aan A0 van alle displays, A1 aan A1, A2 aan A2).
  • A0 zit op PC0 (Pin 21)
  • A1 zit op PC1 (Pin 22)
  • A2 zit op PC2 (Pin 23)
• CE1 en nCE0 wordt gebruikt om te selecteren welk display wordt aangestuurd en zit iets ingewikkelder in elkaar. (Na de omschrijving welk signaal waar aan zit volgt een tabel hoe welk display aan te sturen)
  • CE1 van de bovenste 2 rijen (A tm H - zie foto) zit aan PC6 (Pin 27 AVR - gedeeld met de 2e demux, zie aansturing LED's)
  • CE1 van de onderste 2 rijen (I tm P - zie foto) zit aan PC7 (Pin 28 AVR - gedeeld met de 2e demux, zie aansturing LED's)
• nCE0 zit steeds aan 2 displays: eentje uit de bovenhelft en eentje uit de onderhelft. Deze wordt gestuurd vanuit de 1e demux.
  • Display A en I zitten aan nY0
  • Display B en J zitten aan nY1
  • Display C en K zitten aan nY2
  • Display D en L zitten aan nY3
  • Display E en M zitten aan nY4
  • Display F en N zitten aan nY5
  • Display G en O zitten aan nY6
  • Display H en P zitten aan nY7
• Van de eerste demux zijn de enable-pinnen altijd actief (nE1, nE2 aan GND, E3 aan Vcc). Sturen van diens adreslijnen is dus voldoende om nCE0 van de displays te sturen. De demux zorgt voor de inversie. De 2e demux stuurt de flipflops die de LED's sturen, zie aldaar.

PC3 (A0)	PC4 (A1)	PC5 (A2)	PC6 (CE1 bovenrijen)	PC 7 (CE1 onderrijen)	Display
X	X	X	L	L	geen
X	X	X	H	H	invalid (2 displays tegelijk / LED mux)
L	L	L	H	L	A
L	L	L	L	H	I
L	L	H	L	H	J
L	L	H	H	L	B
L	H	L	L	H	K
L	H	L	H	L	C
L	H	H	L	H	L
L	H	H	H	L	D
H	L	L	L	H	M
H	L	L	H	L	E
H	L	H	L	H	N
H	L	H	H	L	F
H	H	L	L	H	O
H	H	L	H	L	G
H	H	H	L	H	P
H	H	H	H	L	H

reading the buttons

The 15 buttons are in a 4x4 matrix. The brightness up / down switches connect to the same pins. Every switch is between two MCU pins.

• Brightness up: between PD2 and PB3.
• Brightness down: between PD4 and PD5.

row/col	PD2	PD3	PD4	PD5
PB3	UP	WIS	RVR	RD 06
PB2	22	27	36R	06
PB1	36L	18L	18R	CLR
PB0	4	3	2	1

Text on the buttons taken from board 50.229 no 17. Might differ on other board. Top to bottom 1,2,3,4, then under 4 is CLR and left to right 18R, 18L ,36L ,06 ,36R, 27, 22, RD 06, RVR, WIS.

Read as any other keyboard matrix (? Enable pull-ups on input row/col s & unused col/row and drive one col/row low ?)

setting the LEDs

De LED's worden aangestuurd via 74HC174 flipflops. Hiervan worden steeds de eerste 5 gebruikt, er zijn 3 IC's, zo worden 15 LED's gestuurd. De ingangen hangen aan elkaar, door middel van de kloklijn wordt gekozen welk van de 3 IC's wordt ingeklokt. Er zijn dus 5 I/O pinnen vanuit de AVR waarmee data wordt klaargezet voor de LED's. Vervolgens wordt (met andere I/O lijnen) de klok van de flipflops gestuurd 1 van de 3 groepjes van 5 te kiezen waar die data naar toe moet. Dit gaat via de tweede demux. Onderaan dit paragraafje staat een tabel welke pinnen welke LED's sturen. (Je kunt de achterliggende details dan eventueel overslaan)

(Terzijde: Is dit met het oog op toekomstige uitbreidbaarheid zo ontworpen? Er worden immers maar 3 uitgangen van de demux gebruikt om de 3 74hc174's te sturen, en de demux heeft 3 adreslijnen. Het spaart dus geen I/O - al wordt e.e.a. slim dubbel gebruikt en is het misschien daarvoor al nodig de demux ertussen te hebben).

De tweede demux is niet standaard enabled:

• nE1 wordt gestuurd uit PC6 (Tevens CE1 bovenrijen) - deze pin moet dus Laag om te enablen
• nE2 wordt gestuurd uit PC7 (Tevens CE1 onderrijen) - deze pin moet dus Laag om te enablen
• E3 wordt gestuurd uit PC5 (Tevens A2 eerste mux). - deze pin moet dus Hoog om te enablen

De Adreslijnen van de 2e demux zijn als volgt verbonden:

• A0 wordt gestuurd uit PC3 (Net als A0 eerste demux)
• A1 wordt gestuurd uit PC4 (Net als A1 eerste demux)
• A2 wordt gestuurd uit PD6

De datalijnen van de flipflops worden als volgt gestuurd:

• D0 wordt gestuurd uit PA0
• D1 wordt gestuurd uit PA1
• D2 wordt gestuurd uit PA2
• D3 wordt gestuurd uit PA3
• D4 wordt gestuurd uit PA4

De LED's worden dus als volgt aangestuurd:

• Maak de adreslijnen laag om geen enkele van de klokinputs te sturen
• Zet data op PA0 tot en met 4 klaar volgens onderstaande tabel
• Kies gewenste 74HC174 uit onderstaande tabel
• Zet de adreslijnen van de demux zodanig dat de gewenste 174 een opgaande klokflank krijgt en de data inklokt
• Herhaal

PA0	1	18R	27
PA1	2	18L	22
PA2	3	36L	RD 06
PA3	4	06	RVR
PA4	CLR	36R	WIS
74HC174 nummer :	0	1	2

Text on the buttons taken from board 50.229 no 17. Might differ on other board. Top to bottom 1,2,3,4, then under 4 is CLR and left to right 18R, 18L, 36L, 06, 36R, 27, 22, RD 06, RVR, WIS. - zie foto bovenaan.

Om de HC174 te selecteren:

74HC174 nummer	PC3	PC4	PC5
0	L	L	H
1	L	H	H
2	H	H	H
geen	X	X	L

PC5 kan dus gebruikt worden om de klokflank mee te genereren (even hoog maken, laag maken, en daarna PC3 en PC4 kiezen met PC5 laag)

Other things

The button caps can be very carefully disassembled to replace the text. (Print on transparant overhead sheet)

Dit is het board met 6 rode displays en een panduit 64-pins connector. Er zit geen "slimmigheid" (logica of mcu) op dit board. Het lijkt erg op de 50.219.

• 

  Voorkant 50.028

• 

  Achterkant 50.028

De displays op dit board zijn van het type DLO3416 datasheet. Deze hebben 6 datalijnen, een !WR lijn die aangeeft wanneer deze datalijnen gelezen moeten worden, 2 adreslijnen die aangeven welk van de 4 digits wordt aangestuurd, en 4 chip-enable lijnen die gebruikt kunnen worden om individuele displays aan te sturen. CE1 en CE2 zijn actief hoog, !CE3 en !CE4 zijn actief laag, op die manier kan door lijnen samen te nemen adressering gedaan worden.

Op het 50.028 board zitten de diverse Chip Enable lijnen dus ook aan elkaar op een manier dat adressering van de 6 individuele displays mogelijk is.

Ik reken de plek waar een "P" in de connector staat als pin 1, en tel vervolgens als volgt:

1	3	5	...	63
2	4	...	62	64

Pin 1 markering met een p?

De pin-out wordt dan: (Let op, nog niet gecontroleerd! Dit is met een multimeter uitgepiept maar ik heb het display nog niet aangesloten/aangestuurd). Pinnen die aan elkaar zitten hebben 1 rij in de tabel. Pinnen die niet verboden zijn, zijn weggelaten. Voor de chip-enable lijnen is een eigen tabel

pin(nen)	Display-pinfunctie
1,2,3,4	5 V voeding
nc pinnen!
7,8	!CLR (van alle displays samen)
9,10	!WR (van alle displays samen)
11,12	A1 (van alle displays samen)
13,14	A0 (van alle displays samen)
15,16	Chip enable, zie andere tabel (CE2 E,B,D ; !CE4 A,C,F)
17,18	Chip enable, zie andere tabel (CE1 D ; CE2 B ; !CE3 A ; !CE4 E,B)
19,20	Chip enable, zie andere tabel (CE1 B,F ; CE2 A; !CE3 C,E ; CE4 D)
21,22	Chip enable, zie andere tabel (CE1 A,C,E ; !CE3 B,D,F)
23,24	CU (cursor select) (van alle displays samen)
25,26	CUE (Cursor select) (van alle displays samen)
27,28	D6 (van alle displays samen)
29,30	D5 (van alle displays samen)
nc pinnen!
33,34	D4 (van alle displays samen)
35,36	D3 (van alle displays samen)
37,38	D2 (van alle displays samen)
39,40	D1 (van alle displays samen)
41,42	D0 (van alle displays samen)
43	BL (blanking) F
44	BL (blanking) D
45	BL (blanking) B
46	BL (blanking) E
47	BL (blanking) C
48	BL (blanking) A
NC pinnen!
61,62,63,64	GND

Waarbij de adressering van de displays overzichtelijker te zien is als je het als volgt weergeeft:

display	15	17	19	21
A	L	L	H	H
B	H	L	H	H
C	L	H	L	H
D	H	H	L	H
E	H	L	L	H
F	L	H	H	H

De displays op de print zijn hierbij genummerd als

A	B
C	D
E	F

nummering afzonderlijke displays en onderscheid tussen "display" en "digit"

De displays zijn dus te adresseren door middel van de adreslijnen op pinnen 15,17,19,21 (chip enable lijnen). De digits binnen een display door middel van de A0 en A1 adreslijnen.

Dit is het board met de 74xx logica via een flatcable verbonden met een displayprint met 10 groene displays.

Aart heeft uitgezocht hoe dit werkt. Zijn voorbeeldcode vind je in deze git gist.

Data=adress van 0-255 schrijven geeft deze weergave. Zie arduino voorbeeldcode.

Er is een aparte connector voor de voeding en een connector voor data. Voeding is ook opgenomen in de data-connector maar vanwege spanningsval over lange/dunne draden is het beter de aparte voedingsconnector te gebruiken.

Omschrijving van de werking, uit de mail van Aart:

---

De 373 latch maakt dat data en adres op 1 bus kunnen. Men zet de latch open, plaatst eerst het adres op de bus, zet de latch vast door LE hoog te maken, plaatst dan de data en geeft een !WR. Jumper ST1 is een hardware adres van de module dat uit twee !EN lijnen selecteert. Jumper ST2 is een adres van de module dat enabled als het achtste adresbit naar keuze hoog of laag is.

Qua logica zitten de databits via buffer U11 doorverbonden aan het display en latch U12. Deze stuurt vervolgens de display adres bits, kolom selectie (odd/even) en rij-encoder U14. De EN en !EN van U14 worden gebruikt om de module te enabelen via de jumpers. Latch signalen van U14 en U12 zijn gelijk. U13 is een inverterende octal buffer, de buffertjes worden los gebruikt voor het bufferen van !WR, LE en het maken van de module enable signalen. Alle bus lijnen hebben 4k7 pullup- en serieweerstanden in de vorm van weerstand netwerkjes.

De module trekt zonder sturing, dat is met alle leds aan, een kleine 5W en wordt dan onaangenaam heet. Bij normaal gebruik daalt dit tot een kwart.

---

Het "landingsbanen-display" 50226.

Bestand:50226

Het landingsbanendisplay printje. Foto nog invoegen.

Deze print heeft 2 voedingsspanningen nodig. De microcontroller heeft 5 V nodig. De LED's (vermoedelijk) 12 V. Let op dat er geen 12 V op de microcontroller terecht komt (hetzij voeding, hetzij I/O) ! (Dan gaan er dingen stuk)

pin-out connector

1 NC	2 NC
3 NC	4 NC
5 ?	6 ?
7 RST	8 SCK
9 MISO	10 MOSI
11 RXD0	12 TXD0
13 SS	14 Vdd (5 V)
15 Vdd (5 V)	16 VLEDs (12 V)
17 VLEDs (12 V)	GND
GND	GND

LET OP dat de microcontroller maximaal 5 V mag! Kijk dus uit waar de 12 V terecht komt als je met losse draadjes prototyped.

pin-out MCU

De 50226 bevat een Atmega161, en 4 stuks HEF4081 (ieder 4 2-input NAND poorten). Via een transistortje of fetje worden de LED's naar gnd geschakeld, gestuurd vanuit de uitgangen van de AND gates. De ingangen van de AND gates gaan naar de Atmega161. De 2e ingang van alle and-gates is met elkaar verbonden, en zit op pin 26 van de AVR: PE2/OC1B. Dit is een PWM uitgang. Zo kunnen de LED's gezamelijk gedimd worden (PWM uit OC1B), terwijl de LEDs elk afzonderlijk aan of uit gezet kunnen worden met elk een eigen I/O.

Er zijn ook 2 schakelaartjes. Die het dichtst bij de hoek van de print noem ik SW2 / brightness down.

In elk "wit blokje" zitten 2 LEDs. Om onderscheid te maken welke LED welke is, is het waarschijnlijk handig de namen van de start/landingsbanen aan te houden. De LEDs van een baan worden in 2 helften aangestuurd. Bij 18R/36L zijn dit 3 delen.

De namen van de banen: https://www.openstreetmap.org/#map=15/52.3131/4.7479. Let er dus op dat 18R/36L, 18L/36R en 36C/18C 3 verschillende banen zijn! (De getallen zijn kompasrichtingen, 36=360 graden. LRC zijn respectievelijk Spoelen, Weerstanden en Condensatoren, of binnen deze context vermoedelijk Left, Right en Center.)

Behalve de banen zit er nog een blokje in de hoek, in de tabel aangeduid als "Led binnenkant blokje" en "led buitenkant blokje".

1	MOSI - pin 9 connector
2	MISO - pin 10 connector
3	SCK - pin 8 connector
4	RST - pin 7 connector
5	RX - pin 11 connector
6	NC
7	TX - pin 12 connector
8
9
10	PD4 led "buitenkant blokje"
11
12
13
14
15
16
17
18	PC0 LED baan 9/27 helft
19	PC1 LED baan 9/27 helft
20	PC2 LED baan 18L/36R, zij-helft (1/3)
21	PC3 LED baan 18L/36R, midden/3e helft (3/3)
22	PC4 LED baan 18L/36R, zij-helft (2/3)
23	PC5 LED "binnenkant blokje"
24	SW1 (brightness UP)
25	SW2 (brightness DWN)
26	LED DIMMING (OC1B/PE2). Actief hoog.
27
28
29
30	PA7 LED baan 04/22 helft
31	PA6 LED baan 04/22 helft
32	PA 5 LED baan 06/24 helft
33	PA 4 ED baan 06/24 helft
34	PA3 LED baan 36C/18C helft
35	PA2 LED baan 36C/18C helft
36	PA1 LED baan 18R/36L helft (in het verlengde van "COMP SIDE")
37	PA0 LED baan 18R/36L helft (in het verlengde van "COMP SIDE")
38	VCC
39
40
41
42
43
44	SS - pin 13 connector

lijkt erg op de 50.028 maar bevat een potmeter om de helderheid in te stellen en wat logica. Pinout/aansturing: TODO / nog uit te zoeken.

Main Board 50XXX series

Connection on the main bord - top row near the yellow 'TOP1' label. Shared by all 50XXX boards.

Wiring / pinout main CPU board

.

TOP 1	SCK of CPU display board
TOP 2	MISO of CPU display board
TOP 3	MOSI of CPU display board
TOP 10	RST of CPU display board
TOP 13,14	TX/RX of CPU display board
BOT far left/right	Power

Progamming cable ATMEL to which this needs to be connected.