35_38.PDF

Zegar z kalendarzem zasilany bateryjnie

P R O J E K T Y

Zegar z kalendarzem

zasilany bateryjnie

AVT−5048

PoúrÛd projektÛw

publikowanych w†EP, projekty

zegarÛw ciesz¹ siÍ szczegÛlnie

duøym zainteresowaniem.

Interesuj¹ siÍ nimi

elektronicy, zarÛwno

amatorzy jak

i†profesjonaliúci.

Z†naszych doúwiadczeÒ

wynika, øe kaødy

elektronik prÛbuje

zbudowaÊ swÛj

w³asny zegar

mikroprocesorowy, tak

jak niegdyú marzeniem

elektronika by³o samodzielne

zbudowanie odbiornika

radiowego.

Możliwości zegara

Chociaø budowa

i†dzia³anie uk³adÛw zegaro-

wych jest podobne, to w†rÛø-

nych czasopismach dla elektro-

nikÛw pojawiaj¹ siÍ coraz to

nowsze opracowania takich uk³a-

dÛw. WúrÛd nich moøna wyrÛøniÊ

dwie grupy rÛøni¹ce siÍ miÍdzy

sob¹ sposobem wyúwietlania in-

formacji.

Zegary z†7-segmentowymi wy-

úwietlaczami LED zapewniaj¹ dob-

r¹ widocznoúÊ zarÛwno w†dzieÒ

jak i†w†nocy. Na wyúwietlaczach

takich moøna wyúwietlaÊ tylko

cyfry, nie ma wiÍc moøliwoúci

umieszczania dodatkowych infor-

macji pomocnych podczas progra-

mowania, co przy wielu wbudo-

wanych funkcjach wymaga od

uøytkownika znajomoúci ìsposo-

buî programowania. Dodatkow¹

wad¹ tych wyúwietlaczy jest duøy

pobÛr pr¹du. Takie zegary s¹

przystosowane do pracy wy³¹cz-

nie przy zasilaniu sieciowym.

Drug¹ grupÍ stanowi¹ zegary

z†alfanumerycznymi wyúwietlacza-

mi LCD, ktÛre maj¹ o†wiele wiÍk-

sze moøliwoúci w†porÛwnaniu

z†wyúwietlaczami LED. Przy za-

stosowaniu tych wyúwietlaczy

moøna budowaÊ zegary o†wielu

funkcjach, a†przy tym ³atwych

w†obs³udze. DziÍki moøliwoúci

stosowania tekstowego menu, usta-

wianie parametrÛw nie wymaga

od uøytkownika znajomoúci

wszystkich funkcji urz¹dzenia,

programowanie odbywa siÍ we-

d³ug opcji menu. Maj¹c do dys-

pozycji szesnaúcie lub wiÍcej zna-

kÛw moøna budowaÊ uk³ady, ktÛ-

rych obs³uga jest ìprzyjaznaî dla

uøytkownika. Wyúwietlacze LCD

pobieraj¹ znikomo ma³y pr¹d,

wiÍc nadaj¹ siÍ rÛwnieø do sto-

sowania w†urz¹dzeniach przenoú-

nych. PoúrÛd wielu zalet maj¹

jedn¹ wadÍ, a†mianowicie s³ab¹

czytelnoúÊ przy wiÍkszych odleg-

Odmierzanie czasu wraz z datą

Samoczynne uwzględnianie lat przestępnych

Obsługa za pomocą dwóch przycisków

Zasilanie bateryjne (2x1,5V)

Niski pobór prądu (typ. 850 µ

Dwa formaty wyświetlania czasu

(z widocznymi sekundami lub latami)

Elektronika Praktyczna 2/2002

Zegar z kalendarzem zasilany bateryjnie

Rys. 1. Schemat elektryczny zegara.

³oúciach oraz s¹ nieczytelne w

ciemnoúci. Moøna oczywiúcie za-

stosowaÊ wyúwietlacze z†pod-

úwietlaniem, ale zwiÍkszy to po-

bÛr pr¹du. Tak wiÍc decyzjÍ

o†zastosowanym wyúwietlaczu na-

leøy podj¹Ê bior¹c pod uwagÍ

stopieÒ z³oøonoúci urz¹dzenia oraz

warunki jego pracy.

W†zegarze przedstawionym

w†artykule, pomimo øe nie ma on

zbyt wielu funkcji, zastosowano

alfanumeryczny wyúwietlacz LCD,

co umoøliwi³o wykonanie zegara

zasilanego bateryjnie. DziÍki za-

stosowaniu procesora firmy Mic-

rochip, ktÛry moøe pracowaÊ juø

przy napiÍciu zasilania 2V, moø-

liwe by³o zastosowanie do zasi-

lania dwÛch baterii 1,5V. Ca³ko-

wity pobÛr pr¹du wynosi ok.

850

dÛw scalonych, wyúwietlacza i†kil-

ku elementÛw dyskretnych.

Najwaøniejszym elementem

urz¹dzenia jest mikrokontroler fir-

my Microchip PIC16F84A. Zinteg-

rowano w†nim pamiÍci programu

typu FLASH (1kB), pamiÍÊ RAM

o†pojemnoúci 68 bajtÛw oraz 64

bajtÛw pamiÍci EEPROM. BudowÍ

wewnÍtrzn¹ mikrokontrolera

przedstawiono na rys. 2 .

Na pierwszy rzut oka wydaje

siÍ, øe 1kB pamiÍci programu nie

pozwala na napisanie zbyt rozbu-

dowanego programu, ale porÛw-

nuj¹c ìzuøycieî pamiÍci przez

List. 1. Procedura inicjalizacji timera oraz preskalera.

;******************************************************************************

;Inicjalizacja timera i preskalera do pracy i odliczania czasu dla zegara 32,768

;przerwanie następuje co 1s cykl zegarowy wynosi ok. 12uS

;******************************************************************************

ZEGAR_INIT

bsf STATUS,RP0 ;ustaw bank1

bcf OPTION_REG,T0CS ;taktowany z wewnętrznego zegara fXtal/4

bcf OPTION_REG,PSA

;preskaler podłączony do timera T0

bcf OPTION_REG,PS0

;preskaler 1/32

bcf OPTION_REG,PS1

;TIMER0 liczy od 0 do 255

bsf OPTION_REG,PS2

;przy obsłudze przerwanie

bcf STATUS,RP0

;nie trzeba ustawiać początkowej wartości Timera

;należy tylko wyzerować wskaźnik przerwania od T0

clrf SECONDS

;początkowe wartości sekund =00

movlw d'0'

;minuty = 0

movwf MINUTES

movlw d'0'

;godziny = 0

movwf HOURS

movlw d'1'

;dni = 1

movwf DAYS

movlw d'1'

;miesiąc =1

movwf MONTHS

movlw D'1'

;rok = 01

movwf YEARS

clrf INTCON

Opis uk³adu

Na rys. 1 przedstawiono sche-

mat elektryczny zegara, ktÛry zbu-

dowano z†zaledwie dwÛch uk³a-

;zablokuj wszystkie przerwania

clrf TMR0

;zeruj timer0

BSF INTCON,T0IE

;odblokuj przerwanie od T0

BSF INTCON,GIE

;odblokuj przerwania

bcf STATUS,RP0

;ustaw bank0

return

;***************************************************************

Elektronika Praktyczna 2/2002

Zegar z kalendarzem zasilany bateryjnie

List.2. Procedura obsługi

przerwania od timera,

;********************************************

; Obsługa przerwania od Timera

;********************************************

int_

movwf w_temp ;zapisz W do bufora

movf STATUS,w ;zapisz STATUS do bufora

movwf st_temp

bcf STATUS,RP0 ;ustaw bank0

bcf INTCON,T0IF ;zeruj flagę przerwania od T0

comf dwukropek ;zmień stan bajtu na przeciwny

call RTC ;skok do licznika czasu

movf st_temp,w ;przepisz bufor do rejestru W

movwf STATUS ;przepisz bufor do rejestru

movf w_temp,w ;STATUS

retfie ;powrót z przerwania

;********************************************

Rys. 2. Budowa wewnętrzna procesora PIC16F84A.

ra. Przy czÍstotliwoúci kwarcu

rÛwnej 32,768kHz do odliczenia 1

sekundy naleøy zliczyÊ 32768 im-

pulsÛw. Przy odpowiednim skon-

figurowaniu przerwanie od timera

nastÍpuje dok³adnie co 1†sekundÍ.

Wartoúci pocz¹tkowe timera i†pre-

skalera obliczamy nastÍpuj¹co: 1s

= 32768 cykli, 256 cykli (Timer)

x 32 cykle (preskaler) x 4†cykle

(fosc/4) = 32768.

Na list. 2 przedstawiono pro-

cedurÍ obs³ugi przerwania. W†tym

podprogramie nastÍpuje zerowa-

nie flagi przerwania od timera.

Wyzerowanie tej flagi informuje

procesor, øe przerwanie zosta³o

obs³uøone i†pozwala na wykrycie

kolejnego przerwania. NastÍpnie

nastÍpuje skok do podprogramu

zwiÍkszaj¹cego odliczany czas. Po-

niewaø timer pracuje przy swojej

pe³nej pojemnoúci, nie ma potrze-

by ustawiania wartoúci pocz¹tko-

wej, gdyø powinna ona wyno-

siÊ†0, a†w†czasie obs³ugi przerwa-

nia taka wartoúÊ juø jest w†rejes-

trze timera.

A przy napiÍciu 2V

i†czÍstotliwoúci zegara 32kHz)

moøna by³o zbudowaÊ zegar za-

silany wy³¹cznie bateryjnie. Po-

niewaø oprÛcz napiÍcia zasilaj¹-

cego o†wartoúci ok. 3V do za-

silania wyúwietlacza LCD wyma-

gane jest jeszcze napiÍcie ujemne

(regulacje kontrastu), zdecydowa-

³em siÍ zastosowaÊ przetwornicÍ

DC/DC wytwarzaj¹c¹ ujemne na-

piÍcie zasilania LCD. DziÍki temu

ca³y uk³ad jest zasilany z†dwÛch

baterii typu R6.

Jako przetwornicÍ napiÍcia za-

stosowano popularny uk³ad

ICL7660. W†przedstawionym

uk³adzie procesor oraz wyúwiet-

lacz LCD s¹ zasilane napiÍciem

3V, a†wyprowadzenie regulacji

kontrastu napiÍciem -3V genero-

wanym przez uk³ad US2. W†tej

konfiguracji zegar moøe praco-

waÊ juø od napiÍcia zasilaj¹cego

wynosz¹cego oko³o 2V. Ca³y

uk³ad w†czasie pracy pobiera

pr¹d o†natÍøeniu zaledwie

850

DziÍki moøliwoúciom jakie ofe-

ruje wewnÍtrzny oscylator proce-

sora by³o moøliwe zastosowanie

rezonatora kwarcowego o†czÍstot-

liwoúci 32,768kHz. WewnÍtrzny

oscylator dodatkowo moøe wspÛ³-

pracowaÊ ze standardowym rezo-

natorem (typowo 4MHz) oraz

z†uk³adem typu RC, stosowanym

w†sytuacji, gdy nie jest konieczna

duøa stabilnoúÊ oraz dok³adnoúÊ

czÍstotliwoúci. Zastosowanie czÍs-

totliwoúci rezonatora rÛwnej

32kHz znacznie uproúci³o proce-

durÍ odliczania czasu. Do odlicza-

nia czasu zosta³ wykorzystany

wewnÍtrzny timer uk³adu US1.

Jego budowÍ przedstawia rys. 3 .

Jest to 8-bitowy licznik, ktÛry

w†po³¹czeniu z†wewnÍtrznym pre-

skalerem moøe zliczaÊ do wartoú-

ci 65536, zarÛwno z†wewnÍtrzne-

go oscylatora jak i†z†zewnÍtrzne-

go. Na list. 1 pokazano procedurÍ

inicjalizacji timera oraz preskale-

Obs³uga zegara

Do obs³ugi zegara przewidzia-

no tylko dwa przyciski. W†celu

ustawienia czasu naleøy nacisn¹Ê

i†przytrzymaÊ przycisk SW2 - po

oko³o 4†sekundach zegar przejdzie

do trybu programowania. Na wy-

úwietlaczu bÍdzie widoczny na-

pis:

gg:mm DD-MM-01

A, co przy zastosowanych

bateriach wystarczy na kilkumie-

siÍczn¹ pracÍ.

Rys. 3. Budowa wewnętrzna timera.

Elektronika Praktyczna 2/2002

programy pisane dla procesorÛw

z†rodziny 51, kod wynikowy dla

procesorÛw PIC moøe byÊ nawet

o†po³owÍ krÛtszy.

DziÍki bardzo niskiemu napiÍ-

ciu pracy mikrokontrolera oraz

znikomo ma³emu pr¹dowi zasila-

nia (ok. 15

Zegar z kalendarzem zasilany bateryjnie

Opis literowy wskazuje format

wprowadzania danych. Przycis-

kiem SW1 zwiÍkszamy wskazywa-

n¹ wartoúÊ, a†przyciskiem SW2

przechodzimy do ustawiania ko-

lejnego parametru. Parametr aktu-

alnie ustawiany jest podkreúlony.

Wprowadzanie zaczynamy od ro-

ku, nastÍpnie miesi¹c, dzieÒ, go-

dziny, minuty. Taka kolejnoúÊ

pozwoli prawid³owo ustawiÊ

dzieÒ miesi¹ca, bez zastanawiania

siÍ ile ma dni. Program na pod-

stawie roku i†miesi¹ca przyjmie

odpowiedni¹ liczbÍ dni w†danym

miesi¹cu. Nie jest wiÍc moøliwe

wprowadzenie np. daty 29 luty

2001, gdyø w†tym roku miesi¹c

luty ma 28 dni, ale juø w†roku

2004 (rok przestÍpny) zegar umoø-

liwi wprowadzenie liczby 29. Po

wprowadzeniu daty i†godziny na-

ciskamy przycisk SW2 i†wycho-

dzimy z†trybu programowania -

zegar wskazuje aktualny czas. Przy

pierwszym uruchomieniu zegara

czas jest wyúwietlany w†nastÍpu-

j¹cym formacie:

gg:mm:ss MM-DD

przyk³adowo

12:47:30 12-10

Domyúlnie na wyúwietlaczu s¹

wyúwietlane sekundy. Jeøeli ko-

nieczne jest wyúwietlenie roku,

naleøy nacisn¹Ê przycisk SW1 na

oko³o 4sekundy. Teraz format wy-

úwietlanych danych zmieni siÍ na:

gg:mm MM-DD-RR

przyk³adowo

12:47 12-10-01

Zamiast sekund zostanie wy-

úwietlony rok, a†dwukropek po-

miÍdzy godzin¹ a†minutami bÍ-

dzie pulsowa³ w†miarÍ up³ywu

czasu.

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1, R2: 47k

R3: 10k

− potencjometr

miniaturowy

Kondensatory

C1: 100nF

C2, C3, C4:10µF/16V

C5, C6: 33pF

Półprzewodniki

D1: 1N4004

D2: 1N4148

US1: PIC16F84A zaprogramowany

US2: ICL7660

Różne

LCD: wyświetlacz 16*1a

SW1, SW2: mikrowłączniki

X: kwarc 32,768kHz (zegarkowy)

CON: ARK2(3,5mm)

GOLDPIN 1*16

sta³y dopasowane do wymiarÛw

wyúwietlacza, tak aby moøna by³o

z³¹cze wyúwietlacza przylutowaÊ

bezpoúrednio do p³ytki. Wyúwiet-

lacz montujemy od strony úcieøek,

dlatego wczeúniej naleøy dok³ad-

nie sprawdziÊ poprawnoúÊ mon-

taøu wszystkich elementÛw. Po

zmontowaniu uk³adu do z³¹cza

CON do³¹czamy zasilanie. Naleøy

zwrÛciÊ uwagÍ na polaryzacjÍ,

gdyø b³Ídne pod³¹czenie zasilania

nie spowoduje wprawdzie uszko-

dzenia zegara, ale powstanie zwar-

cie. Pr¹d pop³ynie poprzez diodÍ

zabezpieczaj¹c¹ D1 i†nast¹pi roz-

³adowanie baterii. Jeøeli pod³¹czy-

my zasilanie, to pozostaje nam

jeszcze wyregulowaÊ kontrast wy-

úwietlacza. Po tej czynnoúci zegar

jest gotowy do pracy.

Krzysztof P³awsiuk, AVT

krzysztof.plawsiuk@ep.com.pl

Montaø i†uruchomienie

Schemat montaøowy p³ytki

drukowanej pokazano na rys. 4 .

Montaø zaczynamy od rezystorÛw,

nastÍpnie montujemy podstawki

pod uk³ady scalone, a†na koÒcu

kondensatory. Wymiary p³ytki zo-

Wzory p³ytek drukowanych w for-

macie PDF s¹ dostÍpne w Internecie

pod adresem: http://www.ep.com.pl/

?pdf/luty02.htm oraz na p³ycie

CD-EP02/2002B w katalogu PCB .

Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.

Elektronika Praktyczna 2/2002

P: 10k

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: