Projekty AVT



Sterownik
S
t
e
r
o
w
n
i
k
Sterownik
S
t
e
r
o
w
n
i
k
dzwonka
d
z
w
o
n
k
a
dzwonka
d
z
w
o
n
k
a
szkolnego
s
z
k
o
l
n
e
g
o
szkolnego
s
z
k
o
l
n
e
g
o
2670
2670
Dz
więk dzwonka szkolnego, szczególnie te- dzwonka w chwilach rozpoczęcia lub zakoń- AT89C2051. Ponieważ urządzenie musi być
go pierwszego, przez większość uczniów nie czenia przerw i lekcji. Urządzeniem steruje odporne na zaniki napięcia w sieci energe-
jest lubiany. Bardziej pozytywne emocje wy- mikroprocesor, w związku z czym posiada tycznej, konieczne okazało się zastosowanie
wołuje dzwonek będący tym ostatnim, koń- nieskomplikowaną budowę. Jest odporne na odrębnego układu zegara czasu rzeczywiste-
czącym ostatnią lekcję, a jeszcze bardziej po- zaniki napięcia sieciowego oraz posiada wy- go, który będzie działał mimo braku zasilania
zytywne odczucia daje dzwonek oznajmiają- godny interfejs obsługi. Programowanie ste- ze strony sieci. Implementacja zegara w pro-
cy koniec roku szkolnego. Dlaczego tak jest, rownika jest bardzo proste i przypomina na- gramie mikroprocesora byłaby oczywiście
wie każdy, kto chodzi lub chodził do szkoły. stawianie zegarka elektronicznego. Urządze- lepszym rozwiązaniem, ale na przeszkodzie
Jeśli jesteś uczniem i chcesz zostać docenio- nie bardzo dobrze nadaje się na temat pracy stoi sposób jego awaryjnego zasilania, który
ny przez ciało pedagogiczne, możesz wyko- dyplomowej. w stanie pracy pobiera kilka mA prądu. Układ
nać na rzecz szkoły bardzo pożyteczne urzą- RTC został zrealizowany w oparciu o popu-
dzenie, które zostało opisane w artykule. Jest Opis układu larną kostkę Philipsa  PCF8583. W razie
to automat, którego zadaniem jest włączanie Schemat ideowy układu pokazany jest na ry- braku napięcia sieci (awaria sieci lub po pro-
sunku 1. Pracą urządzenia steruje doskonale stu wyjęcie wtyczki z gniazda) zegar RTC za-
Rys. 1 Schemat ideowy znany Czytelnikom EdW mikroprocesor silany jest z dodatkowej baterii litowej i po-
biera przy tym prÄ…d
o wartości pojedyn-
czych mikroamperów.
IstotnÄ… zaletÄ… tej kostki
jest również to, że po-
siada wolnÄ…, 240-bajto-
wą pamięć, którą można
traktować jak nieulotną
pamięć RAM. Nieulot-
ną, ponieważ jej zawar-
tość, mimo odłączenia
urzÄ…dzenia z sieci, jest
podtrzymywana przez
wspomnianÄ… bateriÄ™.
Dostępna pamięć jest
wykorzystana do prze-
chowania danych wpro-
wadzonych w fazie pro-
gramowania urzÄ…dzenia.
Zegar RTC komuni-
kuje siÄ™ z procesorem
przez magistralÄ™ I2C.
Na wyjściu INT kostki
PCF8583 co sekundÄ™
występuje zbocze opa-
dające, które wywołuje
przerwanie INT0 w mi-
kroprocesorze. Sygnał
Elektronika dla Wszystkich
13
Projekty AVT
pochodzący z tej końcówki jest w pewnym na ten temat dostarcza tabela 1. Dla zao- działaniu przekaz
nika. Ustawianie czasu lek-
sensie sygnałem zegarowym taktującym cały szczędzenia pamięci programu w procesorze cji i przerw odbywa się z interwałem 5min.,
układ. odczytem (zapisem) bieżącego czasu oraz ponieważ ich czas liczony w minutach (który
Mikroprocesor obsługuje wyświetlacz danych umieszczonych w pamięci U2 zajmu- wynosi 45min., ale zdarzają się skrócone lek-
LCD 16*2 znaków oraz kontroluje stan przyci- ją się te same procedury programu. Ponieważ cje) jest wielokrotnością liczby 5.
sków S1..S4. Pracą dzwonka steruje przeka- czas zapisywany w rejestrach układu U2 jest Struktura menu nie jest zbyt złożona. Po-
z
nik REL1, z kolei którego pracą poprzez tran- podawany w formacie BCD, procedury te za- siada ono następujące pozycje, które są wy-
zystor T1 steruje port P3.7 mikrokontrolera. mieniajÄ… podczas odczytu (zapisu) liczbÄ™ bierane za pomocÄ… przycisku  MODE :
Dioda D2 zapobiega wpływowi prądu za- z formatu BCD (DEC) na format DEC CZAS. Na wyświetlaczu pokazywany jest
silacza do baterii, a dioda D1 wypływowi (BCD). Z tego powodu format danych, który bieżący czas z dokładnością do 1 sekundy.
prądu baterii poza układ RTC. normalnie byłyby dziesiętny, zostaje teraz Przejście do tej pozycji jest równoznaczne
Zasilacz urządzenia jest typowym ukła- przekształcony do formatu BCD podczas za- z włączeniem automatu, gdyż tylko wtedy
dem z prostownikiem dwupołówkowym oraz pisu i zmieniony do pierwotnej postaci decy- jest zezwolenie na przerwanie.
stabilizatorem LM7805 i nie wymaga szer- malnej podczas odczytu. ZEGAR. Nastawianie zegara RTC. Nasta-
szego opisu. W modelu zastosowałem trans- Procedury sprawdzające czas obsługują wiamy godziny oraz minuty za pomocą przy-
formator TS2/15 (10V1/0.18A), jednak lepiej przerwanie INT0, które wywołuje zegar cisków  + i  -  . Po dowolnej modyfikacji
jest użyć typu TS2/14, ponieważ posiada nie- RTC. Przerwanie to jest pomocne podczas zerowane są sekundy. Wyboru pomiędzy mi-
co większą wydajność prądową (8V2/0.22A). wyświetlania zegarka na LCD, zwłaszcza że nutą a godziną dokonujemy za pomocą przy-
występuje ono co sekundę. cisku  NEXT .
Program Procesor pobiera najpierw czas pierwsze-
Program można ściągnąć ze strony EdW go dzwonka i porównuje z czasem zegara. Je-
z działu FTP. Zajmuje on 2048 bajtów, a więc śli czasy są te same, program przechodzi do Tab. 1 Rozmieszczenie danych
całą przestrzeń pamięci EEPROM mikropro- procedury dzwonka, jeśli nie, to do czasu w pamięci RAM układu PCF8583.
cesora. Większość pamięci zajmują procedu- pierwszego dodawany jest czas lekcji i znowu
rejestr kontrolny 00h
ry obsługi menu (LCD, zegar) oraz procedu- następuje porównanie z czasem RTC. Jeśli to
setne części sekundy 01h
ry komunikacji z układem PCF8583. nie ten czas, w następnej kolejności dodawa-
sekundy 02h
Zastosowany algorytm wyznaczania ny jest czas pierwszej przerwy. Jeśli do tego
minuty 03h
dzwonka musi gwarantować, że mimo chwi- momentu wynik porównania jest fałszywy,
godziny 04h
lowego (a nawet długiego) braku zasilania dodawany jest czas lekcji, następuje porów-
rok 05h
układ nie straci  orientacji w czasie i po po- nanie, dodawany jest czas drugiej przerwy,
tydzień/miesiąc06h
wrocie napięcia sieci włączy dzwonek o za- porównanie... Szukanie odpowiedniego czasu
timer 07h
programowanym czasie. Najprostszym algo- kończy się na odczytaniu zawartości komór-
kontrolny rejestr alarmu 08h
rytmem realizującym takie zadanie jest od- ki, w której jest umieszczony czas ostatniej
rejestry alarmu .......
czyt czasów zadziałania dzwonka, zapisa- przerwy. Fragment programu odpowiedzial-
rejestr licznika 0Fh
l
nych w kolejnych komórkach pamięci nieu- nego za tę procedurę prezentuje listing 1.
liczba lekcji 10h
l
lotnej, i porównanie każdego z nich z bieżą- W trakcie pracy na wyświetlaczu pokazywa-
czas lekcji 11h
l
cym czasem co pewien okres  np. co minu- ny jest bieżący czas. Wyświetlaniem czasu
czas dzwonka 12h
d
tę. Jeżeli wynik porównania jest prawdziwy, zajmuje się procedura  obsluga_przerwania ,
minuta pierwszego dzwonka 13h
p
d
następuje włączenie dzwonka. Podobny spo- uruchamiana podczas obsługi przerwania
godzina pierwszego dzwonka 14h
p
d
sób zastosowałem w urządzeniu, z tą różnicą, INT0. Podczas programowania sterownika
czas 1 przerwy 15h
1
p
że procesor nie odczytuje bezpośrednio cza- obsługa przerwania zostaje wyłączona.
czas 2 przerwy 16h
2
p
su zadziałania dzwonka. W zastosowanym Czas dzwonienia dzwonka można ustalać.
................................................... .......
algorytmie do wyznaczenia czasu dzwonka Podczas dzwonienia na wyświetlaczu ukazu-
czas 235 przerwy FFh
2
p
wystarczą następujące dane: je się symbol dzwonka, który informuje o za-
- czas pierwszego dzwonka,
- czas lekcji,
Listing 1
- liczba lekcji,
Obsluga_przerwania:
- czasy poszczególnych przerw.
Call Clock(3 , 4 , "** CZAS **")
PosiadajÄ…c te elementarne dane oraz
Call Czytaj(&H11) 'odczytanie danych z pamięci
Czas_lekcji = Dane
bieżący czas, procesor oblicza  w locie
Call Czytaj(&H3)
czasy włączenia dzwonka. Taki sposób
Minuta = Dane
szukania czasu zadziałania dzwonka jest Call Czytaj(&H4)
Godzina = Dane
wygodniejszy z punktu widzenia osoby
Call Czytaj(&Min_1dzw)
programujÄ…cej automat. W razie koniecz-
Zawm = Dane
Call Czytaj(&Godz_1dzw)
ności przesunięcia godziny wystarczy
Zawh = Dane
zmienić ustawienia zegara oraz czas
Call Czytaj(&Liczba_lekcji)
pierwszego dzwonka, a w razie zmiany Max_komorka = Dane + &GODZ_1DZW 'ustalenie adresu komórki z ostatnią przerwą
For Wsk = &POCZATEK To Max_komorka
harmonogramu zajęć wystarczy przesunąć
Sprawdz 'jeśli to czas dzwonka to dzwoń
czas pierwszego dzwonka. Czynność ta
Zawm = Zawm + Czas_lekcji 'dodanie czasu lekcji do zmiennej
Minuty 'jeśli minuta w zmiennej
jest więc o wiele krótsza niż ustawianie
Sprawdz 'sprawdz
czy trzeba dzwonić
z osobna poszczególnych czasów włącze-
Call Czytaj(wsk) 'odczytaj czas przerwy z komórki o adresie wsk
nia dzwonka.
Zawm = Zawm + Dane 'dodaj jÄ… do zmiennej
Minuty
Dane są przechowywane w pamięci
Next
układu PCF8583 w komórkach o adresie
Return
powyżej 0Eh. Dokładniejszych informacji
Elektronika dla Wszystkich
14
Projekty AVT
PIERWSZY DZWONEK.
c)
Czas wystÄ…pienia pierwszego
dzwonka. Nastawianie przebiega
a)
tak samo jak w przypadku zegara.
CZAS LEKCJI. Standardowo
45, ale bywa, że lekcje są skróco-
ne. Klawiszami  + i  - ustala-
my wartość, która dla wygody
jest wielokrotnością liczby 5.
JednostkÄ… jest minuta.
CZAS DZWONKÓW. Jest to
czas, przez jaki będzie dzwonił
dzwonek. Jego miarÄ… jest sekunda.
LICZBA LEKCJI. Jest naj-
większą liczbą lekcji, jaka wystę-
puje w jednym dniu.
n PRZERWA. Oznacza czas n
-tej przerwy, poczÄ…wszy od prze-
b)
rwy między pierwszą a drugą lek-
cjÄ…. Czas liczony w minutach usta-
wiamy za pomocą przycisków  +
i  - . Aby przejść do następnej
przerwy, wciskamy przycisk  NE-
XT . Gdy liczba lekcji jest mniej-
sza od 2, pozycja ta jest pomijana.
Montaż
i uruchomienie
Montaż elektroniki możemy
przeprowadzić na płytkach dru-
kowanych pokazanych na rysun-
kach 2-4. Jak widać, zasilacz Rys. 2-4 Schematy montażowe
z przekaz
nikiem został zmontowany na osob- Ztyłu wykonujemy otwór na wyłącznik zasi-
nej płytce. Wyświetlacz oraz płytkę z przyci- lania oraz otwór, przez który będzie przebie- acjach może być lepszym rozwiązaniem.
skami łączymy z płytką sterownika za pomo- gał przewód zasilający. Również z tyłu obu- Wtedy otwór na wyświetlacz wykonujemy
cą tasiemki przewodów. Pod baterię wykonu- dowy przykręcamy kostkę elektrotechniczną, w górnej pokrywie obudowy. Styki przeka-
jemy podstawkę ze srebrzanki, jednak lep- z której uzyskamy dostęp do styków przeka- z
nika REL1 podłączamy równolegle do ist-
szym wyjściem jest użycie fabrycznie wyko- z
nika, oraz umieszczamy tam wyłącznik sie- niejącego włącznika dzwonka. Takie włącze-
nanej podstawki (jakie spotyka się na płytach ciowy. Montaż płytki sterownika, wyświetla- nie urządzenia w instalację dzwonkową
głównych komputerów). Ze względów bez- cza oraz płytki z przyciskami jest pionowy. umożliwi, w razie konieczności, przejście na
pieczeństwa podczas uruchamiania urządze- Szczegóły montażu widoczne są na rysunku  sterowanie ręczne .
nia zasilamy je z innego zasilacza i montaż 5. Urządzenie można również umieścić na
transformatora odkładamy na póz
niej. Uru- ścianie w pozycji pionowej, co w wielu sytu- Piotr Wójtowicz
chomienie układu powinno przebiegać bez
problemów. Potencjometrem PR1 ustawiamy
kontrast wyświetlacza. Jasność podświetla-
nia możemy ustalać za pomocą zmiany war-
Wykaz elementów
tości R1. Jako obudowę najlepiej jest zasto-
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC557
sować obudowę ZIVA. W jej przednim pane-
Rezystory U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AT89C2051
lu wycinamy otwór na wyświetlacz LCD
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100&! U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .PCF8583
oraz wiercimy otworki na przyciski S1..S4. R2,R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&! U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM7805
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,7k&! Różne
PR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&! PR miniaturowy DP1 . . . . . . . . . . . .wyświetlacz alfanumeryczny 16*2
Kondensatory Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12MHz
Rys. 5
C1,C2,C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pF Q2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32768Hz
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2µF/16V S1-S4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .µSwitch 10mm
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V TR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .transformator TS2/14
C6,C7,C8,C11 . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny REL1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .RM83Z 5V
C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470µF/16V BAT1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .bateria litowa 3V
C10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220µF/16V podstawka precyzyjna 20dip
Półprzewodniki podstawka precyzyjna 8dip
D1,D2,D7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148 wyłącznik sieciowy
D3-D5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4001 kostka elektrotechniczna
Komplet podzespołów z płytką jest dostępny w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT-2670
Elektronika dla Wszystkich
15