Zegar szkolny sterowany pilotem
P R O J E K T Y
Zegar szkolny
sterowany pilotem
kit AVT-894
Przyst�pując do
projektowania nowego, nieco
nietypowego zegara nie
stawiałem sobie ładnych
szczytnych cel�w. Nie miałem
zamiaru zaprojektowaĘ układu
o �wysokich walorach
edukacyjnych� ani czegoś,
czego jeszcze nikt nigdy nie
wykonał. Nie miałem teł
najmniejszego zamiaru
stosowaĘ najnowocześniejszych
Pierwszą cechą jaka miała od-
układ�w i technologii,
r�łniaĘ m�j zegar od innych tego nieczności ustawiania budzika czy
procesor�w najnowszych
typu układ�w elektronicznych timer�w. Wizja ułytkownik�w mo-
generacji ani innych
miały byĘ jego wymiary. Postano- jego zegara przystawiających sobie
�cudeniek�. Moje załołenia
wiłem zbudowaĘ zegar o maksy- drabink� do ściany w celu usta-
projektowe były bardzo proste
malnie dułym polu odczytowym, wienia jakiejś funkcji zegara była
i sprowadzały si� do jednej
oczywiście w granicach zdrowego na tyle przerałająca, łe postano-
idei: zbudowaĘ zegar jak
rozsądku i poczucia estetyki. Zde- wiłem wymyśliĘ jakiś spos�b zdal-
najbardziej efektowny, a takłe
cydowałem si� wi�c zastosowaĘ nej obsługi projektowanego ukła-
wygodny w obsłudze, ale wyświetlacze siedmiosegmentowe du. Sądz�, łe dokonałem trafnego
o wysokości 57mm, kt�rych cena wyboru decydując si� na zastoso-
niekoniecznie wyposałony
mieści si� w granicach zdrowego wanie sterowania kodem RC5
w skomplikowane funkcje.
rozsądku. Z pozoru 57mm to nie i konstruując specjalnego pilota,
tak duło, ale nawet te wyświet- przeznaczonego do obsługi nasze-
lacze widoczne są doskonale z od- go zegara. Od razu jednak wyjaś-
ległości 50m! nijmy sobie pewną spraw�: nikt
Wielki zegar najcz�ściej nie nie b�dzie zmuszony do budowy
zostanie postawiony na biurku, tego pilota, poniewał do obsługi
ani na nocnym stoliczku. Naj- zegara mołna w ostateczności za-
prawdopodobniej b�dzie ozdobą stosowaĘ takłe dowolnego pilota
dułego pokoju mieszkalnego, od sprz�tu RTV, posiadającego
a mołe nawet sali szkolnej czy klawiatur� numeryczną, a takłe
pokoju konferencyjnego w jakiejś uniwersalnego pilota AVT-849.
firmie. A zatem zostanie
umieszczony Opis działania
raczej wys- Schemat elektryczny zegara po-
oko, byĘ mołe kazano na rys. 1, a na rys. 2
nawet poza przedstawiono schemat układu pi-
zasi�giem r�ki lota RC5, wsp�łpracującego z ze-
stojącego poni- garem. O prawie wszystkich ele-
łej człowieka. mentach wchodzących w skład
A przecieł na- konstrukcji zegara juł wspomina-
wet najlepszy liśmy, ale na schemacie doszły
zegar wymaga jeszcze dwa dodatkowe: ekspan-
czasami regula- dery I2C typu PCF8574.
cji, łe nie Cztery wielkie wyświetlacze
wspomn� o ko- siedmiosegmentowe LED sterowa-
Elektronika Praktyczna 10/2000
Elektronika Praktyczna 10/2000
31
Zegar szkolny sterowany pilotem
Rys. 1. Schemat elektryczny zegara.
Elektronika Praktyczna 10/2000
32
Zegar szkolny sterowany pilotem
'pomocnicza FLAG1 nione jest od wartości zmiennej
Zegar realizuje następujące funkcje:
'równa 0, to: pomocniczej FLAG1, a takłe od
Wyświetlanie aktualnej godziny i minut
Call Displaytime ewentualnego nadania zmiennej
Wyświetlanie minut i sekund
Wyświetlanie ustawionego czasu alarmu 'wyświetl aktualną COMMAND wartości 41. Skąd
Ustawianie aktualnego czasu
'godzinę i minutę biorą si� te wartości i w jaki
Ustawianie aktualnej daty
End If 'koniec warunku spos�b si� zmieniają?
Programowanie alarmu
If Flag1 = 1 Then Ot�ł uzalełnione one są od
Programowanie timera o zakresie do 99 minut
'jeżeli zmienna komendy wysłanej z pilota RC5.
59 sekund
Wyświetlanie upływu czasu timera
'pomocnicza FLAG1 Popatrzmy jeszcze raz na schemat
Sygnalizacja alarmu i zakończenia zliczania
'równa jest 1, to: zegara. Wyjście odbiornika pod-
przez timer
Call Displayseconds czerwieni TFMS5360 jest dołączo-
Automatyczna regulacja natężenia świecenia
'wyświetl upływające ne do wejścia przerwania zewn�t-
wyświetlaczy
Programowanie do 30 różnych czasów, w któ- 'minuty i sekundy rznego INT0 procesora. Jełeli do
rych układ wykonawczy będzie włączany na 10
End If 'koniec warunku odbiornika dotrze wiązka podczer-
sekund. Jest to uproszczona funkcja  zegara
If Flag1 = 3 Then wieni o cz�stotliwości zbliłonej do
szkolnego , obsługującego dzwonki lekcyjne
'jeżeli zmienna 36kHz, to jego wejście przyjmuje
w szkole.
'FLAG1 równa stan niski, inicjując w ten spos�b
ne są z wyjśĘ dekoder�w BCD na 'jest 3, to: obsług� przerwania INT0. Nast�pu-
kod wyświetlacza siedmiosegmen- Call Displaydate je wtedy skok do podprogramu:
towego typu 74LS247. Są to de- 'wyświetl aktualny dzień
kodery z wyjściem typu otwarty 'miesiąca i miesiąc On Int0 Receiverc5
kolektor o wytrzymałości napi�- End If 'koniec warunku .........................
ciowej do 30V, a wi�c doskonale If Flag1 = 2 Then Receiverc5:
nadające si� do wsp�łpracy z wy- 'jeżeli zmienna Getrc5(subaddress, Command)
świetlaczami zasilanymi napi�- 'FLAG1 równa Select Case Command
ciem rz�du 12V. Jednak aby wy- 'jest 2, to: Case 13 : Flag1 = 0
świetliĘ jakąkolwiek czteropozy- Call Displayalarm Case 12 : Flag1 = 1
cyjną liczb�, naleły podaĘ jej 'wyświetl ustawiony Case 11 : Flag1 = 3
wartośĘ w kodzie BCD na w su- 'czas alarmu Case 14 : Flag1 = 4
mie szesnaście wejśĘ dekoder�w, End If 'koniec warunku Case 10 : Flag1 = 2
co jest liczbą przekraczającą cał- End Select
kowitą liczb� aktywnych wypro- If Command = 41 Then Return
wadze� procesora, jakie mamy do 'jeżeli odebrana
dyspozycji. Stąd powstała koniecz- 'została komenda Tak wi�c, zmienna FLAG1
nośĘ zastosowania ekspander�w '41 kodu RC5, to: przybiera wartości od 0 do 4 w za-
I2C, pracujących na i tak juł za- If Flag1 = 0 Then lełności od numeru odebranej
instalowanej w systemie magistra- 'jeżeli zmienna komendy. Informacje o aktualnym
li I2C, przeznaczonej początkowo 'pomocnicza FLAG1 czasie i dacie pobierane są z ukła-
tylko do obsługi zegara RTC. Za 'równa 0, to: du RTC za pomocą nast�pującego,
chwil� zresztą okałe si�, jak bar- Call Changetime kr�tkiego podprogramu:
dzo zastosowanie układ�w 'wezwij podprogram
PCF8574 ułatwiło prac� progra- 'zmiany czasu Sub Gettime
miście. Zasad� działania układu End If 'koniec warunku I2cstart 'inicjalizacja
zegara om�wimy posługując si� If Flag1 = 3 Then 'magistrali I2C
wybranymi fragmentami obsługu- 'jeżeli zmienna I2cwbyte &HA0 'podanie adresu
jącego go programu, napisanego 'pomocnicza FLAG1 'podstawowego PCF8583
w j�zyku MCS BASIC. 'równa 3, to: I2cwbyte 2 'wybranie drugiego
Po włączeniu zasilania program Call Changedate 'rejestru
ustala swoje parametry konfigura- 'wezwij podprogram I2cstart 'start transmisji
cyjne i rozpoczyna prac� w nie- 'zmiany daty I2cwbyte &HA1 'zgłoszenie
ko�czącej si� p�tli. Przez cały czas End If 'koniec warunku 'zamiaru odczytu informacji
z układu PCF8574 odczytywana If Flag1 = 2 Then I2crbyte S,Ack 'odczyt rejestru
jest informacja o aktualnym czasie 'jeżeli zmienna 'sekund (z potwierdzeniem
i dacie, a w zalełności od wartości 'pomocnicza FLAG1 '- Ack)
zmiennych pomocniczych FLAG1 'równa 2, to: I2crbyte M,Ack 'odczyt rejestru
i COMMAND program wykonuje Call Changealarm 'minut (z potwierdzeniem
r�łne, odmienne czynności: 'wezwij podprogram '- Ack)
'ustawiania alarmu I2crbyte H,Ack 'odczyt rejestru
Sub Mainloop End If : End If 'godzin (tryb 24h)
Do 'koniec warunków '(z potwierdzeniem - Ack)
Call Gettime 'odczytaj dane Loop I2crbyte Yd,Ack
'z układu PCF8574 End Sub 'odczyt dnia miesiąca
If Flag1 = 0 Then Łatwo zauwałyĘ, łe działanie '(z potwierdzeniem - Ack)
'jeżeli zmienna tego fragmentu programu uzaleł- I2crbyte Wm,Nack
Elektronika Praktyczna 10/2000
33
Zegar szkolny sterowany pilotem
Rys. 2. Schemat elektryczny nadajnika zdalnego sterowania.
'odczyt miesiąca (bez zarejestrowaniem nielegalnych da- SIC: GETRC [pin], słułące do
'potwierdzenia - Nack) nych (np. godzina 26). pomiaru rezystancji przy znanej
I2cstop 'zatrzymanie Nasz zegar wyposałony jest pojemności lub pojemności przy
'transmisji w dwa wyjścia sterujące - tranzys- znanej rezystancji w obwodzie sze-
End Sub tory NPN z otwartym kolektorem regowym RC. Wydanie polecenia:
T1 i T2. Do tych wyjśĘ mołna Light = Getrc p1.0
Naleły tu zwr�ciĘ uwag� na dołączyĘ dowolne odbiorniki prą- zwraca nam wartośĘ zmiennej
fakt, łe wszystkie informacje prze- du stałego o niewielkim poborze LIGHT, proporcjonalną do rezys-
chowywane w układzie PCF8574, mocy. Mogą to byĘ przeka�niki, tancji fotoopornika FR1. WartośĘ
zapisywane są w rozszerzonym ko- generatory piezo lub inne elemen- ta słuły do zaprogramowania ti-
dzie BCD. Jest to fakt bardzo ty sygnalizacyjne. Tranzystor T1 mer�w procesora i odpowiedniego
wygodny, poniewał przed wysła- steruje układami wykonawczymi sterowania wsp�łczynnikiem wy-
niem pobranych z RTC danych do timera, a tranzystor T2 mołe za- pełnienia impuls�w na wyjściu
wyświetlaczy, nie musimy podda- silaĘ układ, kt�rego zadaniem jest P3.0 procesora.
waĘ ich konwersji na postaĘ dzie- sygnalizacja alarmu. Program sterujący pracą zegara
si�tną. Dla przykładu, nast�pujący Podczas testowania pierwszego został napisany w dw�ch wers-
podprogram realizuje funkcje wy- prototypu zegara okazało si�, łe jach: standardowej i specjalnej,
świetlania aktualnego czasu: siła światła wyświetlaczy jest tak przeznaczonej do obsługi dzwon-
duła, łe w ciemnym pomieszcze- k�w lekcyjnych w szkołach. Pro-
Sub Displaytime niu była dokuczliwa i przykra dla gramy i spos�b ich obsługi r�łnią
I2csend 112,M oczu. Dlatego teł zegar został si� minimalnie od siebie. Zasad-
I2csend 114,H wyposałony w układ automatycz- nicza r�łniąca polega na tym, łe
End Sub nego dostosowywania jasności wy- w wersji specjalnej mołna zapro-
świetlaczy do warunk�w panują- gramowaĘ do 40 alarm�w, kałdy
W przypadku odebrania komen- cych w pomieszczeniu. Jako czuj- o czasie trwania 10 sekund. Do
dy o wartości 41 program przecho- nik siły światła w otoczeniu za- kit�w b�dą dołączane do wyboru
dzi do podprogramu ustawiania stosowany został fotorezystor FR1. dwie wersje zaprogramowanych
aktualnie wyświetlanych danych. Interesujące jest, w jaki spos�b procesor�w, a kody �r�dłowe i pli-
Nowe wartości podawane są z kla- procesor dokonuje pomiaru rezys- ki binarne zostaną umieszczone
wiatury numerycznej pilota, a pro- tancji czujnika. Umołliwia to spe- na stronie www.ep.com.pl w dzia-
gram posiada zabezpieczenia przed cjalne polecenie j�zyka MCS BA- le Download.
Elektronika Praktyczna 10/2000
34
Zegar szkolny sterowany pilotem
Minipilot został zbudowany Montał pilota
z wykorzystaniem popularnej (sto- Na rys. 4 zostało po-
sowanej takłe w uniwersalnym pi- kazane rozmieszczenie
locie AVT-849) i, co bardzo wał- element�w pilota na płyt-
ne, relatywnie taniej kostki typu ce obwodu drukowanego
HT6230 produkcji firmy Holtek. wykonanego na laminacie
Kostki Holteka mają liczne zalety, dwustronnym z metaliza-
ale i jedną wad�: są niekiedy cją. Na tym samym rysun-
trudno dost�pne. Na szcz�ście ku widoczne są jeszcze
HT6230 posiada liczne zamienni- dwie płytki, kt�re mogą
ki, o niewiele wi�kszej cenie za- posłułyĘ jako cz�ści skła-
kupu. dowe prostej, ale w miar�
estetycznej obudowy.
Montał i uruchomienie Montał rozpoczniemy
(moduł zegara) od najtrudniejszej jego
Na rys. 3 pokazano rozmiesz- cz�ści: wlutowania układu
czenie element�w na płytce ob- SMD i jest to jedyna czyn-
wodu drukowanego zegara, wyko- nośĘ, kt�ra mołe sprawiĘ
nanej na laminacie dwustronnym pewne trudności począt-
z metalizacją. Nie mog� tym ra- kującym konstruktorom.
zem lakonicznie stwierdziĘ, łe Absolutnie nieodzownym
montał układu wykonujemy typo- warunkiem jej prawidło-
wo, poniewał montał zegara b�- wego wykonania jest po-
dzie przeprowadzany w spos�b siadanie lutownicy wyso-
znacznie odbiegający od przyj�- kiej klasy, najlepiej spe-
tych reguł. Pami�tajmy, łe wy- cjalnie przeznaczonej do
świetlacz LED, odbiornik pod- lutowania element�w
czerwieni i fotorezystor lutujemy SMD. Układ scalony nale-
w ostatniej fazie montału, od ły najpierw przykleiĘ do
strony (umownie) ściełek! powierzchni płytki, ukła-
Najpierw wlutowujemy w płyt- dając go tak, aby wszys-
k� elementy o najmniejszych ga- tkie wyprowadzenia zna-
barytach, a nast�pnie podstawki lazły si� dokładnie po-
pod układy scalone, tranzystory, środku przeznaczonych dla
kwarce i inne drobne elementy. nich p�l lutowniczych. Do
Po zako�czeniu tego etapu mon- klejenia nie naleły uły-
tału kilkukrotnie sprawdzamy je- waĘ kleju szybkoschnące-
go poprawnośĘ, pami�tając, łe po go w rodzaju SUPER
wlutowaniu wyświetlaczy jaka- GLUE, ale wyłącznie kleje
kolwiek korekta montału po- wolno wiąłące, nawet
przednio wlutowanych elemen- zwyczajny klej biurowy
t�w b�dzie praktycznie niemołli- lub małą kropelk� kleju
wa. Nast�pnie lutujemy wyświet- DISTAL lub POXIPOL. Po
lacze i pozostałe elementy moco- zaschni�ciu kleju dobrze
wane od umownej strony ściełek. oczyszczoną lutownicą lu-
Bateryjka awaryjnego zasilania tujemy wyprowadzenia
RTC powinna zostaĘ zamocowana układu, stosując minimal-
na płytce za pomocą spr�łystych ne, śladowe ilości cyny.
styk�w, b�dących jednocześnie Z doświadczenia wiem
uchwytami mocującymi. Jednak jednak, łe nie wszystkim
jełeli zastosujemy bateri� alkalicz- z Was uda si� wlutowaĘ
ną dobrej jakości, kt�ra powinna układ SMD za �pierwszym
wystarczyĘ na kilka lat eksploa- podejściem�. Co zrobiĘ, je-
tacji zegara, to mołemy ją po łeli w pewnym momencie
prostu przylutowaĘ do płytki za zbyt wielka kropelka cyny
pomocą dw�ch kr�tkich odcink�w połączy ze sobą dwa wy-
srebrzanki. prowadzenia układu scalo-
Zegar powinien byĘ zasilany nego? Po pierwsze, nie Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na
napi�ciem stałym o wartości ok. naleły wpadaĘ w panik� płytce drukowanej zegara.
12VDC. Ze wzgl�du na znaczny i nie starĘ si� usunąĘ nad-
pob�r prądu przez wyświetlacze, miaru cyny �grzebiąc� w płytce nia kolejnych zwarĘ. Polecam włas-
wydajnośĘ prądowa zasilacza nie lutownicą. Takie post�powanie je- ną, wypr�bowaną metod� usuwa-
powinna byĘ mniejsza nił dynie mołe pogorszyĘ sytuacj�, nia zwarĘ z element�w SMD, kt�rą
500mA. a nawet doprowadziĘ do powsta- na szcz�ście musz� stosowaĘ dośĘ
Elektronika Praktyczna 10/2000
35
Zegar szkolny sterowany pilotem
t�w dyskretnych, musimy przystą- Ustawianie alarmu, czyli bu-
WYKAZ ELEMENTÓW
piĘ do montału klawiatury. R�wne dzika takłe nie r�łni si� od
Zegar
wlutowanie w płytk� szesnastu kla- ustawiania godziny i daty. Jednak
Rezystory
wiszy nie zawsze b�dzie sprawą budzik ma dodatkową opcj�: ak-
FR1: fotorezystor
prostą i dlatego warto najpierw tywacj� i dezaktywacj� alarmu.
R1, R4..R31: 330&!
powkładaĘ ko�c�wki wszystkich Włączana jest ona naprzemiennie
R2, R3: 4,7k&! przycisk�w w przeznaczone na nie za pomocą kolejnych naciśni�Ę
Kondensatory otwory w punktach lutowniczych przycisku ALARM. Aktywacja bu-
i prowizorycznie złołyĘ ze sobą dzika sygnalizowana jest dwoma
C1, C2: 27pF
płytk� z elementami elektroniczny- błyskami wszystkich segment�w
C3, C11: 100�F
mi i płyt� czołową obudowy. Ca- wyświetlaczy, a dezaktywacja jed-
C4: 470�F
łośĘ zabezpieczamy przed przesu- nym błyskiem.
C5..C8, C12: 100nF
ni�ciem za pomocą kawałka taśmy W podobny spos�b uaktywnia-
C9: 33pF
izolacyjnej i lutujemy przyciski, ny jest timer. Po ustawieniu łą-
C10: 10�F
mając całkowitą pewnośĘ, łe zo- danego czas z zakresu do 99
Półprzewodniki
staną one zamocowane idealnie minut 59 sekund, timer włączany
DP1..DP4: wyświetlacz siedmioseg-
r�wno. jest ponownym naciśni�ciem przy-
mentowy LED SEA-23 KINGBRIGHT
cisku TIMER w pilocie. Podczas
D1, D2: 1N4148
Obsługa zegara pracy timera mołemy obserwowaĘ
IC1: zaprogramowany procesor
Bezpośrednio po pierwszym upływ zadanego czasu na wy-
AT89C4051
włączeniu zasilania układ RTC świetlaczach lub powr�ciĘ do wy-
IC2: PCF8583
rozpoczyna zliczanie czasu od świetlania czasu lub daty.
IC3, IC4: PCF8574A
zera tak, łe na wyświetlaczach Nie wspomniałem jeszcze o ro-
IC5..IC8: 74LS247
ukałą si� prawdopodobnie: go- li przycisku SEC w pilocie. Jego
IC9: TFMS5360
dzina 00, minuta 00. Zatem naciśni�cie powoduje przejście ze-
IC10: 7805
pierwszą czynnością, jaką b�- gara w tryb wyświetlania minut
T1, T2: BC548
dziemy musieli wykonaĘ b�dzie i sekund.
Różne
ustawienie czasu i daty. Naciska- Zbigniew Raabe, AVT
BT1: bateryjka 1,5V
my zatem przycisk SET, co spo- [e-mail]
CON1: ARK2 woduje wygaszenie wyświetlaczy
Q1: rezonator kwarcowy 32768Hz i przejście układu do oczekiwa- Kod �r�dłowy do projektu szkol-
nia na podanie godziny i minuty nego zegara jest dost�pny w Inter-
Q2: rezonator kwarcowy
11,0592MHz aktualnego czasu. Dane wprowa- necie pod adresem www.ep.com.pl
dzamy z klawiatury numerycznej oraz na płycie CD-EP10/2000.
pilota, najpierw podając godzin�,
Pilot
a nast�pnie minut� aktualnego Wzory płytek drukowanych w for-
Rezystory
czasu. Wprowadzenie bł�dnych macie PDF są dost�pne w Internecie
R1: 6,8k&!
danych (np. godzina 25) sygna- pod adresem: http://www.ep.com.pl/
R2: 560&!
lizowane jest pi�cioma błyskami pcb.html oraz na płycie CD-EP10/
R3: 10&!
wszystkich segment�w wyświet- 2000 w katalogu PCB.
Kondensatory
laczy, po czym dane musimy
C1: 100nF
wprowadziĘ powt�rnie. Po wpro-
Półprzewodniki
wadzeniu poprawnej wartości
D1: dioda IRED
minut licznik sekund jest zero-
IC1: HT6230 lub odpowiednik
wany, a zegar powraca do nor-
T1: BC548
malnej pracy. W związku z tym
Różne
wartośĘ minut najlepiej podaĘ �z
S1..S16: przycisk microswitch
wyprzedzeniem� wprowadzając
Q1: rezonator ceramiczny 429kHz
wartośĘ pojedynczych minut do-
kładnie w momencie osiągni�cia
rzadko. Potrzebne nam b�dą ma- przez zegar wzorcowy ustawio-
le�kie (ale naprawd� male�kie!) nej na naszym zegarze godziny
kawałeczki kalafonii. Taki okru- i minuty.
szek kładziemy w miejscu, w kt�- W identyczny spos�b jak czas
rym powstało zwarcie i całośĘ pod- ustawiamy na zegarze dat�, z tym
grzewamy lutownicą. W momencie łe tym razem sekundnik nie jest
kiedy cyna stopi si� i nabierze zerowany. Niestety, prosty i tani
połysku, strząsamy ją energicznym RTC zastosowany w naszym zega-
ruchem z płytki. Szybkie wykona- rze �nie radzi� sobie z datami
nie tych czynności zawsze pozwa- powyłej roku 2000, traktując rok
lało mi na pozbycie si� nadmiaru 2000 jako 1900. W związku z tym
lutowia i usuni�cie zwarcia. konieczne b�dzie dokonywanie ko-
Po wlutowaniu w płytk� pilota rekty dnia miesiąca w latach prze-
Rys. 4. Rozmieszczenie elementów
układu SMD i nielicznych elemen- st�pnych.
na płytce drukowanej pilota.
Elektronika Praktyczna 10/2000
36