zegar mikroprocesorowy.pdf

Projekty AVT

H HH

Mój

pierwszy

zegar

mikroprocesorowy

2488

Do czego to służy prezentowany układ?

Powyższe pytanie jest chyba nieco reto−

ryczne, przecież każdy wie, do czego służy

zegarek: do wskazywania aktualnego czasu.

Jednak możliwości urządzenia, które za

chwilę opiszemy wykraczają ponad możli−

wości przeciętnego zegarka, a w każdym ra−

zie ponad możliwości zegarków prezento−

wanych jak dotąd w EdW. Nasz nowy zega−

rek, zbudowany z wykorzystaniem zaledwie

jednego układu scalonego − procesora typu

AT89C4051 posiada następujące funkcje:

− Wskazywanie bieżącego czasu w formacie:

godziny/minuty/sekundy

− Wskazywanie aktualnej daty w formacie:

dzień miesiąca: miesiąc

− Budzik działający w cyklu dobowym.

− Ustawianie aktualnego czasu

− Ustawianie aktualnej daty

− Ustawianie czasu budzenia

− Włączanie i wyłączanie budzika

− Wprowadzanie korekty czasu wyrównują−

cej niedokładności spowodowane zastosowa−

niem taniego, popularnego rezonatora kwar−

cowego

− Pomiar temperatury w zakresie od − 20 do

+100 stopni Celsjusza dokonywany za pomo−

cą cyfrowego termometru DS1820

− Możliwość sterowania wyświetlaczy sied−

miosegmentowych LED o wysokości 57mm.

Nie są to może parametry zbyt imponują−

ce, ale jak na tak małe i proste urządzenie

całkowicie wystarczające. Zegary elektro−

niczne należą do grupy urządzeń najchętniej

budowanych przez hobbystów elektroników.

Ja także bardzo lubię projektować i wykony−

wać układy takich zegarów i dlatego opisy−

wane urządzenie jest pierwszym, ale nie

ostatnim zegarem zbudowanym w technice

mikroprocesorowej, który zostanie opisany

na łamach EdW.

Wracajmy jednak do opisywanej kon−

strukcji, która jest układem przeznaczonym

głównie dla początkujących konstruktorów,

możliwym do wykonania podczas wolnego

popołudnia. Chciałby jeszcze tylko awansem

odpowiedzieć na pewne głosy krytyki,

z którymi być może spotka się opracowany

przeze mnie zegarek.

Wyświetlacze alfanumeryczne LCD mają

same zalety i tylko dwie wady: mały wymiar

wyświetlanych znaków i ich słabą czytelność

przy zmiennych warunkach oświetlenia. Ta

wada może być powodem słusznej krytyki

układu, którego wskazania będą widoczne

tylko z niewielkiej odległości i przy dobrym

oświetleniu. Na tę krytykę mogę odpowie−

dzieć dwoma stwierdzeniami:

− nasz zegarek jest urządzeniem przeznaczo−

nym do pracy na biurku lub nocnym stoliku

gdzie małe wymiary cyferek nie powinny

być szczególnie uciążliwe. Można także za−

stosować wyświetlacz z podświetlaniem.

Bez jakichkolwiek przeróbek można do

naszego zegara dołączyć.... wyświetlacze

LED o wysokości aż 57mm! Takie rozwiąza−

nie pozwoli na zastosowanie układu w roli

zegara tablicowego, widocznego nawet z od−

ległości kilkudziesięciu metrów!

się za chwilę, podczas analizy programu steru−

jącego zegarem. Bierzmy się zatem do pisania

programu dla naszego zegarka.

Co właściwie mamy wykonać? Czy coś

zupełnie nowego, co pojawiło się na świecie

z nastaniem ery elektroniki? Bynajmniej,

nasz zegar będzie się składał, podobnie jak

zegary mechaniczne, z wielu kółek zębatych,

które zazębiając się o siebie i obracając

z ustaloną prędkością, wskazują nam aktual−

ny czas. Patrząc na program sterujący pracą

naszego czasomierza, nie zobaczymy nicze−

go innego, niż to, co widział Ludwik XVI,

zaglądając w głąb swoich ukochanych zega−

rów. Zrealizujemy metodami elektroniczny−

mi to samo, co mechanicy tworzyli już od se−

tek lat metodami klasycznymi.

Co jest podstawą konstrukcji każdego ze−

gara mechanicznego? Zwykle takie malutkie

kółeczko, nazywało się chyba balans albo ja−

koś podobnie. To ono decydowało o precyzji

zegara, taktując ze stałą częstotliwością jego

mechanizm. Właściwie to kółko było jakby

okrągłym wahadełkiem, ale istotne jest tylko

to, że posiadało małe ząbki, które napędzały

większe kółeczko − sekundnik. Taki właśnie

balans, wahadło decydujące o precyzji nasze−

go zegara musimy teraz sobie zaprojektować,

wykorzystując do tego celu nowo poznany

składnik każdego systemu mikroprocesoro−

wego − timer.

Ponieważ balans naszego zegarka ma pra−

cować nieustannie, niezależnie od innych

czynności wykonywanych przez procesor,

najlepiej byłoby wykorzystać do jego budo−

wy timer pracujący w trybie 2 − AUTORE−

LOAD. Niestety, napotykamy tu na pewne

ograniczenie wynikające z zasady pracy ti−

mera w tym trybie: maksymalną wartość

liczby, którą możemy załadować do timera,

równą 255. Taki balans kręciłby się z zawrot−

ną prędkością, przerwania następowałyby

jedno po drugim, co mogłoby niejednokrot−

nie spowolnić inne funkcje wykonywane

Opis układu

Schemat elektryczny proponowanego układu

zegarka został pokazany na rysunku 1. Ko−

mentowanie tak prostego hardware'u nie mia−

łoby chyba większego sensu. Wystarczy

stwierdzić, że do wyświetlania danych został

zastosowany standardowy wyświetlacz alfa−

numeryczny LCD 16*1, element dobrze zna−

ny Czytelnikom EdW, a w szczególności

Uczestnikom i Sympatykom kursu BASCOM

College. Do sterowania pracą zegara wyko−

rzystane będą cztery przyciski S1 ... S4, a mi−

niaturowy przekaźniczek RL1 może posłużyć

do włączania i wyłączania urządzeń peryferyj−

nych służących jako sygnalizatory budzika.

Ogromne znaczenia ma zainstalowanie w sy−

stemie dwóch magistrali transmisji danych:

1WIRE i I 2 C. O ich użyteczności przekonamy

Elektronika dla Wszystkich

Projekty AVT

przez procesor. Zrezygnujmy zatem z propo−

nowanego trybu i zastosujmy tryb 1 pracy ti−

mera, z programowym ładowaniem i urucha−

mianiem timera.

A zatem Timer0 procesora musi być skon−

figurowany w następujący sposób:

tycznie! Nie zapominajmy bowiem, że na za−

trzymanie, przeładowanie i ponowne urucho−

mienie timera procesor potrzebuje także tro−

chę czasu. Z obliczeń i z doświadczeń prze−

prowadzonych w symulacji programowej wy−

nika, że na te operacje procesor "zużyje" aż

54 takty zegarowe. A zatem liczba ładowana

do rejestrów timera musi wynosić 4150.

Każde wystąpienie przerwania pochodzą−

cego z Timera1 powoduje skok programu do

procedury zawartej w podprogramie obsługi

przerwania TIMER0_INT, pokazanej na li−

stingu 1 . Jest to najważniejsza część progra−

mu obsługującego nasz zegar, w której reali−

zowane są wszystkie funkcje związane z od−

liczaniem sekund, minut, godzin, dni i mie−

sięcy. Z premedytacją zrezygnowałem ze zli−

czania lat: można przecież nie wiedzieć,

która jest godzina, można zapomnieć jaki

mamy dzień miesiąca czy nawet miesiąc, ale

rok? Byłby to z pewnością szczyt roztargnie−

nia, wart uwiecznienia w księdze Guinnessa!

Rezygnacja ze zliczania lat pociągnęła za so−

bą jedną, drobną niedogodność: program nie

jest w stanie rozpoznać lat przestępnych. Jed−

nak nie sądzę, aby skorygowanie wartości

dnia miesiąca raz na cztery lata było dla ko−

gokolwiek zbyt fatygujące!

Mam nadzieję, że podprogramy pokazane

na listingu 1 i 2 , realizujące najważniejsze

funkcje naszego zegara są całkowicie zrozu−

miałe dla Czytelników i że wyjaśnienia może

wymagać jedynie funkcja korekty czasu, do−

konywanej automatycznie raz na dobę.

Do stabilizacji pracy wewnętrznego oscy−

latora procesora 89C4051 wykorzystany zo−

stał popularny i tani rezonator kwarcowy

11.0659200MHz. Popularny i tani może nie−

kiedy oznaczać: "nie najwyższej jakości"

i tak właśnie jest niejednokrotnie w praktyce.

Rozrzut parametrów tych oscylatorów jest

dość znaczny, co powoduje odchyłki wska−

zywanego czasu od czasu wzorcowego do−

chodzące niekiedy nawet do kilku − kilkuna−

stu sekund na dobę. W roku 2001 trudno po−

godzić się z taką "precyzją" i należy znaleźć

jakieś rozwiązanie dające naszemu zegarowi

cechy morskiego chronometru.

Config Timer0 = Timer , Gate = Internal , Mode = 1

On Timer0 Timer0_int

Wewnętrzny oscylator procesora pracuje

z częstotliwością 11059200Hz, co wynika

z zastosowania taniego i popularnego rezona−

tora kwarcowego o tej właśnie częstotliwości

rezonansowej. Pamiętajmy jednak, że czę−

stotliwość ta jest wewnętrznie dzielona przez

12 i dopiero potem używana jako zegar ma−

szynowy procesora. A zatem realna częstotli−

wość taktowania procesora wynosi

11059200/12 = 921600Hz.

Liczba ta znacznie przekracza pojemność

zastosowanego timera, który wobec tego zo−

stanie zmuszony do kilkukrotnego zliczania

w ciągu sekundy. Następnym krokiem będzie

zatem znalezienie jak największej liczby,

która musi spełnić następujące warunki:

− być mniejszą lub równą 65536

− wynik dzielenia 921600 przez tę liczbę mu−

si być liczbą całkowitą.

Liczbą tą jest 15: 11059200/15 = 61440,

czyli że wykorzystywać będziemy prawie ca−

łą pojemność timera. W trybie 1 maksymalna

pojemność timera określona jest liczbą dwu−

bajtową i wynosi 65536. Wynika z tego, że

aby osiągnąć przepełnienie timera i wygene−

rowanie przerwania we właściwym czasie, ti−

mer musi za każdym razem rozpocząć zlicza−

nie od wartości 65536 − 61440 = 4096. Teore−

'Liistiing 1

Timer0_int:

Counter0 = 4150 'załaduj do rejestru timera1

wartość 4150

Start Timer0 'uruchom timer1

Incr Int_temp 'zwiększ o 1 zmienną pomoc−

niczą zliczającą kolejne przerwania

If Int_temp = 15 Then

'jeżeli zmienna pomocnicza

INT_TEMP przyjęła wartość 15 (zliczono 15 wystąpień

przerwania timera1), to:

Seconds_flag = 1 'zmienna pomocnicza

SECONDS_FLAG przyjmuje wartość 1 (patrz listing3)

Incr Seconds 'zwiększ o 1 wartość sekund

If Hours = 12 And Minutes = 0 And Seconds = 30

And Correction_flag = 1 Then

'jeżeli jest godzina 12:00:30,

a także zmienna CORRECTION_FLAG jest równa 1, to:

Seconds = Seconds + Seconds_correction

'dokonaj korekty wskazywanego

czasu

Correction_flag = 0

'po dokonaniu korekty ustaw

ponownie zmienną CORRECTION_FLAG na 0,

co pozwoli na dokonanie kolejnej korekty za

24 godziny

End If

'koniec warunku

Int_temp = 0 'zmienna pomocnicza zliczania

przerwań zostaje wyzerowana

If Seconds = 60 Then

'jeżeli wartość sekund zwiększyła

się do 60, to:

Seconds = 0 'wyzeruj wartość sekund, oraz

Incr Minutes 'zwiększ wartość minut

If Alarm_hour = Hours And Alarm_minute = Minutes

And Alarm_flag = 1 Then

'jeżeli aktualny czas jest zgodny

z czasem ustawionym dla budzika i jeżeli udzielone

zostało zezwolenie na włączenie sygnału budzenia

(zmienna ALARM_FLAG), to:

Set Rel : SET T1 'włącz przekaźnik alarmu

i tranzystor sterujący piezo (w konfiguracji

programu użyto REL ALIAS P1.0 i T1 ALIAS P3.4)

Rys. 1 Schemat ideowy

Elektronika dla Wszystkich

Projekty AVT

Else 'jeżeli powyższe warunki nie są

spełnione, to:

Reset Rel 'wyłącz przekaźnik alarmu

End If 'koniec warunku

If Minutes = 60 Then

'jeżeli wartość minut stała się

równa 60, to:

Minutes = 0 'wartość minut staje się równa

0, oraz:

Incr Hours 'zwiększa się wartość godzin

If Hours = 24 Then

'jeżeli wartość godzin stałą się

równa 24, to:

Hours = 0 'wartość godzin staje się równa

0, oraz:

ułamka sekundy na dobę niepotrzebnie zwięk−

szyłoby koszt wykonania zegara i dlatego zde−

cydowałem się na dość niekonwencjonalne

rozwiązanie, i ile wiem nie spotykane dotąd

w konstrukcjach zegarów. Wykorzystujemy tu

fakt, że błąd wskazań zegara "domowego",

pracującego w mniej więcej stałych warun−

kach termicznych jest raczej stały i nie zmie−

nia się w funkcji czasu. Te parę sekund na do−

bę możemy sobie "odpuścić", byleby błąd

wskazań nie kumulował się w miarę upływu

kolejnych dni. Temu właśnie służy funkcja ko−

rekty czasu, wykonywana raz na dobę, punk−

tualnie o godzinie 12:00:30. Do licznika se−

kund zostaje wtedy dodana lub odjęta ustalona

uprzednio doświadczalnie wartość z przedzia−

łu −20 ... +20 sekund. Większa wartość korek−

ty nie została przewidziana, ponieważ rezona−

tor kwarcowy dający odchyłki większe niż 20

sekund na dobę należy po prostu wyrzucić lub

zastosować w układzie, w którym precyzja ge−

neratora kwarcowego nie jest zbyt istotna.

Sposób wprowadzanie korekty czasy zo−

stał pokazany na listingu 5 .

Program obsługujący nasz zegar może

pracować w kilku, zmienianych za pomocą

klawiszy S1 i S4 pętlach programowych.

Wykonują one następujące funkcje:

− wyświetlanie aktualnego czasu

− wyświetlanie aktualnej daty

− wyświetlanie czasu budzenia

− ustawianie czasu i jego ewentualnej korekty

− ustawianie daty

− ustawianie czasu budzenia

− włączanie i wyłączanie budzika

− wyświetlanie aktualnej temperatury

Wszystkie te podprogramy są w istocie

bardzo podobne do siebie i dlatego też dla

przykładu omówimy tylko dwa z nich: wy−

świetlanie czasu i ustawianie czasu. Prezen−

towanie całego listingu programu w tym ar−

tykule nie miałoby większego sensu, tym

bardziej że jego wersja źródłowa została

umieszczona na stronie www.edw.com.pl .

Na listingu 3 został pokazany podprogram

realizujący funkcję wyświetlania aktualnego

czasu. Zasada jego działania została wyczerpu−

jąco opisana w komentarzach, a dodatkowego

wyjaśnienia wymaga jedynie cel wysyłania in−

formacji o aktualnym czasie na magistralę I 2 C.

Magistrala I 2 C, szczegółowo opisywana

w ramach kursu BASCOM COLLEGE, jest

jednym z najważniejszych "naczyń krwiono−

śnych" wielu systemów mikroprocesorowych.

Umożliwia ona dołączanie do systemu różnych

układów peryferyjnych, pełniących niejedno−

krotnie dość złożone funkcje, a sterowanych za

pośrednictwem tylko dwóch wyprowadzeń pro−

cesora. W przypadku naszego zegara magistrala

I 2 C umożliwia dołączenie do niego dwóch lub

trzech (jeżeli chcemy także wyświetlać sekun−

dy) modułów wyświetlaczy LED o znacznych

wymiarach. Są to moduły AVT−859, opisane

przez niżej podpisanego w numerze 8/00 Elek−

troniki Praktycznej. Zastosowanie takich wy−

świetlaczy, niestety relatywnie kosztownych,

o wysokości 57 mm, umożliwi obserwację

wskazań zegara z odległości do kilkudziesięciu

metrów i nawet w całkowitej ciemności.

'Liistiing 3

Sub Display_time

Cls 'wyczyść ekran wyświetlacza

Seconds_flag = 1

'zmienna pomocnicza

SECONDS_FLAG przyjmuje wartość 1, zezwalającą

na wyświetlenie na ekranie

aktualnego czasu

Incr Day 'zwiększ wartość dni

Correction_flag = 1

'udziel zezwolenia na korektę

czasu w rozpoczynającym się dniu

Call Days 'wezwij podprogram obliczający

dni w danym miesiącu (patrz listing 2)

Waitms 255 'zaczekaj 255 ms

If Seconds_flag = 1 Then

'jeżeli jest zezwolenie na

wyświetlenie czasu, to:

End If

'koniec warunku

Seconds_flag = 0

'anuluj zezwolenie aż do upływu

kolejnej sekundy (patrz listing 1)

Home 'ustaw kursor na początkowej pozycji

Lcd "Time: " 'wyświetl napis informacyjny

If Hours < 10 Then Lcd "0";

'jeżeli wartość godzin jest

mniejsza od 10, to wyświetl zero wiodące

Lcd Hours ; ":" ; 'wyświetl wartość godzin

If Minutes < 10 Then Lcd "0";

'jeżeli wartość minut jest mniejsza

od 10, to wyświetl zero wiodące

End If

'koniec warunku

End If

'koniec warunku

End If

'koniec warunku

Return

'koniec obsługi przerwania TIMER1

'Liistiing 2

Sub Days

If Day = 29 And Month = 2 Then

'jeżeli wartość dnia zmieniła się

na 29 dzień lutego, to:

Incr Month 'zwiększ wartość miesięcy

Day = 1 'dzień miesiąca staje się równy 1

End If 'koniec warunku

If Day = 31 Then 'jeżeli wartość dnia miesiąca

osiągnęła 31, to

Select Case Month 'w zależności od aktualnego

miesiąca wezwij podprogram zakończenia miesiąca:

Case 4 : Call Month_incr

Case 6 : Call Month_incr

Case 9 : Call Month_incr

Case 11 : Call Month_incr

End Select

End If 'koniec warunku

If Day = 32 Then 'jeżeli wartość dnia miesiąca

osiągnęła 32, to:

Select Case Month 'w zależności od aktualnego

miesiąca wezwij podprogram zakończenia miesiąca:

Case 1 : Call Month_incr

Case 3 : Call Month_incr

Case 5 : Call Month_incr

Case 7 : Call Month_incr

Case 8 : Call Month_incr

Case 10 : Call Month_incr

Case 12 : Call Month_incr

End Select

End If 'koniec warunku

If Month = 13 Then Month = 1

'jeżeli wartość miesiąca

osiągnęła 13, to wartość miesiąca staje się równa 1

End Sub

Sub Month_incr 'podprogram zakończenia miesiąca

Incr Month

Lcd Minutes ; ":" ;

'wyświetl wartość minut

If Seconds < 10 Then Lcd "0";

'jeżeli wartość sekund jest

mniejsza od 10, to wyświetl zero wiodące

Lcd Seconds 'wyświetl wartośc sekund

X = Makebcd(hours)

'przedstaw wartość godzin w

kodzie BCD

I2csend 112 , X

'wyślij otrzymaną wartość na

magistralę I 2 C pod adres 112

X = Makebcd(minutes)

'przedstaw wartość minut w

kodzie BCD

I2csend 114 , X

'wyślij otrzymaną wartość na

magistralę I 2 C pod adres 114

X = Makebcd(seconds)

'przedstaw wartośc sekund w

kodzie BCD

I2csend 116 , X

'wyślij otrzymaną wartość na

magistralę I 2 C pod adres 116

End If

'koniec warunku i wyświetlania danych

Set S1

'spróbuj ustawić stan wysoki na

przycisku S1

If S1 = 0 Then Call Display_date

'jeżeli próba nieudana (przycisk

naciśnięty) to przejdź do podprogramu

wyświetlania daty

'zwiększ wartość miesiąca

Set S4

'spróbuj ustawić stan wysoki na

przycisku S4

Day = 1

'dzień równy 1

End Sub

If S4 = 0 Then Call Settime

'jeżeli próba nieudana, to wezwij

podprogram ustawiania czasu

Takich rozwiązań może być wiele. Każdy

z nas ma do dyspozycji, i to całkowicie za dar−

mo, zegar wskazujący czas z dokładnością do

1 sekundy na 5 milionów lat. Mam tu na my−

śli atomowy wzorzec czasu DCF dostępny za

pośrednictwem fal radiowych na terenie całej

Europy. Jednak zegar wykorzystujący do ko−

rekty czasu sygnał DCF jest urządzeniem dość

skomplikowanym lub raczej wymagającym

bardziej skomplikowanego programu i nieco

"lepszego" procesora niż nasz miniaturowy

zegarek. A zatem synchronizacją wskazań ze−

gara za pomocą sygnału DCF zajmiemy

się później, a dla naszego prostego układziku

poszukajmy innego, tańszego i prostszego

rozwiązania. Zastosowanie kosztownego ge−

neratora kwarcowego, odpornego na zmiany

temperatury i dającego dokładność rzędu

Loop

End Sub

Listing 4 pokazuje podprogram ustawiania

bieżącego czasu. Podprogram ustawiania daty

zbudowany jest prawie identycznie i nie ma w tej

chwili sensu szczegółowo się nim zajmować.

'Liistiing 4

Sub Settime

Cls

'wyczyść ekran wyświetlacza

Setting_flag = 1

'zmienna pomocnicza

SETTING_FLAG przyjmuje wartość 1 zezwalającą na

wyświetlenie danych

Temp1 = Hours 'zmienna pomocnicza TEMP1

przyjmuje wartość godzin

Temp2 = Minutes

'zmienna pomocnicza TEMP2

przyjmuje wartość minut

Elektronika dla Wszystkich

Projekty AVT

Waitms 255 'zaczekaj 255 ms

If Setting_flag = 1 Then

'jeżeli zmienna pomocnicza

SETTING_FLAG ma wartość 1, to:

Home 'ustaw kursor na pierwszej pozycji

Lcd "Set time: " 'wyświetl komunikat

If Temp1 < 10 Then Lcd "0";

'jeżeli wartość zmiennej TEMP1

jest mniejsza od 10, to wyświetl zero wiodące

Lcd Temp1 ; ":" ; 'wyświetl wartość zmiennej

Niestety, program ten zawierał pewne, dość

istotne błędy, uniemożliwiające poprawne

wyświetlanie temperatur ujemnych i w takiej

postaci został niegdyś opublikowany przeze

mnie w Elektronice Praktycznej. Błędy algo−

rytmu konwersji danych zostały zauważone

i poprawione przez Kolegę Artura Klimu−

szko (artx@poland.com), a ja korzystam

z okazji do złożenia Mu podziękowań.

Lcd "0," ; T 'wyświetl zero wiodące

Else 'w przeciwnym przypadku

If T < 0 And T > −10 Then

'jeżeli temperatura mniejsza od zera, to:

Locate 1 , 7

'ustaw kursor na pozycji 7

T = T * −1

'przelicz wartość temperatury

Lcd "−0," ; T

'dodaj zero wiodące ze znakiem "−"

Else

'w przeciwnym przypadku:

Locate 1 , 8

'ustaw kursor na pozycji 8

Lcd T 'wyświetl wartość temperatury

T = T / 10

'podziel wartość temperatury przez 10

Locate 1 , 7

'cofnij kursor na pozycję 7

Lcd T ; ","

'wyświetl wartość temperatury

+ znak dziesiętny

TEMP1

If Temp2 < 10 Then Lcd "0";

'jeżeli wartość zmiennej TEMP2

jest mniejsza od 10, to wyświetl zero wiodące

Lcd Temp2 ; 'wyświetl wartość zmiennej

'Liistiing 5

TEMP2

'UWAGA: zmienna SECONDS_CORRECTION musi

być zadeklarowana jako SINGLE, aby umożliwić przyj−

mowanie wartości mniejszych od zera

Sub Set_correction

Cls

Setting_flag = 0 'wprowadź zakaz wyświetlania

danych aż do wprowadzenia zmiany którejś

z wartości

End If 'koniec warunku i koniec wyświetlania

Waitms 255 'zaczekaj 255 ms

Set S2 'spróbuj ustawić stan wysoki na

przycisku S2

If S2 = 0 Then 'jeżeli próba nieudana (przycisk

naciśnięty), to:

Incr Temp1 'zwiększ wartośc zmiennej

'wyczyść ekran wyświetlacza

End If 'koniec warunku

End If

Home 'ustaw kursor na pierwszej pozycji

Lcd "Correction: " ; Seconds_correction ; " "

'wyświetl komunikat i aktualną

wartość korekty czasu

Waitms 255 'zaczekaj 255 ms

Set S2 'spróbuj ustawić stan wysoki na

przycisku S2

If S2 = 0 And Seconds_correction < 20 Then Incr

Seconds_correction

'jeżeli przycisk naciśnięty i wartość

współczynnika korekty jest mniejsza od 20, to zwiększ

wartość zmiennej SECONDS_CORRECTION

Set S3 'spróbuj ustawić stan wysoki na

przycisku S3

If S3 = 0 And Seconds_correction > −20 Then Decr

Seconds_correction

'jeżeli przycisk naciśnięty i wartość

współczynnika korekty jest większa od −20, to zmniejsz

wartość zmiennej SECONDS_CORRECTION

Loop

End Sub

Sub Read1820

1wreset

1wwrite &HCC 'żądanie zgłoszenia się układu

dołączonego do magistrali 1WIRE

1wwrite &HBE'żądanie podanie wyniku pomiaru

temperatury

'koniec warunku

TEMP1

Setting_flag = 1 'udziel zezwolenia na aktualizację

wyświetlania danych

Bd(1) = 1wread(9)

'odczytanie wyniku

Tmp = Bd(1) And 1

'ta i dalsze linie: konwersja odczytanego

wyniku do postaci liczby dziesiętnej

If Tmp = 1 Then Decr Bd(1)

T = Makeint(bd(1) , Bd(2))

T = T * 50

T = T − 25

T1 = Bd(8) − Bd(7)

T1 = T1 * 100

T1 = T1 / Bd(8)

T = T + T1

T = T / 10

End Sub

If Temp1 = 24 Then Temp1 = 0

'jeżeli zmienna TEMP1

przekroczyła wartość 23, to zmienna TEMP1

przyjmuje wartość 0

End If 'koniec warunku

Set S3 'spróbuj ustawić stan wysoki na

przycisku S3

If S3 = 0 Then 'jeżeli próba nieudana (przycisk

naciśnięty), to:

Incr Temp2 'zwiększ wartośc zmiennej

TEMP2

Setting_flag = 1 'udziel zezwolenia na aktualizację

wyświetlania danych

Set S4

'spróbuj ustawić stan wysoki na

przycisku S4

If S4 = 0 Then Call Display_time

'jeżeli przycisk naciśnięty, to powróć

do podprogramu wyświetlania czasu

If Temp2 = 60 Then Temp2 = 0

'jeżeli zmienna TEMP2

przekroczyła wartość 59, to zmienna TEMP1 przyjmu−

je wartość 0

Loop

End Sub

End If 'koniec warunku

Set S4 'spróbuj ustawić stan wysoki na

przycisku S4

If S4 = 0 Then 'jeżeli próba nieudana (przycisk

naciśnięty), to:

Hours = Temp1 'zmienna godzin przyjmuje

wartość zmiennej TEMP1

'Liistiing 6

Na tym możemy zakończyć pobieżne

omawianie programu sterującego pracą na−

szego zegarka. Chciałbym, aby Czytelnicy

potraktowali zaprezentowane listingi jedynie

jako wskazówki do samodzielnego napisania

programu sterującego pracą zegara. Oczywi−

ście, zaprogramowane procesory będą do−

starczane w kitach, a także dołączane do pły−

tek obwodów drukowanych, ale samodzielne

napisanie programu będzie zawsze najwięk−

szą satysfakcją dla Konstruktora.

Sub Display_temperature

1wreset 'inicjalizacja magistrali 1WIRE

If Err = 1 Then 'jeżeli do magistrali nie jest

dołączony termometr DS1820, to:

Cls 'wyczyść ekran wyświetlacza

Lcd " NO SENSOR"

'wyświetl komunikat o braku

termometru

Minutes = Temp2

'zmienna minut przyjmuje wartość

zmiennej TEMP2

Seconds = 0 'licznik sekund zostaje

wyzerowany

Call Set_correction

'wezwij podprogram ustawiania

korekty czasu

Wait 1 'zaczekaj 1 sekundę

Call Display_time 'ponownie wezwij podprogram

wyświetlania aktualnego czasu

End If

'koniec warunku

Loop

End Sub

End If

'koniec warunku

Montaż i uruchomienie

Na rysunku 2 została pokazana mozaika

ścieżek płytki obwodu drukowanego wyko−

nanego na laminacie jednostronnym oraz

rozmieszczenie na niej elementów. Tak wła−

ściwie to mamy do dyspozycji aż dwie płyt−

ki: druga z nich może posłużyć jako w miarę

estetyczna płyta czołowa, umożliwiająca

szybkie wykonanie obudowy do zegarka.

Montaż układu wykonujemy typowo,

z następującym wyjątkiem: wyświetlacz al−

fanumeryczny i przyciski S1...S4 muszą

zostać zamontowane od strony ścieżek, po

uprzednim wlutowaniu wszystkich pozo−

stałych elementów. Do zamocowania

wyświetlacza wygodnie będzie użyć poje−

dynczego szeregu goldpinów. Przed osta−

tecznym zamontowaniem wyświetlacza

musimy bardzo dokładnie sprawdzić ja−

kość wykonania pozostałych połączeń,

Warto jeszcze przyjrzeć się podprogramo−

wi ustawiania korekty czasu przedstawione−

mu na listingu 5 .

Nie mieliśmy jeszcze okazji wspomnieć

o kolejnej funkcji naszego zegara, nie związa−

nej tym razem z pomiarem upływu czasu. Jest

nią wbudowany w program obsługi zegara

moduł pomiaru temperatury w otoczeniu.

Do pomiaru temperatury wykorzystany

został popularny układ termometru cyfro−

wego DS1820 produkcji firmy DALLAS.

Procedury odczytu temperatury z tego ukła−

du i wyświetlania wyników pomiaru na wy−

świetlaczu LCD zostały pokazane na listin−

gu 6 . Procedura kalkulacji otrzymanych

z układu danych w celu uzyskania rozdziel−

czości 0,1 stopnia jest wzorowana na progra−

mie opublikowanym przez firmę MCS Elec−

tronics na jej stronie www.mcselec.com.

1wwrite &HCC 'żądanie zgłoszenia się układu

dołączonego do magistrali 1WIRE

1wwrite &H44 'rozpoczęcie konwersji analogowej

wartości zmierzonej temperatury na postać cyfrową

Waitms 255 'zaczekaj 255 ms

Set S1

'spróbuj ustawić stan wysoki na

przycisku S1

If S1 = 0 Then Call Display_time

'jeżeli próba nieudana (przycisk

naciśnięty), to wezwij podprogram wyświetlania czasu

Call Read1820

'wezwij podprogram odczytu

danych z termometru DS1820

Cls 'wyczyść ekran wyświetlacza

Locate 1 , 3 'ustaw kursor na wskazanej pozycji

Lcd "T = " 'wyświetl literę "T"

Locate 1 , 12 'ustaw kursor w 12 kolumnie

Lcd Chr(0) ; "C" 'wyświetl symbol stopnia

If T < 10 And T >= 0 Then

'jeżeli temperatura mniejsza od 10

a większa od zera, to:

Locate 1 , 7'na pozycji 7

Elektronika dla Wszystkich

Projekty AVT

ponieważ po zamontowaniu tego elementu

utracimy dostęp do położonych pod nim

ścieżek i punktów lutowniczych .

Po zmontowaniu płytki bazowej zegara

pozostanie nam już tylko połączenie jej

z płytą czołową, o ile oczywiście zechcemy

wykorzystywać ten dodatkowy element. Po−

łączenia możemy dokonać za pomocą czte−

rech śrubek M3, których łebki przylutujemy

do dużych punktów lutowniczych zlokalizo−

wanych na spodniej stronie płyty czołowej.

Podłużne punkty lutownicze umieszczone

także na spodniej stronie płyty czołowej mo−

gą posłużyć do przylutowania do nich pa−

sków laminatu lub cienkiej blachy stanowią−

cych boczne ścianki obudowy zegara.

Po wykonaniu tych wszystkich czynności

możemy już włączyć zasilanie zegara, czyli

dołączyć do złącza CON1 napięcie +5VDC,

stabilizowane. Jako źródło zasilania najle−

piej wykorzystać zasilacz tzw. "wtyczkowy"

o dowolnej obciążalności prądowej.

Pobór prądu przez nasz zegar jest bardzo

mały i z wyświetlaczem alfanumerycznym

bez podświetlania nie przekracza 20mA. Na

płytce umieszczone zostało dodatkowe złą−

cze, oznaczone jako BT1. Do tego złącza mo−

żemy dołączyć baterię składającą się z czte−

rech ogniw R6 lub AAA, pełniącą rolę zasila−

nia awaryjnego, podtrzymującego wskazania

zegara podczas przerw w zasilaniu z sieci.

Funkcje klawiszy S1...S4

Klawisz S1: Kolejne naciśnięcia tego klawi−

sza powodują przechodzenie układu do wy−

świetlania: czasu, daty, czasu ustawiania bu−

dzika, wyświetlania temperatury.

Klawisz S4: Naciśnięcie tego klawisza pod−

czas wyświetlania czasu, daty lub czasu bu−

dzenia powoduje przejście układu w tryb

ustawiania wymienionych wartości. Powtór−

ne naciśnięcie S4 powoduje powrót do wy−

świetlania danych.

Klawisz S3: W trybie ustawiania cyklicznie

zwiększa wartość godzin lub dni miesiąca.

Podczas ustawiania korekty czasu zmniejsza

jej wartość. W trybie wyświetlania danych

włącza/wyłącza budzik.

Klawisz S2: W trybie ustawiania cyklicznie

zwiększa wartość minut lub miesiąca. Pod−

czas ustawiania korekty czasu zwiększa jej

wartość.

Na rysunku 3 zo−

stał pokazany sposób

połączenia termome−

tru DS1820 z ukła−

dem zegara. Prze−

wód łączący termo−

metr z zegarkiem

może być praktycz−

nie dowolnej długo−

ści (do 100 m).

Na rysunku 4

przedstawiono sche−

mat połączenia zega−

ra z modułem wy−

świetlaczy siedmio−

segmentowych LED

AVT−859. Drugi mo−

duł AVT−859 podłą−

cza się do linii iden−

tycznie.

Rys. 2 Schemat montażowy

Rys. 3

Rys. 4

Wykaz elementów

Kondensatory

C1,, C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pF

C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 µ F/16V

C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100

F/16V

C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF

Rezystory

PR1 . . . . . . . . . .pottencjjomettr monttażowy miiniiatturowy 1k Ω

R1,, R3,, R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k Ω

R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,,7k

Ω

Półprzewodniki

D2,, D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4001

IIC1 . . . . . . . . . . . . . .zaprogramowany procesor AT89C4051

T1,, T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548

Dodattkowo ukłład termomettru DS1820

Pozostałe

DP1 . . . . . . . . . . . . . . . . .wyświiettllacz allffanumeryczny 16*1

CON1,,CON4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ARK2 (3,,5mm)

CON2,,CON3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ARK3 (3,,5mm)

CON5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4x golldpiin

PK1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .OMRON 5V

Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .rezonattor kwarcowy 11..059MHz

S1,, S2,, S3,, S4 . . . . . . . . . . . . .przyciisk miicroswiittch 16mm

Rząd 14 golldpiinów do zamocowaniia wyświiettllacza

Zbigniew Raabe

e−mail: zbigniew.

raabe @edw.com.pl

Komplet podzespołów z płytką

jest dostępny w sieci handlowej AVT

jako kit szkolny AVT−2488

Elektronika dla Wszystkich

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: