Domácí náramkové hodinky. Hodiny na mikrokontroléru AVR s DS1307

Tyto hodiny jsou sestaveny na známé čipové sadě - K176IE18 (binární čítač pro hodiny s generátorem vyzváněcího signálu),

K176IE13 (hodinové počítadlo s budíkem) a K176ID2 (převodník z binárního na sedmisegmentový)

Po zapnutí napájení se do počítadla hodin, minut a do paměťového registru mikroobvodu U2 automaticky zapisují nuly. Pro instalaci

stiskněte tlačítko S4 (Time Set) a přidržte jej a stiskněte tlačítko S3 (Hour) - pro nastavení hodin nebo S2 (Min) - pro nastavení

minut. V tomto případě se hodnoty odpovídajících indikátorů začnou měnit s frekvencí 2 Hz od 00 do 59 a poté znovu 00. V okamžiku přechodu

od 59 do 00 se počítadlo hodin zvýší o jednu. Nastavení času budíku je stejné, jen je potřeba podržet

Tlačítko S5 (Alarm Set). Po nastavení času budíku je třeba budík zapnout stisknutím tlačítka S1 (kontakty

ZAVŘENO). Tlačítko S6 (Reset) se používá k vynucení resetu indikátorů minut na 00 při nastavování. Svou roli hrají LED diody D3 a D4

oddělovací body blikající s frekvencí 1 Hz. Digitální indikátory na schématu jsou ve správném pořadí, tzn. Jdi první

ukazatele hodin, dvě dělící tečky (LED D3 a D4) a ukazatele minut.

Hodiny používaly odpory R6-R12 a R14-R16 s příkonem 0,25W, zbytek - 0,125W. Quartzový rezonátor XTAL1 na frekvenci 32 768 Hz -

běžné hodiny, tranzistory KT315A lze nahradit jakýmkoli nízkovýkonovým křemíkem odpovídající struktury, KT815A - s tranzistory

střední výkon se statickým základním součinitelem přenosu proudu alespoň 40, diody - libovolný nízkopříkonový křemík. Squeaker BZ1

dynamický, bez vestavěného generátoru, odpor vinutí 45 Om. Tlačítko S1 je přirozeně aretováno.

Použité indikátory jsou zelené TOS-5163AG, můžete použít jakékoli jiné indikátory se společnou katodou bez redukce

odpor rezistorů R6-R12. Na obrázku můžete vidět pinout tohoto indikátoru, závěry jsou zobrazeny podmíněně, protože. prezentovány

pohled shora.

Po sestavení hodin může být nutné upravit frekvenci krystalového oscilátoru. To lze nejpřesněji provést ovládáním digitálu

frekvenčním měřičem, doba kmitání je 1 s na pinu 4 mikroobvodu U1. Úprava generátoru podle průběhu taktu si vyžádá výrazně vyšší náklady

čas. Možná budete muset také upravit jas LED diod D3 a D4 výběrem odporu rezistoru R5, aby vše

zářil rovnoměrně jasně. Proud spotřebovaný hodinami nepřesahuje 180 mA.

Hodiny jsou napájeny konvenčním napájecím zdrojem, sestaveným na kladném mikroobvodovém stabilizátoru 7809 s výstupním napětím + 9V a proudem 1,5A.

Pro ty, kteří se alespoň trochu orientují v mikrokontrolérech a chtějí si také vytvořit nekomplikované a užitečné zařízení pro domácnost, není nic lepšího, než si postavit LED indikátory. Taková věc může zdobit váš pokoj, nebo může jít o jedinečný ručně vyrobený dárek, u kterého získá další hodnotu. Obvod funguje jako hodiny a jako teploměr - režimy se přepínají tlačítkem nebo automaticky.

Elektrický obvod domácí hodiny s teploměrem

mikrokontrolér PIC18F25K22 stará se o veškeré zpracování a načasování dat a ULN2803A zbývá koordinovat jeho výstupy s LED indikátorem. malý čip DS1302 funguje jako časovač pro přesné sekundové signály, jeho frekvence je stabilizována standardním 32768 Hz quartz rezonátorem. To poněkud komplikuje konstrukci, ale nemusíte neustále upravovat a korigovat čas, který bude nevyhnutelně pozdě nebo ve spěchu, pokud si vystačíte s náhodně nevyladěným quartz rezonátorem o pár MHz. Takové hodinky připomínají spíše jednoduchou hračku než kvalitní přesný chronometr.

V případě potřeby mohou být teplotní čidla umístěna daleko od hlavní jednotky - jsou k ní připojena třívodičovým kabelem. V našem případě je jedno teplotní čidlo instalováno v jednotce a druhé je umístěno venku, na kabelu o délce cca 50 cm, když jsme vyzkoušeli kabel o délce 5 m, fungoval také perfektně.

Displej hodinek tvoří čtyři velké digitální LED indikátory. Původně byly společnou katodou, ale ve finální verzi se změnily na společnou anodu. Můžete dát jakékoli jiné, pak stačí vybrat proud omezující odpory R1-R7 na základě požadovaného jasu. Dalo se to umístit na společnou desku s elektronickou částí hodin, ale je to mnohem univerzálnější - najednou chcete dát hodně velký LED indikátor, aby byly vidět na velkou vzdálenost. Příklad takového návrhu pouličních hodin je zde.

Samotná elektronika začíná od 5 V, ale pro jasné svícení LED je třeba použít 12 V. Ze sítě je napájení dodáváno přes redukční transformátorový adaptér do stabilizátoru 7805 , která generuje napětí striktně 5 V. Pozor na malou zelenou válcovou baterii - slouží jako záložní zdroj pro případ výpadku sítě 220 V. Není nutné ji brát na 5 V - 3,6 lithium-iontová nebo Ni-MH baterie stačí volt.

Na pouzdro můžete použít různé materiály - dřevo, plast, kov, nebo celý design podomácku vyrobených hodinek zapustit do hotového průmyslového, například z multimetru, tuneru, rádiového přijímače a podobně. Vyrobili jsme je z plexiskla, protože se snadno opracovávají, umožňují vidět vnitřnosti, takže je každý vidí - tyto hodiny jsou sestaveny ručně. A co je nejdůležitější, bylo to k dispozici :)

Zde můžete najít všechny potřebné detaily navrženého domácího designu digitálních hodin, včetně schémat, rozložení PCB, PIC firmware a

Pamatuji si... Před třiceti lety bylo šest ukazatelů malý poklad. Každý, kdo pak dokázal vyrobit hodiny na TTL logice s takovými indikátory, byl považován za sofistikovaného odborníka ve svém oboru.

Záře indikátorů vypouštění plynu se zdála teplejší. Po pár minutách jsem si říkal, jestli tyhle staré lampy budou fungovat, a chtěl jsem s nimi něco udělat. Nyní je velmi snadné vyrobit takové hodiny. Stačí vzít mikrokontrolér ...

Jelikož jsem v té době rád programoval mikrokontroléry ve vyšších jazycích, rozhodl jsem se trochu si pohrát. Pokusil jsem se navrhnout jednoduché digitální hodiny s plynovým výbojem.

Účel designu

Rozhodl jsem se, že hodiny by měly mít šest číslic a čas by měl být nastaven minimálním počtem tlačítek. Také jsem chtěl vyzkoušet a použít několik nejběžnějších rodin mikrokontrolérů od různých výrobců. Chtěl jsem napsat program v C.

Indikátory vybití vyžadují k provozu vysoké napětí. Nechtěl jsem ale řešit nebezpečné síťové napětí. Hodiny musely být napájeny nezávadným 12V.

Jelikož mým hlavním cílem bylo hrát, nenajdete zde popisy mechanického provedení a nákresy pouzdra. Pokud si přejete, můžete si sami změnit hodiny podle svého vkusu a zkušeností.

Zde je to, co jsem dostal:

• Indikace času: HH MM SS
• Indikace alarmu: HH MM --
• Režim zobrazení času: 24 hodin
• Přesnost ±1 sekunda za den (v závislosti na křemenném rezonátoru)
• Napájecí napětí: 12V
• Spotřeba proudu: 100 mA

Schéma hodin

Pro zařízení s šestimístným digitálním displejem byl režim multiplex přirozeným řešením.

Účel většiny prvků vývojového diagramu (obrázek 1) je jasný bez komentáře. Do jisté míry nestandardním úkolem bylo vytvoření TTL převodníku úrovně na řídicí signály vysokonapěťových indikátorů. Anodové budiče jsou vyrobeny na vysokonapěťových tranzistorech NPN a PNP. Schéma je vypůjčeno od Stefana Knellera (http://www.stefankneller.de).

Čip 74141 TTL obsahuje dekodér BCD a vysokonapěťový ovladač pro každou číslici. Může být obtížné objednat jeden čip. (I když nevím, jestli je teď skutečně někdo vyrábí.) Ale pokud najdete indikátory vypouštění plynu, 74141 může být někde poblíž :-). V dobách TTL logiky neexistovala k čipu 74141 prakticky žádná alternativa. Zkuste tedy někde najít jednu věc.

Indikátory vyžadují napětí asi 170 V. Nemá smysl vyvíjet speciální obvod pro převodník napětí, protože existuje velké množství čipů převodníku boost. Vybral jsem si levný a široce dostupný čip MC34063. Obvod převodníku je téměř kompletně zkopírován z datového listu MC34063. Přibyla v něm pouze vypínací klávesa T13. Vnitřní klíč není vhodný pro tak vysoké napětí. Jako indukčnost pro převodník jsem použil tlumivku. Je znázorněn na obrázku 2; jeho průměr je 8 mm a jeho délka je 10 mm.

Účinnost převodníku je poměrně dobrá a výstupní napětí je relativně bezpečné. Při zatěžovacím proudu 5 mA výstupní napětí klesne na 60 V. R32 funguje jako proudový snímací odpor.

K napájení logiky slouží lineární regulátor U4. Na schématu a na desce je místo pro záložní baterii. (3,6 V - NiMH nebo NiCd). D7 a D8 jsou Schottkyho diody a rezistor R37 je pro omezení nabíjecího proudu podle charakteristiky baterie. Pokud si stavíte hodinky jen pro zábavu, nebudete potřebovat baterii, D7, D8 nebo R37.

Konečný obvod je znázorněn na obrázku 3.

Tlačítka nastavení času jsou připojena pomocí diod. Stav tlačítek se kontroluje nastavením logické "1" na příslušném výstupu. Jako bonus je k výstupu mikrokontroléru připojen piezo emitor. K zastavení tohoto nepříjemného skřípání použijte malý spínač. K tomu by se docela hodilo kladivo, ale to je extrémní případ :-).

Schematický seznam součástek, výkres DPS a rozmístění součástek naleznete v sekci Ke stažení.

procesor

Toto jednoduché zařízení může ovládat téměř každý mikrokontrolér s dostatečným počtem pinů, jehož minimální požadovaný počet je uveden v tabulce 1.

Každý výrobce vyvíjí vlastní rodiny a typy mikrokontrolérů. Umístění závěrů je u každého typu individuální. Snažil jsem se navrhnout univerzální desku pro více typů mikrokontrolérů. Deska má 20pinovou patici. Pomocí několika drátových propojek jej můžete přizpůsobit různým mikrokontrolérům.

Mikrokontroléry testované v tomto obvodu jsou uvedeny níže. Můžete experimentovat s jinými typy. Výhodou schématu je možnost použití různých procesorů. Radioamatéři zpravidla používají jednu rodinu mikrokontrolérů a mají vhodný programátor a softwarové nástroje. Mikrokontroléry jiných výrobců mohou dělat problémy, proto jsem vám dal možnost vybrat si procesor z vaší oblíbené rodiny.

Všechna specifika zahrnutí různých mikrokontrolérů se odráží v tabulkách 2 ... 5 a na obrázcích 4 ... 7.

Poznámka: Paralelně s křemenným rezonátorem je zapojen rezistor 10 MΩ.

Poznámka: Mikroobvod musí být v zásuvce otočen o 180°.

Poznámka: Přidejte SMD součástky R a C na pin RESET (10 kΩ a 100 nF).

Poznámka: Přidejte SMD součástky R a C na pin RESET (10 kΩ a 100 nF); připojte piny označené hvězdičkami k napájecí sběrnici +Ub přes SMD odpory 3,3 kΩ.

Porovnáním kódů pro různé mikrokontroléry zjistíte, že jsou velmi podobné. Rozdíly existují v přístupu k portům a definici funkcí přerušení a také v tom, co závisí na komponentách kabelového svazku.

Zdrojový kód se skládá ze dvou částí. Funkce hlavní() nakonfiguruje porty a spustí časovač, který generuje signály přerušení. Poté program prohledá stisknutá tlačítka a nastaví odpovídající hodnoty času a alarmu. Na stejném místě se v hlavní smyčce porovná aktuální čas s budíkem a zapne se piezoelektrický emitor.

Druhá část je rutina přerušení časovače. Podprogram, který se volá každou milisekundu (v závislosti na schopnostech časovače), zvyšuje časové proměnné a manipuluje s číslicemi na displeji. Kromě toho se kontroluje stav tlačítek.

Provozování okruhu

Instalace a nastavení komponent začíná napájecím zdrojem. Připájejte regulátor U4 a okolní součásti. Zkontrolujte 5V pro U2 a 4,6V pro U1. Dalším krokem je sestavení měniče vysokého napětí. Trimrem rezistoru R36 nastavte napětí na 170 V. Pokud rozsah ladění nestačí, mírně změňte odpor rezistoru R33. Nyní nainstalujte čip U2, tranzistory a rezistory obvodu anody a číslicového ovladače. Vstupy U2 připojte ke sběrnici GND a jeden z odporů R25 - R30 zapojte sériově do napájecí sběrnice +Ub. V odpovídajících pozicích by se měla rozsvítit čísla indikátorů. V poslední fázi testování obvodu připojte pin 19 čipu U1 k zemi - piezo emitor by měl pípnout.

Zdrojové kódy a zkompilované programy naleznete v příslušném ZIP souboru v sekci "Ke stažení". Po flashování programu do mikrokontroléru pečlivě zkontrolujte každý pin v pozici U1 a nainstalujte potřebné drátové a pájecí propojky. Podívejte se na obrázky mikrokontroléru výše. Pokud je mikrokontrolér naprogramován a zapojen správně, jeho generátor by měl fungovat. Můžete nastavit čas a budík. Pozornost! Na desce je místo ještě pro jedno tlačítko - to je náhradní tlačítko pro budoucí rozšíření :-).

Zkontrolujte přesnost frekvence generátoru. Pokud není v očekávaném rozsahu, mírně změňte hodnotu kondenzátorů C1 a C2. (Pájejte malé kondenzátory paralelně nebo je vyměňte za jiné). Přesnost hodin by se měla zlepšit.

Závěr

Malé 8bitové procesory jsou docela vhodné pro jazyky na vysoké úrovni. C nebyl původně určen pro malé mikrokontroléry, ale pro jednoduché aplikace jej v pohodě využijete. Assembler se lépe hodí pro složité úlohy, které vyžadují kritické načasování nebo maximální využití procesoru. Pro většinu amatérů postačí jak freewarová, tak sharewarová omezená verze kompilátoru C.

Programování v C je stejné pro všechny mikrokontroléry. Musíte znát funkce hardwaru (registrů a periferií) zvoleného typu mikrokontroléru. Pozor na bitové operace – jazyk C není přizpůsoben manipulaci s jednotlivými bity, což je vidět na příkladu originálu, kdy pro ATtiny.

Hotovo? Pak se nalaďte na kontemplaci elektronek a uvidíte...

...staré časy se vracejí... :-)

Redakční poznámka

Úplným analogem SN74141 je mikroobvod K155ID1, vyráběný softwarem Minsk "Integral".
Čip lze snadno najít na internetu.

Hodiny se zvukovým signálem budíku časovač pro ovládání domácích spotřebičů.

Časovač je zařízení, které v nastavený čas zapíná nebo vypíná zařízení svými spínacími kontakty. Časovače v reálném čase umožňují nastavit čas provozu v nastavenou denní dobu. Nejjednodušším příkladem takového časovače by byl budík.

Rozsah časovače je široký:
- správa osvětlovacích zařízení;
- řízení zavlažování pokojových a zahradních rostlin;
- ovládání ventilace;
- správa akvárií;
- ovládání elektrických ohřívačů a tak dále.

Navrhovaný časovač může rychle a levně vyrobit i začínající radioamatér.
Udělal jsem to na základě konstruktoru hodin. ()

Potřeboval jsem pomocí časovače ovládat zalévání rostlin v zemi.

Podívejte se na celý proces výroby ve videu:

Krok první. Odpájení desky časovače.
Časovač obvod
Jediné, co je potřeba, je připájet součástky na prkénko podle schématu a připájet dva vodiče od hodinového piezo emitoru. Sbíráme nejjednodušší obvod s mezilehlým relé a tranzistorovým spínačem. Když je dán první impuls zvukového signálu z hodin, relé P1 se zapne, normálně otevřený kontakt sepne a zapne zátěž, současně přes druhý normálně otevřený kontakt relé P1 a normálně sepnutý kontakt času relé, relé P1 samosvorky. Spolu se zátěží je sepnuto časové relé RV - začíná odpočítávání zadané doby provozu zátěže. Na konci této doby PB rozepne kontakt a relé P1 je bez napětí, zátěž se vypne. Okruh je připraven na další cyklus. Dioda slouží k zamezení zpětného pulsu v hodinovém obvodu (můžete použít jakoukoli nízkopříkonovou diodu). LED pro indikaci zařazení zátěže. V tomto zapojení je potřeba mezirelé se dvěma normálně otevřenými kontakty, ale to jsem neměl - použil jsem dvě čínská relé (cívky jsou zapojeny paralelně) Pokud je zátěž výkonnější, je třeba použít relé s výkonnějšími kontakty. Měl jsem 12V adaptér, jeho obvod jsem instaloval přímo na prkénko. V zásadě lze použít jakýkoli nízkopříkonový 12V zdroj.

Takhle dopadl design víkendu. Bylo zajímavé běžet v novém schématu, takže vše proběhlo rychle. Do budoucna bude potřeba vyrobit pouzdro a umístit tam desku a časové relé. Vyrobit si takový časovač vlastními silami je v silách začátečníka, aniž by utrácel spoustu času a peněz. A kde je aplikovat, už rozhodněte sami.

Veškerá práce trvala pár víkendových večerů a 75 rublů (

Domácí elektronické hodiny, základna prvků - část 1, měření času

• DIY nebo DIY

Pravděpodobně každý geek, který má rád domácí elektroniku, dříve nebo později přijde s myšlenkou vyrobit si vlastní jedinečné hodinky. Nápad je to docela dobrý, pojďme přijít na to, jak a na čem je vylepšit. Jako výchozí bod budeme předpokládat, že člověk ví, jak programovat mikrokontroléry, rozumí tomu, jak poslat 2 bajty přes i2c nebo sériový port, a dokáže připájet několik vodičů dohromady. V zásadě to stačí.

Je jasné, že klíčovou funkcí hodinek je měření času (koho by to napadlo, že?). A je žádoucí to udělat co nejpřesněji, existuje několik možností a úskalí.

Jaké metody měření času dostupné v hardwaru tedy můžeme použít?

CPU vestavěný RC oscilátor

Modul reálného času DS1307

Diagram z datasheetu:

Neméně důležité je, že mikroobvod se vyrábí v balení DIP, což znamená, že jej může pájet každý začínající radioamatér. Vestavěná baterie udržuje hodiny v chodu i po vypnutí napájení.

Zdálo by se, že je vše v pořádku, nebýt jednoho problému – nízké přesnosti. Přibližná přesnost hodinkového křemene je 20-30 ppm. Označení ppm – části na milion, udává počet částí na milion. Zdálo by se, že 20 miliontin je super, nicméně pro frekvenci 32768 Hz to vyjde 20 * 32768 / 1000000 = ± 0,65536 Hz, tzn. už půl péro. Jednoduchými výpočty lze vidět, že generátor s takovým rozdílem za den „nakliká“ navíc (nebo chybí) 56 tisíc cyklů, což odpovídá 2 sekundám za den. Quartz je jiný, někteří uživatelé psali o chybě 5 sekund denně. Nějak to není příliš přesné - za měsíc takové hodiny zbudou alespoň minutu. To už je slušný rozdíl, patrný pouhým okem (když babiččina oblíbená série začíná v 11:00 a hodiny ukazují 11:05, bude vývojář takových hodinek před příbuznými nepříjemný).

Protože je ale teplota v místnosti víceméně stabilní a frekvence křemene se příliš nezmění, můžete přidat softwarovou korekci. Další rada uváděná na fórech je používat hodinový quartz ze starých základních desek, tam jsou podle recenzí celkem přesné.

Modul reálného času DS3231

(foto z webu prodejce)

Přesnost 6 sekund za měsíc je již dobrý výsledek. Půjdeme ale dále – v ideálním případě se hodiny v 21. století nemusí seřizovat vůbec.

Rádiový modul DCF-77

Metoda je dobrá, protože obvod má nízkou spotřebu energie, takže se nyní vyrábějí i náramkové hodinky s touto technologií. Hotovou přijímací desku DCF-77 můžete koupit na ebay, emisní cena je 20 $.

Mnoho hodin a meteostanic má schopnost přijímat DCF-77, jediný problém je, že signál prakticky nedosahuje Rusko. Mapa pokrytí z Wikipedie:

Jak vidíte, na hranici přijímacího prostoru leží pouze Moskva a Petrohrad. Podle majitelů se signál podaří přijmout jen někdy, což se ovšem pro praktické využití nehodí.

GPS modul

Data přicházejí přibližně v následujícím formátu „$GPRMC,040302.663,A,3939.7,N,10506.6,W,0.27,358.86,200804,*1A“ a jejich parsování i pro slabé Arduino není obtížné. Patrioti si mimochodem mohou pořídit dražší modul Ublox NEO-7N, který podporuje (podle recenzí) GPS i Glonass.

Je zřejmé, že modul GPS neví nic o různých časových pásmech, takže vývojář bude muset přemýšlet nad jejich výpočtem a změnou letního / zimního času. Další nevýhodou použití GPS je poměrně vysoká spotřeba (některé moduly však lze uvést do „režimu spánku“ samostatnými příkazy).

WiFi

Jedná se o levný (emisní cena cca 200r na ebay) WiFi modul, který umí komunikovat se serverem přes sériový port procesoru, na přání lze i přeflashovat (existuje poměrně hodně firmwaru třetích stran), a část logiky (například dotazování časového serveru) se provádí v samotném modulu. Spousta všeho je podporována firmwarem třetích stran, od Lua po C ++, takže existuje dostatek možností, jak si „protáhnout mozek“.

V tuto chvíli lze asi téma měření času uzavřít. V příštím díle se blíže podíváme na procesory, a způsoby zobrazení času.