Projekty


2685
2685
Zegar
Z
e
g
a
r
Zegar
Z
e
g
a
r
z terminarzem
z
t
e
r
m
i
n
a
r
z
e
m
z terminarzem
z
t
e
r
m
i
n
a
r
z
e
m
Często się zdarza, że o atrakcyjności zegara LED do czasu skasowania przyciskiem. Uzu- z jednoczesnym uwzględnieniem krótkich
wykonanego przez amatora decyduje możli- pełnieniem tak pracującego terminarza mo- połączeń. W tym przypadku wszystkie diody
wość zastosowania drogich elementów. Pro- głyby być karteczki z notatkami. LED są połączone katodami. Pozwala to wy-
wadzi to do sytuacji, że dany zegar staje się Praca budzika wygląda nieco inaczej. równać poziomy świecenia diod i wyświetla-
kilkakrotnie droższy od odpowiednika spoty- Przez pierwszą minutę sygnał akustyczny ma czy za pomocą jednego rezystora. Część dru-
kanego na półkach sklepowych. Dlatego pro- poziom łagodnego budzika, następnie prze- gą schematu przedstawioną na rysunku 2
ponowane rozwiązanie jest wynikiem pewne- chodzi na maksymalny poziom głośności, możemy podzielić na cztery części.
go kompromisu, prowadzącego do niskiego który trwa 4 minuty. Pulsowanie jego diody
koszu całości z zachowaniem takich cech jak: trwa do czasu skasowania ręcznego. 1. Część mikrokontrolera
- wyświetlanie godzin i minut, Pozostałe cechy zegara: Jest to typowa aplikacja przeznaczona do se-
- wyświetlanie dnia tygodnia i dnia miesiąca, - kalendarz zegara uwzględnia zmiany kwencyjnego sterowania wyświetlaczy z jed-
- wyświetlanie miesiąca i roku, liczby dni w lutym, noczesnym odpytywaniem klawiatury.
- fotoelement dostosowujący poziom - program wygasza zero na pierwszym Rezystory R1-R7 są rezystorami ograni-
jasności wyświetlaczy do otoczenia, znaku (np. godzina 00.10 -> 0.10), czającymi prąd wyświetlaczy. Prąd diod LED
- BUDZIK z łagodnym startem, - przytrzymanie dowolnego przycisku ogranicza rezystor R8. Poprawny start układu
- dioda sygnalizująca załączenie budzika, powoduje jego automatyczne przełączanie. zapewniają R13 i C2, a o czasie pojedyncze-
- TERMINARZ z pamięcią dwóch go cyklu maszynowego decydują C3-C5 i X1.
dokładnych dat w roku, Opis układu Diody D1-D4 przeciwdziałają błędnej obsłu-
- dioda sygnalizująca załączenie jednego Schemat ideowy zegara został podzielony na dze wyświetlaczy podczas jednoczesnego na-
z terminarzy, dwie części, zgodnie z układem montażo- ciśnięcia więcej niż jednego przycisku.
- funkcja DOKTOR codziennie wym. Część pierwsza, przedstawiona na ry-
przypominająca o zażyciu tabletki, sunku 1, opisuje moduł wyświetlacza. Wi- 2. Zasilacz
- dioda sygnalizująca załączenie funkcji doktor, dzimy na nim dwa podwójne wyświetlacze Jak widać, wejście zasilania zegara zostało
- dioda sygnalizująca odliczanie sekundnika, 7-segmentowe LED o wspólnej anodzie wyposażone w gniazdo zasilania niskiego na-
- buforowe zasilanie, i cztery diody świecące. pięcia. Pozwoliło to odseparować cały zegar
- możliwość zasilania z fabrycznych Całość została tak połączona pomiędzy od wysokiego napięcia, niebezpiecznego dla
zasilaczy DC lub AC małej mocy - 4W, sobą, by pracowała w trybie przełączanym życia ludzkiego. Wystarczy do tego celu
- proste ustawianie za pomocą 4 przycisków,
- standardowa i estetyczna obudowa. Rys. 1 Schemat wyświetlacza
Normalnym stanem pracy zegara jest na-
przemiennie wyświetlanie czasu i daty na
czterech 7-segmentowych wyświetlaczach.
Wyświetlany czas przedstawia godziny i mi-
nuty, a data dzień tygodnia i dzień miesiąca.
Pozostałą, mniej interesującą część daty
(miesiąc i rok) można uzyskać za pomocą
przycisku. Wszystkie przyciski (cztery) są
na górnej ściance zegara, sprzyjającej czę-
stemu ustawianiu. Chodzi tu głównie o ter-
minarz, doktora i budzik. Uaktywnienie pra-
cy któregokolwiek z nich jest sygnalizowane
zapaleniem się przyporządkowanej diody
LED.
Sygnalizacja terminarza i doktora polega
na minutowym sygnale o poziomie łagodne-
go budzenia i pulsowaniu przypisanej diody
Elektronika dla Wszystkich
13
Projekty
typowy zasilacz wtyczkowy AC 7V lub DC miniaturowym głośniczkiem. Taka regulacja początkowych założeń. Jest tani i można go
9Vo prądzie ok. 150-200mA. Możliwe choć poziomów jest na pewno mało elegancka, ale kupić niemal wszędzie.
nieekonomiczne jest użycie zasilaczy o więk- wystarczająca dla proponowanego układu. Program z
ródłowy zegara napisany został
szych napięciach i prądach. W takim przy- w asemblerze (można go ściągnąć ze strony
padku warunkiem jest użycie elementów Q5 Opis programu internetowej EdW z działu FTP) i po kompi-
i U3 o większej mocy (BD135, AN7805). Aktualna sytuacja na rynku mikrokontrole- lacji wypełnił całą pamięć układu. Nie ozna-
Wukładzie buforowego zasilania zastosowa- rów staje się niepokojąca. Jest ich tak dużo, cza to jednak, że nie można go znacznie skró-
no trzy diody (D6-D8) Schottky ego i dwa że trudno wybrać ten najodpowiedniejszy do cić i np. rozbudować program terminarza.
rezystory (R20, R21) ograniczające prąd ła- danego projektu. Stąd wybór układu Zastosowanie kwarcu 9,216MHz było po-
dowania akumulatorków. AT89C2051 jest wyłącznie konsekwencją dyktowane jego ceną w chwili projektowa-
Praktycznie podtrzymanie pracy zegara
(z wyłączonym wyświetlaczem) na jednym Rys. 2 Schemat sterownika
akumulatorku wynosi ok. 3 godzin. Dlatego
też, montowanie dwóch akumulatorków po-
winno być uzależnione od czasu i częstotli-
wości przerw w dopływie energii.
Zworka JC1, wystająca z tylnej ścianki ze-
gara, służy do odłączenia akumulatorków na
czas transportu, który może przekraczać czas
podtrzymania akumulatorów i doprowadzić
do całkowitego ich rozładowania (zniszcze-
nia). Dodatkowa jej funkcja to zapewnienie
poprawnego startu po rozładowaniu akumula-
torów poniżej napięcia pracy procesora. Dla-
tego należy ją włączyć dopiero po tym, jak
upewnimy się, że zegar wystartował prawi-
dłowo. Rozpoznamy to po naprzemiennym
wyświetlaniu czasu (12.00) i daty (Po 01).
3. Część sterująca jaskrawością
wyświetlaczy
Jest to typowy stabilizator małej mocy,
w którym napięcie wyjściowe jest uzależnio-
ne od stopnia oświetlenia fotorezystora R15.
Kondensator C8 wydłużający czas reakcji
1. XX . b - BUDZIK - ustawianie godziny budzenia
układu na zmianę oświetlenia wpływa jedno- 2. b . XX - BUDZIK - ustawianie minut budzenia
3. b . oF - BUDZIK - wyłączenie pracy budzika
cześnie na dynamikę stabilizatora. Stąd kom-
b . on --------------- włączenia pracy budzika
promisowa jego wartość, pozwalająca utrzy-
4. L . on - LICZNIK - zegar nadal odlicza czas
mać stały poziom jaskrawości przy szybkich L . oF --------------- zatrzymanie odliczania czasu i wyzerowanie sekundnika
5. r . XX - ROK - ustawianie bieżącego roku
zmianach na wyświetlaczu. Rezystor nastaw-
6. XX . n - MIESI
C - ustawianie bieżącego miesiąca
ny PR1 służy do regulacji tego układu, a jego
7. d . XX - DZIEC
MIESI
CA - ustawianie bieżącego dnia miesiąca
wartość może być silnie uzależniona od za- 8. Po . d - DZIEC
TYGODNIA - ustawianie bieżącego dnia tygodnia - poniedziałek
W . d - wtorek
stosowanego fotorezystora.
Sr . d - środa
W przypadku zastosowania wyświetlaczy
Cu . d - czwartek
o nieco większych prądach segmentów, może
Pi . d - piątek
So . d - sobota
okazać się konieczna wymiana tranzystora
Ni . d - niedziela
Q5 i układu U3 na elementy większej mocy.
9. XX . C - CZAS - ustawianie aktualnej godziny
10. C . XX - CZAS - ustawianie aktualnej minuty
11. XX . XX - WYJŚCIE Z SEKWENCYJNEGO USTAWIANIA ZEGARA
4. Sygnalizator akustyczny
Zastosowanie w tej części projektu układu
PROG - przycisk ustawiania terminarza i doktora. Przyciśnięcie tego przycisku powoduje wejście w tryb kolejnego
scalonego jest podyktowane chęcią uzyska-
wyboru programów terminarza. W tym przypadku jest ich jedenaście. Dla ułatwienia rozpoznania trwania tego trybu
nia dobrego efektu końcowego. Zapropono- przynajmniej jeden ze znaków wyświetlaczy jest zawsze wygaszony.
wany układ UM3561 naśladuje dz
więk syre-
1. XX . A - DOKTOR - ustawianie godziny znacznika
ny i zbudzi każdego śpiocha. Gdyby jednak
2. A . XX - DOKTOR - ustawianie minut znacznika
komuś zależało na czymś łagodniejszym, to
3. A . oF - DOKTOR - codzienny znacznik wyłączony
A . on ---------------- codzienny znacznik włączony
można w to miejsce wstawić inny układ np.
4. XX . F - TERMINARZ 1- ustawianie godziny znacznika F
z rodziny UM66 (po wyprofilowaniu nóżek).
5. F . XX - TERMINARZ 1- ustawianie minut znacznika F
Układ U2 jest załączany poprzez dopro- 6. F . XX - TERMINARZ 1- ustawianie dnia znacznika F
7. XX . F - TERMINARZ 1- ustawianie miesiąca znacznika F i jednocześnie jego aktywacja
wadzenie napięcia zasilania, o którym decy-
oF . F ---------------- zawieszenie aktywacji znacznika F
duje tranzystor Q8 i prosty stabilizator (R19,
8. XX . P - TERMINARZ 2- ustawianie godziny znacznika P
D5, C10).
9. P . XX - TERMINARZ 2- ustawianie minut znacznika P
W wyniku tego, sygnał z wtórnika tranzy- 10. P . XX - TERMINARZ 2- ustawianie dnia znacznika P
11. XX . P - TERMINARZ 2- ustawianie miesiąca znacznika P i jednocześnie jego aktywacja
storowego Q10 przechodząc przez kluczo-
oF . P ---------------------- zawieszenie aktywacji znacznika P
wany dzielnik (R23, PR2) trafia na prosty
12. XX . XX - WYJŚCIE Z SEKWENCYJNEGO USTAWIANIA ZNACZNIKÓW
wzmacniacz tranzystorowy (Q11) obciążony
Elektronika dla Wszystkich
14
Projekty
nia zegara. Z uwagi na to, że w niektórych cześnie podczas wystąpienia któregokolwiek Przed przystąpieniem do montażu należy
miejscowościach może on być niedostępny, z sygnałów, przyciśnięcie wyłącza sygnał obie płytki spasować ewentualnie dopiłować,
dołączam plik dla kwarcu 11,0592MHz i kasuje wszystkie pulsujące znaczniki LED, tak by pasowały do obudowy. Chodzi tu głów-
(z4_1105.hex). Musimy jednak zdawać sobie - funkcja DEC działa tylko podczas ustawia- nie o miejsce przyszłego połączenia obu płytek.
sprawę, że taka zmiana wpłynie na większy nia zegara (CLOCK) i terminarza (PROG).
pobór prądu mikrokontrolera. Oznacza to, że Po przyciśnięciu wskazana zmienna jest Płytka wyświetlacza
skróci się czas podtrzymania zasilania przez zmniejszona o 1. Rozpoczynamy montaż standartowo od wlu-
akumulatorki. DATE/INC - dwufunkcyjny - wyświetlanie towania zworek. Następnie montujemy wy-
daty i inkrementacja ustawień, świetlacze, ale pamiętajmy, że należy je
Ustawienia - funkcja DATE działa tylko podczas normal- wstawić kropkami dziesiętnymi do góry. Są
Przed pierwszym podłączeniem zegara do nej pracy zegara. Po przyciśnięciu tego przy- one w zegarze niewykorzystywane, a ich od-
zasilacza należy upewnić się, że zworka ła- cisku na wyświetlaczu widzimy pozostałą wrócenie pozwoliło znacznie ograniczyć
dowania akumulatorka (JC1) jest wyłączona. mniej znaczącą część daty (miesiąc i rok ) np. drogę prowadzonych połączeń. Kolejna
Następnie włączamy zegar do zasilania 5 03, czynność to zamontowanie diod LED na ta-
i na wyświetlaczu widzimy naprzemiennie - funkcja INC działa tylko podczas ustawia- kiej samej wysokości jak wyświetlacze.
wyświetlany czas i datę. nia zegara (CLOCK) i terminarza (PROG) Ostatni etap dla wyświetlacza to sprawdzenie
12.00 - godzinę z minutami przez ok. 8 sekund, Po przyciśnięciu wskazana zmienna jest poprawności połączeń i czy wszystkie jego
Po 01 - dzień tygodnia z dniem miesiąca zwiększana o 1. elementy świecą. Dzięki temu unikniemy
przez 2 sekundy. CLOCK - przycisk ustawiania bieżącego cza- niespodzianek po połączeniu obu płytek.
Do ustawiania zegara i terminarza mamy su, daty i budzika.
przyciski oznaczone: Przyciśnięcie tego przycisku powoduje Główna płytka zegara
ALARM/DEC - trójfunkcyjny - wyświetle- wejście w tryb kolejnego wyboru programów Montaż tej płytki należy wykonać zgodnie
nie godziny budzenia, dekrementacja usta- zegara. Jest ich dziesięć, a ich kolejność nie- z obowiązującymi zasadami. Dobrze jest pod
wień i kasowanie znaczników akustyczno- zmienna. mikrokontroler zastosować podstawkę, a aku-
optycznych, Dla ułatwienia rozpoznania trwania tego mulatorek zamontować na samym końcu.
- funkcja ALARM działa tylko podczas nor- trybu przynajmniej jeden ze znaków wyświe- Zastosowane przyciski są typu mikro-
malnej pracy zegara. Po przyciśnięciu tego tlaczy jest zawsze wygaszony. switch o wydłużonym trzpieniu. Do tego ce-
przycisku przez kilkanaście sekund na wy- lu użyłem izolatora środkowej żyły przewo-
świetlaczu widzimy godz. budzenia. Jedno- Montaż i uruchomienie du koncentrycznego RG58 i koszulki termo-
Cały zegar zmontowany jest na dwóch płyt- kurczliwej. Taki sam izolator znalazł zasto-
Rys. 3 i 4 Schemat montażowy kach drukowanych pokazanych na rysun- sowanie przy wyniesieniu fotorezystora do
kach 3 i 4. Połą- górnej ścianki obudowy.
czone są one mię- Po połączeniu zmontowanych płytek
dzy sobą za pomo- razem i włączeniu zasilania na wyświetlaczu
cą spoiwa lutowni- zobaczymy naprzemiennie wyświetlaną go-
czego. Ich szerokie dzina 12.00 i datę Po 01. Jest to znak, że
ścieżki i duże oczka montaż przebiegł prawidłowo i możemy
lutownicze powin- przystąpić do strojenia.
ni docenić począt- Zaczynamy od kalibracji wzorca czasu,
kujący amatorzy. którym jest kwarc 9,216MHz (11.0592MHz).
Możemy tego dokonać na dwa sposoby.
Pierwszy, za pomocą częstotliwościomierza
podłączonego do wyprowadzenia 4 układu
U1, w którym należy za pomocą trymera C3
ustawić częstotliwość wskazań dokładnie
9,2160MHz.
Drugi, prostszy, polega na ustawieniu ze-
gara według innego dokładnego zegara i dłu-
gookresowej kontroli rozbieżności. Korekty
dokonujemy kilkakrotnie trymerem C3, do
momentu, kiedy uzyskamy wystarczającą
dokładność. Może się okazać, że nie można
uzyskać żądanej dokładności. W takim przy-
padku należy dobrać C4 lub wymienić C3.
Kolejny stopień strojenia to wywołanie
sygnału dz
więkowego za pomocą ustawione-
go czasu budzenia, w trakcie którego rezy-
storem PR2 ustalamy taki poziom sygnału,
który będzie dla nas sygnałem łagodnego
budzenia. Mamy na to jedną minutę, po czym
budzik przejdzie na maksymalny poziom
sygnału.
Ciąg dalszy na stronie 19.
Elektronika dla Wszystkich
15