Часы с небольшим 4-х цифровым индикатором. Точка между часами и минутами мигает с частотой 0,5 секунд. Можно встроить в любой предмет: в настольный календарь, в радиоприемник, в автомобиль. Расчетная погрешность – 0,00002%. На практике – за полгода ни разу не было необходимости в коррекции.
Питание 4.5 - 5 вольт, ток до 70мА. Стабилизатор напряжения находится в вилке - адаптере. Он собран на 3 ваттном трансформаторе и высокочастотном преобразователе – стабилизаторе по стандартной схеме. Для авто, конечно, трансформатор не нужен. Микросхема без радиатора, практически не греется. Разъём для блока питания 3.5мм. Кварц 4 МГц. Транзисторы n-p-n любые маломощные.
Кнопки любые. Длина толкателя кнопок выбирается исходя из требований конструкции. Можно кнопки припаять и со стороны проводников. При каждом нажатии на кнопку добавляется единичка. При удержании – счет ускоряется до разумной скорости.
Резисторы МЛТ – 0,25. R7 – R14 300 – 360 Ом. R3 – R6 1-3 кОм.
Аккумуляторы: 4 штуки из GP- 170, или подобные. При отключении сетевого
напряжения они питают только микроконтроллер. 8 суток выдерживают точно,
проверил.
Диоды с наименьшим падением напряжения в прямом направлении.
Платы изготовлены из одностороннего фольгированого стеклотекстолита.
До установки микроконтроллера в панель изготовленной платы, включите питание и замеряйте напряжение на 14 ножке панельки. Должно быть 4,5 – 4,8 вольт. На 5-ой ножке 0 вольт. Если вы не уверены в качестве изготовленной платы или в исправности деталей – проверьте устройство без микроконтроллера. Делается это очень просто:
- Вставьте перемычку из оголенного провода в панельку, 1 и 14 клемму. Это значит, что +4,5 вольт с первой ноги через резистор откроет транзистор VT 2 и катод индикатора единиц часов будет соединен с нулем.
- Любой провод присоединить одним концом к +, а другим концом поочередно касаться клемм 6,7,8,9,10,11,12,13 панельки.
- При этом наблюдать зажигающиеся сегменты и их соответствие схеме: + на 6-ой ножке – горит сегмент "g" и так далее.
- Переставьте перемычку в 2 и 14 клеммы панельки. Проверьте все сегменты индикатора единиц минут.
- Перемычка 18 и 14 – проверяются десятки часов, 17 и 14 – десятки минут.
Если что-то неправильно работает – исправляйте. Если все
правильно – программируйте микроконтроллер и вставляйте, при отключенном
питании, в панельку.
НЕХ файл прилагается.
Включайте питание и получайте готовые часы.
Если все детали покупать, включая и резисторы, то в соответствии с моей схемой устройство обойдется примерно в 400 руб:
- PIC16F628A – 22,8 грн
- LM2575T-5.0 – 10грн
- FYQ 3641AS21 - 9,3грн
- Панелька – 3грн
- Кварц – 1,5грн
Литература:
- Pic микроконтроллеры. Все, что вам необходимо знать. Сид Катцен.2008г.
- PIC-микроконтроллеры. Архитектура и программирование. Майкл Предко. 2010г.
- Pic микроконтроллеры. Практика применения. Кристиан Тавернье.2004г.
- Разработка встроенных систем с помощью микроконтроллеров PIC. Тим Уилмсхерст. 2008г.
- Data sheet: PIC16F628A, FYQ 3641, LM2575.
- Самоучитель по программированию PIC контроллеров для начинающих. Евгений Корабельников. 2008г.
Ниже вы можете скачать прошивку и печатную плату в формате LAY
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Магазин | ||
|---|---|---|---|---|---|
| МК PIC 8-бит | PIC16F628A | 1 | Поиск в магазине | ||
| VR2 | DC/DC импульсный конвертер | LM2575 | 1 | 5В | Поиск в магазине |
| VT1-VT4 | Биполярный транзистор | КТ315А | 4 | Поиск в магазине | |
| VD1, VD3, VD4 | Диод | Д310 | 3 | Поиск в магазине | |
| VD2 | Диод Шоттки | 1N5819 | 1 | Поиск в магазине | |
| VD5 | Диодный мост | DB157 | 1 | Поиск в магазине | |
| С1, С2 | Конденсатор | 20 пФ | 2 | Поиск в магазине | |
| С3 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 1 | Поиск в магазине | |
| С4 | 330 мкФ 16 В | 1 | Поиск в магазине | ||
| С5 | Электролитический конденсатор | 100 мкФ 35 В | 1 | Поиск в магазине | |
| R1, R2 | Резистор | 10 кОм | 2 | Поиск в магазине | |
| R3-R6 | Резистор | 1.5 кОм | 4 | Поиск в магазине | |
| R7-R9, R11-R14 | Резистор | 300 Ом | 7 | Поиск в магазине | |
| R10 | Резистор | 360 Ом | 1 |
Предлагаю для самостоятельной сборки две очень простые схемы, а именно часы на микроконтроллере PIC и AVR. Основа одной схемы микроконтроллер AVR Attiny2313, а другой PIC16F628A
Эти схемы часов на микроконтроллере очень помогут начинающим радиолюбителям разобраться с вопросами работы и программирования микроконтроллеров.
Рассмотрим подробней эту простую схему: Питание можно подавать как от трех пальчиковых батареек, так и от
Микроконтроллер Attiny2313 тактируется кварцем на 16 МГц. В качестве счетчика времени, в внутренней схеме микроконтроллера используется 16 битный таймер с делителем на 256. Как только внутренний счетчик досчитает до 625, осуществится прерывание. Поэтому у нас будут происходить прерывания 100 раз в секунду.
Временной интервал учитывается в глобальных переменных, и при каждом прерывании требуется увеличить значение миллисекунд на единицу. Как только число миллисекунд дойдет до 100, то требуется увеличить на единицу величину секунд, а миллисекунды обнулить. И так далее в соответствии с тем же алгоритмом до десятков часов, которые сбрасываются только по достижении значения 24 и уже без увеличения следующего разряда.
В соответствии с этим принципом, создаем значение текущего времени записанное в глобальных переменных. Теперь нам необходимо визуально отобразить эти данные. Так как микроконтроллер имеет ограниченное число портов, то воспользуемся такой особенностью как инерционность цифрового сегментного индикатора sa15-11gwa. Катоды его индикаторов соединены параллельно, а аноды имеют раздельное управление, что позволяет в любой момент времени вывести цифру на любой из четырех индикаторов.
Быстро переключая порт микроконтроллера, к которому подсоединены все катоды и быстро коммутируя аноды, создается иллюзия отображения всех четырех цифр в сегментном индикаторе, хотя фактически работает только один из сегментов. Если текущее время 11:57, то сначала выводим цифру один на первый индикатор часов, через 1 мс выводим цифру 1 на второй индикатор еще через 1 мс отображаем 5 на 3 индикатор, спустя 1 мс отображаем 7 на 4 индикаторе и так далее циклически, обновляя каждый индикатор через 1 мс.
Состояние кнопок управления часами опрашиваются по завершению каждого цикла отображения около 40 раз в секунду.
Рисунок печатной платы выполненный в программе и прошивку для микроконтроллера скачиваем по ссылке выше. и непосредственно о тонкостях прошивки, читаем здесь.
Эта конструкция хоть и на другом типе микроконтроллера, но не менее сложная чем предыдущая схема.
Алгоритм работы прошивки также простой в архиве имеются очень подробные комментарии по коду программы. Два тумблера кн1 и кн2 предназначены для коррекции времени - часов и минут. Точность часов зависит от частоты используемого кварца.
Конструктивно часы выполнены на двух печатных платах, располагающихся рядом под углом 90 градусов. На первой плате расположен индикатор, а вся остальная электроника на второй. Резервное питание в роли которых используется три батарейки размещенные в держателе из старой китайской зажигалки со светодиодом. Для питания от сети переменного тока подойдет любой на 5В и током 150мА.
В архиве который вы можете скачать по зеленой ссылке находится разводка обоих печатных плат в программе Sprint Layout и прошивка на микроконтроллер PIC с исходным кодом программы под MP_LAB IDE, с подробными комментариями.
И саму программу, можно также найти и у нас
В этой конструкции имеетя цифровая коррекция точности хода, а также встроенный термометр, который поочередно с точным временем выводит показания температуры на светодиодный диплей. В конструкции часов применяется энергонезависимая память микроконтроллера, сохроняющая уставки и настройки даже при пропадании внешнего питания.
В управление анодами светодиодных индикаторов, используются транзисторные ключи по стандартной схеме включения.
При первом включении на дисплее возникает рекламная заставка в течении одной секунды. Потом осуществляется отображение времени. Нажатие на кнопку SET_TIME переключает индикатор по кругу из основного режима часов:
Абсолютно, во всех ячейках удержанием кнопок PLUS/MINUS осуществляется ускоренная установка. Если настройки изменялись пользователем, то через 10 секунд новые значения сохраняться в энергонезависимой память микроконтроллера и будут считываться. при прошивки МК выставляем следующим образом:
Внешнее исполнение устройства, вы можете оценить по фотографиям ниже, прощивка и дополнительные файлы к конструкции можно скачать по сылке чуть выше.
В прошивки будильника реализованы графики смен: 4/5 (четыре на пятый) – 4 дня по 1 сменам, 1 выходной, 4 дня по 2 сменам, 1 выходной, 4 дня по ночным, 1 выходной; – день, ночь, 2 выходных; По будням – Пн-Пт - рабочие дни, Сб-Вс - Выходной; (Праздничные дни не учитываются); Ежедневно.
Пользователь сам выбирает тип граффика будильника и задает любое время срабатывания. В вариантах 4/5 и день, ночь, 2 выходных – необходимо дополнительно выбрать текущую смену.
Кроме того в прошивке МК реализованы следующие функции: Переход на летний-зимний период; Корректировка времени; Ускоряющийся сигнал будильника; Отображение нуля в разряде часов и в разряде даты
Схема часов построена на базе часовой микросхемы DS1307 и микроконтроллера MEGA8. Схема (помещена в архив с прошивкой МК и чертежами печатных плат) рассчитана на применение семисегментных цифровых индикаторов с общим анодом на напряжение 5В. (ВНИМАНИЕ! На схеме для упрощения не нарисованы балластные резисторы. Их требуется устанавить на каждый сегмент индикаторов. Всего 112 шт. Номинал рассчитывается согласно документации. В я использовал сегментные индикаторы типа fys15011 и fyd-5622. Если примените более мощные, то скорей всего без дополнительных транзисторных ключей не обойтись.
Чертеж печатной платы разрабатывалась под уже имеющуюся коробку от старых сломанных часов. На разъём Alarm (будильник) можно подсоединить маломощную нагрузку, допустим музыкальную открытку, а джампером JP1 – отсоединяем внутренний биппер. Микроконтроллер можно прошиватьь сразу на плате, что существенно облегчает настройку в случае модификации конструкции.
Настройка часов
Для этого необходимо войти в режим задания параметров:
Параметр-Значение- Сохранять в памяти
P.01 - ЧАСЫ [-]
P.02 - МИНУТЫ [-]
P.03 - ДЕНЬ [-]
P.04 - МЕСЯЦ [-]
P.05 - ГОД [-]
Р.06 - Тип будильника [+] (1-4/5; 2-5/8; 3-ЖД график; 4-ежедневно)
P.07 - СМЕНА [+]
P.08 - Буд.1.ЧЧ [+]
P.09 - Буд.1.ММ [+]
P.10 - Буд.2.ЧЧ [+]
P.11 - Буд.2.ММ [+]
P.12 - Буд.3.ЧЧ [+]
P.13 - Буд.3.ММ [+]
P.14 - Корректировка (Д.Ч) [+]
P.15 - Летний/зимний период [+]
P.16 - Ускоряющийся бипер [+]
P.17 - Отображать незначащий ноль в разряде часов [+]
P.18 - Отображать незначащий ноль в разряде даты [+]
Настройка Будильника:
Кнопкой Вкл/Вкл Буд. - осуществляется Вкл/Вкл, при этом:При типе будильника 1:
Буд.1 - 1 смена; Буд.2 - смена; Буд.3 - 3 смена;
График смен:1,2,3,4 - первая смена; 5 - выходной; 6,7,8,9 - вторая смена; 10 - выходной; 11,12,13,14 - 3 смена; 15,16 - выходной; Затем дни повторяются.
При первом типе будильника 2: Буд.1 - задает время сигнала; Буд.2, Буд.3 - не срабатывает; График смен: По будням.
При третьем типе будильника: Буд.1 - устанавливается время день; Буд.2 - задает время ночь; Буд.3 - не срабатывает;
График смен: – день, ночь, 2 выходных;. При типе будильника 4 Буд.1, Буд.2, Буд.3- задается время; Если планируете использовать только один будильник - задайте время трех одинаковым.
При графике смен: Ежедневно. Если нажать кнопки Выкл.Буд. в режиме задания параметров - произойдет выход из настроек без сохранения.
Корректировка:
При корректировки применяется следующий способ: +/- Ч.Д, где: Ч - количество секунд корректируемое в час (max 9). Д - секунды корректируемое в день. ВНИМАНИЕ! При выключенном питании корректировка не осуществляется. При включении - проверьте правильность времени.
Эти электронные часы простейшие. Собраны были за несколько часов. Основа микроконтроллер PIC16F628A, кроме него часы содержат несколько простых и дешевых элементов, информация выводится на 4-х разрядный (часовой) светодиодный индикатор. Схема питается от сети, а также имеет резервное питание. Данную конструкцию можно рекомендовать начинающим, я специально снабдил исходную программу подробными коментариями, чтобы легче было поять, что и как тут работает.
Схема очень простая, простой и алгоритм их работы (см.коментарии в исходнике). Кнопки кн1 и кн2 служат для коррекции времени - часов и минут соответственно. Часы имеют 24 часовой формат отображения. В 1-м разряде часов сделано гашение незначащего нуля. Точность хода часов целиком зависит от частоты кварцевого резонатора. Но даже без специальных подборок кварцев и конденсаторов в тактовом генераторе - часы идут весьма точно.
Часы собраны на 2-х печатных платах, пристыкованных одна к одной под углом 90 градусов. На одной плате размещен целиком индикатор, а все остальное на другой. Элемент резервного питания выломан из китайской зажигалки со светодиодным фонариком. Удаляем светодиод, а держатель батареек устанавливаем на плату. На фотографии видно, что к батарейкам выведены обрезки выводов резисторов - они то и держут всю эту конструкцию. Конечно емкость таких батареек невелика, но когда часы питаются от сети, ток от батареек не потребляется. Они питают схему, только если нет сетевого питания. При этом питается только микроконтроллер, индикатор же от батареек не питается, поэтому гаснет, а часы продолжают ход. Кнопки управление вынесены с платы в любое удобное место корпуса. Конструкция кнопок может быть любой. Для питания от сети использован китайский БП-адаптор, в который добавлена плата с микросхемой 7805 (5-ти вольтовый стабилизатор). Вобще подойдет любой блок питания, с выходным напряжением 5В и током 150мА.
Программа написана таким образом, что ее можно использовать для начального изучения микроконтроллера PIC, прокоментировано действие практически каждой команды. При желании в нее легко можно добавить дополнительные функции, например календарь, таймер, секундометр и др.
|
Настольные и настенные часы с термометрами выполнены в корпусах от стрелочных часов. Часы и термометр изготовлены как отдельные, самостоятельные устройства.
Термометр описывать не буду, он выложен на этом же сайте . Схема, печатная плата и прошивка там есть, все без изменений.
Датчик температуры DS18B20 настольных часов выведен за окно на улицу. Провода изолированные 0,35мм, длиной примерно 10 метров
Часы собраны на одинарных 7-ми сегментных светодиодных индикаторах зеленого цвета. Размер цифры 14х25,4мм – хорошо различимы с любого уголка комнаты. Обратите внимание, что индикатор подключен без гасящих резисторов. Это связано с тем, что каждый сегмент состоит из двух соединенных последовательно светодиодов и номинальное напряжение 3,8 вольта. При динамической индикации токи не превышают допустимые.
Стабилизатор напряжения находится в вилке - адаптере. Он собран на 3 ваттном трансформаторе и высокочастотном преобразователе – стабилизаторе LM2575T-5.0 по стандартной схеме. Микросхема без радиатора, практически не греется. Разъём для блока питания 3,5мм. Кварц 4 МГц.
Транзисторы n-p-n любые маломощные. Кнопки 6x6 H=14/10мм припаяны со стороны проводников. Длина толкателя кнопок выбирается исходя из требований конструкции. При каждом нажатии на кнопку добавляется единичка. При удержании – счет ускоряется до разумной скорости.
Резисторы МЛТ – 0,25. R3 – R6 1-3 кОм.
Аккумуляторы: 4 штуки из GP- 170, или подобные. При отключении сетевого напряжения они питают только микроконтроллер.
Диоды желательно подобрать с наименьшим падением напряжения в прямом направлении.
Платы изготовлены из одностороннего фольгированного стеклотекстолита.
НЕХ файл, схема, печатки в папке №1.
Вариант 2: на одной плате
В этот корпус не помещались две платы: часов и термометра. Уменьшать размеры индикатора часов не хотелось.
Отображать время и температуру одним индикатором по очереди в настольных часах мне не нравится.
Пришлось взять для термометра другой индикатор меньшего размера и нарисовать новую печатную плату. Поэтому схема и прошивка для термометра другие.
НЕХ файл и схема термометра в папке № 2. Печатная плата там же.
Схема часов без всяких изменений взята из первого раздела.
Ниже вы можете скачать прошивки и печатные платы в формате HEX
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Вариант 1 | |||||||
| МК PIC 8-бит | PIC16F628A | 1 | В блокнот | ||||
| VR1 | DC/DC импульсный конвертер | LM2575 | 1 | 5В | В блокнот | ||
| VT1-VT4 | Биполярный транзистор | КТ3102 | 4 | В блокнот | |||
| VD1, VD2, VD4 | Диод | Д310 | 3 | В блокнот | |||
| VD3 | Диод Шоттки | 1N5819 | 1 | В блокнот | |||
| VS1 | Диодный мост | DB157 | 1 | В блокнот | |||
| С1, С2 | Конденсатор | 20 пФ | 2 | В блокнот | |||
| С3, С5 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 2 | В блокнот | |||
| С4 | 330 мкФ 16 В | 1 | В блокнот | ||||
| С6 | Электролитический конденсатор | 100 мкФ 35 В | 1 | В блокнот | |||
| R1, R2 | Резистор | 10 кОм | 2 | В блокнот | |||
| R3-R6 | Резистор | 1 кОм | 4 | В блокнот | |||
| R7, R10 | Резистор | 100 Ом | 2 | В блокнот | |||
| L1 | Катушка индуктивности | 330 мкГн | 1 | В блокнот | |||
| Tr1 | Трансформатор | 1 | В блокнот | ||||
| F1 | Предохранитель | 100 мА | 1 | В блокнот | |||
| Батарея | 4.8 В | 1 | В блокнот | ||||
| HL1, HL2 | Светодиод | 2 | В блокнот | ||||
| S1, S2 | Кнопка | 2 | В блокнот | ||||
| Z1 | Кварц | 4 МГц | 1 | В блокнот | |||
| Индикатор | FYS10012BG21 | 1 | В блокнот | ||||
| Вариант 2 | |||||||
| МК PIC 8-бит | PIC16F628A | 1 | В блокнот | ||||
| VT1-VT4 | Биполярный транзистор | КТ3102 | 1 | В блокнот | |||
| С1, С2 | Конденсатор | 20 пФ | 2 | В блокнот | |||
| С3 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 1 | В блокнот | |||
| R1 | Резистор | 4.7 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R2, R3, R5, R6 | Резистор | ||||||
Этот вариант часов сделан таким образом, чтобы максимально упростить схему, снизить энергопотребление, и в итоге получить прибор, который легко помещается в кармане. Выбрав миниатюрные аккумуляторы для питания схемы, SMD - монтаж и миниатюрный динамик (например от нерабочего мобильного телефона), Вы можете получить конструкцию, размером чуть больше спичечного коробка.
Применение сверхъяркого индикатора позволяет снизить ток, потребляемый схемой. Снижение тока потребления также достигается в режиме "LoFF" - индикатор погашен, при этом включена только мигающая точка младшего разряда часов.
Индикация
Регулируемая яркость индикаторов позволяет выбрать наиболее комфортное отображение показаний (и опять же снизить энергопотребление).
В часах реализовано 9 режимов индикации. Переход по режимам осуществляется с помощью кнопок "плюс" и "минус". Перед выводом на индикацию самих показаний, на индикаторы выводится короткая подсказка названия режима. Длительность вывода подсказки - одна секунда. Применение кратковременных подсказок позволило достичь хорошей эргономичности часов. При переходах по режимам отображения (которых получилось достаточно много, для такого простого прибора, как обычные часы) не возникает путаницы, и всегда понятно, какие именно показания выведены на индикатор.
Коррекция показаний, выведенных на индикатор включается при нажатии на кнопку "Коррекция". При этом кратковременная подсказка выводится на 1/4 секунды, после чего корректируемое значение начинает мигать с частотой 2 Гц. Корректируются показания кнопками "плюс" и "минус". При длительном нажатии на кнопку, включается режим автоповтора, с заданной частотой. Частоты автоповтора нажатия кнопки составляют: для часов, месяцев и дня недели - 4 Гц; для минут, года и яркости индикатора - 10 Гц; для корректирующего значения - 100 Гц.
Все откорректированные значения, кроме часов, минут и секунд, записываются в EEPROM и восстанавливаются после выключения - включении питания. Секунды при коррекции обнуляются. Из всех режимов, кроме часы-минуты, минуты-секунды и LoFF организован автоматический возврат. Если в течение 10 секунд ни одна из кнопок не нажата, то часы переходят в режим отображения часов - минут.
Нажатием на кнопку "Вкл/Выкл буд." включается/выключается будильник. Включение будильника подтверждается коротким двухтональным звуком. При включенном будильнике светится точка в младшем разряде индикатора.
В режиме "Corr" на индикатор выведена корректирующая константа, начальное значение которой 5000 микросекунд в секунду. При отставании часов константу увеличиваем на величину отставания, вычисленное в микросекундах за одну секунду. Если часы спешат, то константу уменьшаем по тому же принципу.