Mikroprocesorowy
Mikroprocesorowy
emulator sygnału
emulator sygnału
DCF-77
DCF-77
Do czego to służy? jest w standardowy sposób. Prawie cały port sekunda, a ich funkcja zostanie opisana dalej.
Prezentowane urządzenie powstało podczas P1 przeznaczony jest do komunikacji z wy- Zkońcówki P3.2 otrzymuje się sygnał gene-
prac nad zegarem synchronizowanym radio- świetlaczem LCD o organizacji 16*2 w try- rowany przez emulator. Dioda D3 służy za-
wym sygnałem czasu DCF-77. Jako że już od bie 4-bitowym. Potencjometr PR1 służy do bezpieczeniu końcówki procesorka przed po-
pewnego czasu sygnał ten jest oficjalnym sy- regulacji kontrastu, jednak w większości daniem na nią napięcia wyższego niż zasila-
gnałem zegarowym UE, wypadałoby zainte- przypadków można zastąpić go zworą łączą- jące i mogącego uszkodzić mikrokontroler.
resować się tym zagadnieniem, zwłaszcza iż cą końcówkę 3 złącza wyświetlacza z masą Dwubarwna, czerwono-zielona dioda D1,
kraj nasz przystąpi wkrótce do Unii, a sygnał układu. Obwód zerowania procesorka to wraz z szeregowymi rezystorami ogranicza-
atomowego wzorca jest dostępny na terenie dzielnik RC. Wprawdzie na zaprojektowanej jącymi prąd, służy do komunikowania stanu
naszego państwa. Czas ów pokrywa się z na- płytce jest miejsce przeznaczone dla obu ele- urządzenia. Anoda części  czerwonej zasi-
szą strefą  identyczną jak Niemiec, na tere- mentów, to z autopsji wiadomo, że wystarczy lana jest z pinu P3.0, anoda części  zielonej
nie których ulokowany jest nadajnik. Odbiór sam kondensator 1µF zwierajÄ…cy koÅ„cówkÄ™ zaÅ› z pinu P3.1. Zasilacz +5V wykonany jest
sygnału jest bezpłatny i dostępny dla każdego. 1 do plusa zasilania. Do końcówek P1.1, P1.0 w standardowy i sprawdzony sposób z wyko-
Przesyłane dane zawierają wszelkie informa- i P3.7 przyłącza się przyciski chwilowe, rzystaniem taniego i popularnego stabilizato-
cje dotyczÄ…ce aktualnej daty i godziny. zwierane do masy, stanowiÄ…ce klawiaturÄ™ ra 7805. Dodatkowo dioda D2 zabezpiecza
Opisywany układ potrafi  udawać pracę urządzenia. Ich nazwy to: lewy, środkowy przed nieprawidłową polaryzacją napięcia
nadajnika z tą różnicą, iż zasymulować może i prawy. Rezystory R1 i R2  podciągają zasilającego, którego wartość powinna mie-
dowolną żądaną ramkę danych, co może być dwie końcówki, będące wejściami wewnętrz- ścić się w przedziale od 9V do 15V. Należy
pomocne w tropieniu błędów w napisanych nego komparatora, do plusa zasilania. Zwor- pamiętać, że maksymalny prąd, jaki można
programach obsługi DCF-77. Urządzenie skra- ki na pinach: P3.3, P3.4 i P3.5 noszą nazwy pobrać z końcówki sygnałowej emulatora, to
ca czas projektowania, diagnostyki i serwisu. kolejno: antena, zmiana czasu i dodatkowa 20mA.
Jak to działa?
Schemat elektryczny emula-
tora przedstawiony jest na
rysunku 1.
Sercem układu jest mikro-
procesor AT89C4051. Pro-
gram i zaledwie garstka ele-
mentów wystarczy, by wyko-
nać to urządzenie serwisowe.
Mikroprocesor  napędzany
jest kwarcem 12MHz, a ob-
Z1
wód rezonansowy wykonany
Rys. 1 Schemat ideowy
zwory
* patrz tekst
Elektronika dla Wszystkich
20
Sygnał DCF-77 Rozpatrując program od strony procesora, sam sposób też opuszcza się to podmenu.
Sygnał ten jest przesyłany drogą radiową na jest to  czterokilobajtowy ciąg zerojedyn- Aby zakończyć nastawy, należy wybrać po-
częstotliwości 77,5kHz. Jest to fala modulo- kowy, jednak z punktu użytkowego dzieli się zycję menu nazwaną  KONIEC ? i zatwier-
wana amplitudowo (AM). Nadajnik wraz na dwie zasadnicze części: generowanie im- dzić, wciskając środkowy klawisz. Po doko-
z atomowym wzorcem czasu znajdują się na pulsów DCF o odpowiednim czasie trwania naniu korekty nastaw można wygenerować
terenie Niemiec. Zasięg sięga tysięcy kilo- i menu użytkownika, dzięki któremu doko- tak ustawioną ramkę danych, wciskając przy-
metrów, więc i w Polsce możliwy jest po- nywane są nastawy. Za generowanie sygnału cisk startu oznaczony jako  >> .
prawny odbiór. Kompletna informacja emi- odpowiedzialny jest podprogram składający W menu  GODZINA i  DATA pozycje
towana jest przez jedną minutę. Fragment informacje przechowywane w pamięci, a po- są inkrementowane o jeden co ok. 200ms,
sygnału DCF pokazany jest na rysunku 2. trzebne do wypełnienia całej ramki danych. gdy przytrzymany zostanie przycisk. Menu
Przesył informacji jest szeregowy. Inaczej Jednocześnie wykonywane są kolejne frag-  ROK opiewa tylko na XXI wiek.  CZAS
mówiąc, co minutę powtarzana jest pełna in- menty kodu odpowiedzialne za wytwarzanie określa jaki ma obowiązywać czas: letni czy
formacja. Czas przesyłania jednego bitu wy- przebiegów czasowych na końcówce P3.2, zimowy.  DZIEN TYGODNIA  sprawa ja-
nosi sekundę, cykl zawiera 59 bitów, w co zaangażowany jest jeden z liczników sna.
z których część nie jest wykorzystywana. Do mikroprocesora. Licznik ten generuje sygnał Trzy zworki umieszczone na płytce dru-
odbioru sygnału stosuje się fabryczne podstawy czasu, będący wzorcem wykorzy- kowanej i oznaczone jako: antena, zmiana
odbiorniki lub konstrukcje opisane w litera- stywanym przy wytwarzaniu sygnałów  ze- czasu i dodatkowa sekunda, mają za zadanie
turze, czy w Internecie. Na wyjściu odbiorni- ra ,  jedynki i  synchronizacji . Przypom- ustalenie mało wykorzystywanych informa-
ka pojawia się sygnał, z którego wyodrębnia nę, że każdy bit danych przekazywany jest cji o: typie anteny (zwarta  normalna, roz-
się trzy możliwe znaki informacyjne: logicz- w ciągu jednej sekundy.  Zero odpowiada warta  zapasowa), na której pracuje aktual-
ne zero (900ms tzw. stanu niskiego i 100ms 900ms niskiego stanu logicznego i 100ms lo- nie nadajnik, dokonaniu zapowiedzi zmiany
tzw. stanu wysokiego), logicznÄ… jedynkÄ™ gicznej jedynki,  jeden to 800ms logiczne- czasu na godzinÄ™ przed planowanÄ… zmianÄ…
(800ms stanu niskiego i 200ms stanu wyso- go zera i 200ms logicznej jedynki, sygnał (zwarta  normalnie, rozwarta  zapowiedz
)
kiego) i sygnał synchronizacji  końca trans-  synchronizacji zaś to logiczne zero przez i dokonaniu zapowiedzi dodatkowej sekundy
misji (brak przerwy przez 1s). Jak widać na całą sekundę. (rozwarta  normalnie, zwarta  zapowiedz
),
rysunku 2 tzw. stan niski i wysoki to wbrew Po włączeniu zasilania urządzenie ustala co jest bez znaczenia w konstrukcjach ama-
oczekiwaniom duża i mała amplituda sygna- domyślną ramkę danych i oczekuje na reak- torskich i dlatego też opcji tych nie ustawia
łu. Znaki pozwalają na przesłanie całej ram- cję użytkownika. W górnej linii wyświetla- się programowo.
ki danych DCF w określony, i podany w ta- cza podawany jest ustawiony czas i data. Podczas generowania ramki pokazywany
belce 1, sposób. Dolna linia to pasek opisujący funkcje przy- jest orientacyjny postęp wysyłania danych
cisków. Wciśnięcie lewego przycisku ozna- w procentach ze skokiem 10.
Program sterujący czonego jako  >> spowoduje przejście Dwukolorowa dioda LED sygnalizuje
Program napisany w Bascomie można po- emulatora w tryb generacji ustawionej ramki stan pracy emulatora. Jest to pomocne zwła-
brać ze strony internetowej EdW z działu danych. Po jej zakończeniu powraca do tego szcza w serwisie, gdzie nie ma czasu, by ca-
FTP. samego miejsca. Przycisk środkowy pozba- łą lub kolejną minutę ślęczeć nad urządze-
wiony jest tu jakiejkolwiek funkcji. Wciśnię- niem. Jednym rzutem oka na kontrolkę jeste-
cie przycisku prawe- śmy w stanie określić, co układ aktualnie ro-
go oznaczonego bi. Åšwiecenie diody na zielono oznacza ocze-
 kluczem powoduje kiwanie na reakcję użytkownika w pętli
wejście do menu głównej programu (start transmisji lub nasta-
ustawień. W tym me- wy). Świecenie diody na czerwono oznacza,
nu wszystkie przyci- iż emulator pozostaje wciąż w menu dokony-
 0  1  0 brak przerwy  0  0  0  0
ski biorą udział, toteż wania nastaw. Cykliczne błyskanie diody na
Rys. 2
każdy opisany jest na czerwono sygnalizuje, iż aktualnie wysyłana
dolnej linii wyświe- jest, na złącze, ustawiona ramka danych
Tabela 1
tlacza. Wybie- DCF. Warto dodać że błyski odpowiadają sy-
numer
opis wartość i kolejność
rając kierunek gnałowi wychodzącemu z emulatora. Funk-
bitu-sekundy
przechodzenia cja ta jest z pewnością zaletą, o czym nieraz
0 poczÄ…tek transmisji zawsze zero
1 - 14 nie używane zawsze zero
menu: w lewo przekonał się autor podczas prowadzenia
15 typ anteny 0 - normalna, 1- zapasowa
lub w prawo, prac nad urzÄ…dzeniami odbierajÄ…cymi dane
16 zmiana czasu 0 - normalnie, 1 - na godzinÄ™ przed
mamy dostęp DCF. Po zakończeniu procesu wysyłania
17, 18 czas 01 - zimowy, 10 - letni
19 dodatkowa sekunda 0 - normalnie, 1 - zapowiedz
do nastaw pa- emulator przechodzi do pętli głównej i dioda
20 start informacji o czasie zawsze 1
rametrów ta- zaświeca się na zielono.
21 - 24 jednostki minut kod BCD (24, 23, 22, 21)
kich jak: go- By móc symulować w miarę naturalne
25 - 27 dziesiÄ…tki minut kod BCD (27, 26, 25)
dzina, data, warunki, emulator generuje dodatkowo trzy
28 parzystość bitów 21 - 27 0 - gdy liczba  1" jest parzysta, 0 - gdy nie
29 - 32 jednostki godzin kod BCD (32, 31, 30, 29)
dzień tygodnia, bity danych na początku, jakby z końca po-
33, 34 dziesiÄ…tki godzin kod BCD (34, 33)
czas i rok. Wej- przedniej transmisji:  0 1 0 + sygnał syn-
35 parzystość bitów 29 - 34 0 - gdy liczba  1" jest parzysta, 0 - gdy nie
ście do każde- chronizacji, a po zakończeniu wysyłania ak-
36 - 39 jednostki dnia kod BCD (39, 38, 37, 36_
40, 41 dziesiÄ…tki dni kod BCD (41, 40) go z podmenu tualnej ramki dodaje bit  0 . Zapewnia to
42 - 44 dzień tygodnia kod BCD (44, 43, 42) 1-Pon, 2-Wt itd.
następuje po- przesłanie całej informacji DCF-77 i pozwa-
45 - 48 jednostki miesiÄ…ca kod BCD (48, 47, 46, 45)
przez wciśnię- la na sprawdzanie, czy program dekodujący
49 dziesiÄ…tki miesiÄ…ca kod BCD (49)
cie przycisku potrafi wyłowić początek transmisji.
50 - 53 jednostki roku kod BCD (53, 52, 51, 50)
54 - 57 dziesiÄ…tki roku kod BCD (57, 56, 55, 54)
środkowego 
58 parzystość bitów 36 - 57 0 - gdy liczba  1" jest parzysta, 0 - gdy nie
oznaczonego
59 brak impulsu koniec transmisji
 OK. . W taki CiÄ…g dalszy na stronie 30.
Elektronika dla Wszystkich
21
Listy od Piotra
minimalizacji pętli  odbiorczych . Z uwagi wych obwodów względem siebie, a zwła- około 3mm! Dla naprawdę skutecznego stłu-
na liczne z
ródła i obwody odbiorcze za- szcza względem transformatora zasilającego. mienia pola magnetycznego o częstotliwości
kłóceń oraz skomplikowany charakter za- Zapomnij natomiast o ekranowaniu jako re- sieci blacha stalowa musiałaby pochodzić co
kłóceń, w artykule nie sposób podać szcze- medium na zakłócenia przenoszone przez po- najmniej z transportera opancerzonego albo
gółowych recept. Przedstawione informacje le magnetyczne. W dawnej literaturze bardzo z lekkiego czołgu. Wprawdzie wykorzysta-
pokazują tylko istotę problemu, a do zdoby- często pojawiało się zalecenie: umieścić nie miękkich arkuszy mumetalu byłoby nie-
cia rzetelnych umiejętności w zakresie walki układ w ekranie wykonanym z puszki od złym sposobem, jednak jest to sposób ko-
z zakłóceniami  magnetycznymi niezbędne konserw. Choć dawne puszki do konserw sztowny, a dla hobbystów wręcz niedostępny.
jest praktyczne doświadczenie. Przypomnij miały nie wiadomo dlaczego blachę kilku- Tym samym nie ma co się łudzić, że w wa-
sobie maksymę popularną także w innych krotnie grubszą od dzisiejszych puszek, i tak runkach amatorskich można wykonać sku-
dziedzinach życia: lepiej zapobiegać, niż le- 0,1...0,2mm stali nie wystarczy. Także nie- teczny ekran dla pola magnetycznego małej
czyć. Zapamiętaj raz na zawsze, że najlep- śmiertelna blacha z puszki po konserwach częstotliwości. Dlatego w tym wypadku zde-
szym sposobem walki z zakłóceniami  ma- (stalowa) praktycznie nie tłumi pola magne- cydowanie lepiej jest zapobiegać, niż leczyć.
gnetycznymi jest eliminowanie oraz tycznego 50Hz. Jak wskazuje tabela 3, aby Za miesiÄ…c przeanalizujemy problem za-
zmniejszanie powierzchni pętli. W praktyce stłumić zmienne pole magnetyczne 50Hz kłóceń przenoszonych przez pole elektroma-
oznacza to stosowanie możliwie zwartego dziesięciokrotnie, ekran miedziany czy alu- gnetyczne.
montażu, przewodów w postaci skrętki oraz miniowy powinien mieć grubość... tak jest,
dobranie geometrycznego ustawienia kluczo- około trzech centymetrów, a blachy stalowej Piotr Górecki
Ciąg dalszy ze strony 21. by nie powodował zwarć. Stanowczo odra- nie takie powoduje bardzo intuicyjne poru-
dzam stosowanie rezonatorów o niskich pro- szanie się po funkcjach emulatora.
Montaż i uruchomienie filach, gdyż rozrzut parametrów jest w nich Układ złożony ze sprawnych elementów
Przedstawiona na rysunku 3 płytka monta- duży, i łatwo o ich przegrzanie podczas luto- od razu pracuje poprawnie. Jedynym w mia-
żowa została zaprojektowana w programie wania. Kondensatory C2 i C3 należy wluto- rę krytycznym elementem jest rezonator
EAGLE. Montaż elementów jest typowy wać na leżąco. W gestii wykonawcy leży za- 12MHz. Od jego wartości rzeczywistej i sta-
i nie ma w nim żadnych niespodzianek. Po- projektowanie płytki klawiatury, gdyż jej łości parametrów zależy bowiem wierność
nieważ płytka została zaprojektowana do zło- układ zależeć może od typu zastosowanej generowanego sygnału DCF-77.
żenia z wyświetlaczem LCD w tzw.  kanap- obudowy. W każdym razie ideałem byłoby,
kę , zalecam przylutowanie rezonatora kwar- aby przyciski znajdowały się na wysoko-
cowego od strony ścieżek, zabezpieczając ściach ich opisu na wyświetlaczu LCD (po- Grzegorz Kaczmarek
element ten odcinkiem taśmy izolacyjnej, zycja 1, środek i pozycja 16). Rozmieszcze- [e-mail]
Rys. 3 Schemat montażowy
Wykaz elementów
Rezystory Półprzewodniki
R1,R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,1k&! D2,D3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
R3,R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68&! D1 . . . . . . . . . . . . . . . . .dwubarwna LED
R5 . . . . . . . . . . . .100k&! (nie montować) U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7805
PR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-50k&! U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AT89C4051
Kondensatory Inne
C1,C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF LCD . . . . . . . . . . . . .listwa goldpin 1*16
C2,C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V KLAWIATURA . . . . . . .listwa goldpin 1*4
C5,C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pF Z1 . . . . . . . . . . . . . . . .listwa goldpin 2*4
C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF (1µF) X2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ARK2
Elektronika dla Wszystkich
30