Простые часы на микроконтроллере Attiny2313. Схема и описание. Светодиодные часы на микроконтроллере

Датагорский проект №12 "Simplex Clock". Часы на микроконтроллере ATTINY2313A с бэкапом, коррекцией хода и дисплеем h=44мм

Для этого простого проекта и пожелания мои были просты. Мне пока не надо, чтобы часы спутники считали и за пивом бегали. Мне - чтоб время показывали. Чтоб цифири покрупнее и почётче. Чтоб надёжный бэкап был и без «золотых» батареек. И чтоб врали не больше нескольких секунд в месяц.

Но обо всём по порядку!

LM8560 must die!

У меня были электронные часы с приёмником внутри. Эксплуатация показала, что это изделие современного китайпрома по имени Scarlett не пригодно ни как первое, ни как второе. Приёмник так плох, что я просто не буду о нём говорить. А часы собраны на снятом с производства в 1812 году чипе LM8560.

Чип замечателен двумя нюансами. Первое: не используется кварц. Наверное, в 80х годах прошлого века кварцы были зело дороги. Точность хода обеспечивается частотой сети 220В. Я не знаю, как в Японии, где этот чип был рождён в недрах фирмы Sanyo, но у нас в Сибири частота электросети явно не эталон: минут пять туда-сюда в месяц легко.

И на это даже не успеваешь рассердиться, т.к. напряжение у нас периодически вырубается (микрорайон новый, кругом стройка) на несколько секунд или минут и приходится заново ручками восстанавливать время на часах. В качестве бэкапа производитель предлагает использовать недешёвую батарейку «Крона», которая очень быстро и неожиданно сдыхает, а узнаёшь об этом только по абракадабре на индикаторах часов после очередного отключения.

Второй нюанс чипа – удивительное управление LED-индикаторами. Кто желает, посмотрите даташит внизу. Говоря коротко, во всех часах на LM8560 применяется необычный LED-индикатор, который невозможно прямым образом применить в самоделках, даже после того, как ударишь часы за хвост об угол.

--
Спасибо за внимание!

- Автоматизированный расчет времени работы от ионистора в MS Excel: ▼ 🕗 16/02/14 ⚖️ 4,17 Kb ⇣ 31 Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 45, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства.

Хорош! Халява кончилась. Хочешь файлы и полезные статьи - помоги мне!

--
Спасибо за внимание!
Игорь Котов, главный редактор журнала «Датагор»

(моё произведение)
- Даташит LM8560: ▼

Данные часы с будильником основаны на микросхеме часов реального времени, что позволяет им работать от резервного источника питания при отсутствии основного. Заданное время будильника и режим работы хранится в энергонезависимой памяти микроконтроллера. Режим отображения - 24 часовой. Содержат имитацию «тикания» Индикация времени и режимов работы осуществляется посредством светодиодных индикаторов.

Принцип работы

Основой данных часов является микросхема DS1307 - часы реального времени, обменивающаяся информацией с управляющим контроллером посредством I2C интерфейса. Индикация времени осуществляется через 4 7-и сегментных индикатора, работающих в динамическом режиме. Ввод и корректировка времени осуществляется 5-ю кнопками: "+ минуты", "+ часы", «установка», «будильник» и «сброс». Звуковой сигнал будильника выводится через стандартный пьезоизлучатель и представляет из себя сигнал частотой 1кгц с секундными паузами.

В качестве управляющего микроконтроллера был выбран Atmega48 по причине его доступности и наличии необходимой периферии на борту(даже с избытком). Часы реального времени DS1307 подключены к аппаратным выходам I2C управляющего микроконтроллера. Для работы DS1307 в автономном режиме(в случае отключения питания главного контроллера) используется литиевая батарейка резервного питания на 3V, ресурса которой хватит на несколько лет из-за низкого энергопотребления микросхемы.

Рассмотрим подробнее управляющую программу:

Программа работает по принципу флагово-таймерного автомата: все состояния и события представлены в виде соответствующих флагов, выполняющихся в прерываниях соответствующего таймера 1с, 1мс и 263.17мс. Программа использует 2 аппаратных таймера.

Опрос часовой микросхемы и нажатие кнопок осуществляется с интервалом 263.17мс. Интервал 1мс служит для формирования звукового сигнала звонка, а 1с - для его модуляции. Секундный интервал также управляет миганием точки во 2-ом разряде индикатора, разделяющий часы и минуты и также служащим формированием «тиканья».
Рассмотрим принципиальную схему часов.

Обозначения и номиналы:
S4 - Увеличение часов
S3 - Увеличение минут
S2 - Установка
S1 - Включение будильника
S5 - Сброс

R6-R10 - 10k
R1-R5 - 510ом

Напряжение питания - 5 вольт.

Настройка и использование

Правильно собранные часы в дополнительной настройке не нуждаются. Необходимо лишь установить текущее время и будильник.
Установка текущего времени осуществляется следующим образом:
1) Кнопками S1 и S2 установить текущее время (точка между разрядами при этом не мигает)
2) Запустить часы кнопкой S3
Установка будильника:
1) Нажать S3 и убедиться в том, что загорелась точка в 1-ом разряде
2) Установить время звонка кнопками S1 и S2
3) Включить звонок кнопкой S4
Дополнительные возможности:
Включить тиканье - удерживая S4 нажать S2 до появления характерных звуков. Отключается так-же.
Отображение минут и секунд - удерживая S4 нажать S1. Если после этого нажать S3 произойдёт сброс секунд в 00. Возврат - та-же комбинация.

Фото и видео часов

Часы собраны в корпусе из под нерабочей «электроники».

Недавно спаял схему электронных часов с будильником, выполненных на популярном среди радиолюбителей . В них используется светодиодный индикатор для отображения времени. Мне надоели всевозможные ЖКИ и хочется иметь возможность видеть время из любой точки комнаты в том числе в темноте, а не только прямо с хорошим освещением. Схема содержит минимум деталей и имеет отличную повторяемость.

Схема электронных часов на микроконтроллере

Микроконтроллер является единственной микросхемой, используемой в данном устройстве. Для задания тактовой частоты используется кварцевый резонатор на 4 МГц. Для отображения времени использованы индикаторы красного цвета с общим анодом, каждый индикатор состоит из двух цифр с десятичными точками. Можно применить любые индикаторы с общим анодом, лишь бы каждая цифра имела собственный анод. Чтоб электронные часы были хорошо видны в темноте и с большой дистанции - старайтесь выбрать АЛС-ки чем покрупнее.

Индикация в часах осуществляется динамически. В данный конкретный момент времени отображается лишь одна цифра, что позволяет значительно снизить потребление тока. Аноды каждой цифры управляются микроконтроллером PIC16F628. Сегменты всех четырех цифр соединены вместе и через токоограничивающие резисторы R1 … R8 подключены к выводам порта МК. Поскольку засвечивание индикатора происходит очень быстро, мерцание цифр становится незаметным.

Для настройки минут, часов и будильника - используются кнопки без фиксации. В качестве выхода для сигнала будильника используется вывод 10, а в качестве усилителя - каскад на транзисторах VT1,2. Звукоизлучателем является пьезоэлемент типа ЗП. Для улучшения громкости вместо него можно поставить небольшой динамик. Питаются часы от стабилизированного источника напряжением 5 вольт. В часах реализовано 9 режимов индикации. Переход по режимам осуществляется кнопками "+" и "-". Перед выводом на индикацию самих показаний, на индикаторы выводится короткая подсказка названия режима. Длительность вывода подсказки примерно секунда.

Кнопкой "Коррекция " часы переводятся в режим настроек. При этом кратковременная подсказка выводится на пол секунды, после чего корректируемое значение начинает мигать. Коррекция показаний осуществляется кнопками "+" и "-". При длительном нажатии на кнопку, включается режим автоповтора, с заданной частотой. Все значения, кроме часов, минут и секунд, записываются в память и восстанавливаются после выключения питания. Если в течение нескольких секунд ни одна из кнопок не нажата, то электронные часы переходят в режим отображения времени. Нажатием на кнопку "Вкл/Выкл " включается или выключается будильник, это действие подтверждается коротким звуком. При включенном будильнике светится точка в младшем разряде индикатора. Вот прошивка и рисунок платы часов.

Триггер определяется, как бистабильный элемент, то есть логическое устройство с обработанными связями, которое может находиться в одном из двух устойчивых состояний, обеспечиваемых этими связями. Входами триггера R, T и S служат кнопки SB1 - SB3, нажатием которых подается напряжение высокого уровня. Индикаторами выходов Q и Q- являются лампы HL1 и HL2. При включении питания триггера загорается одна из ламп, например HL2. Если теперь на вход R подать 1, нажав кнопку SB1, триггер перейдет в другое устойчивое состояние - загорится лампа HL1, а лампа HL2 погаснет.

Наверное, даже не просто простые часы на микроконтроллере , а даже очень простые. Этот проект на микроконтроллере Attiny2313 наверно можно назвать проектом одного дня, поскольку на создание данных часов с начало и до конца ушло чуть больше одного дня.

Для создания данных часов нам понадобятся:

Кварцевый резонатор на 16 МГц – 1 шт;
Микроконтроллер Attiny2313 -1 шт;
Конденсатор от 22 пф до 27 пф — 2 шт;
Конденсатор 220 н — 1 шт;
Стабилизатор 7805 – 1 шт;
Транзистор – 4 шт;
Индикатор SA15-11GWA — 4 шт (можно любой другой с общим анодом);
Кнопка – 2 шт;
Резистор 100 Ом – 8 шт;
Резистор 200 Ом – 4шт;
Резистор 10 кОм – 1 шт.
Питание осуществляется от простого .

Описание работы простых часов на Attiny2313

Тактируется кварцевым резонатором с рабочей частотой 16 МГц. В качестве счетчика времени, в схеме микроконтроллера Attiny2313 запущен 16 битный таймер с предделителем 256, сконфигурированный на создание прерывания по достижении счетчиком значения 625. Следовательно, получилось прерывания 100 раз в секунду.

Временной интервал находится в глобальных переменных, и при каждом прерывании необходимо увеличить значение миллисекунд на 1. В том случае если число миллисекунд доходит до 100, то необходимо увеличить на 1 величину секунд, а величину миллисекунд сбросить. И далее в той же последовательности до десятков часов, которые сбрасываются по достижении 24 без прибавления следующего разряда. Часы на микроконтроллере Attiny2313 максимально простые, поэтому они не отображают ни дату, ни переход на зимнее/летнее время и т.д.

Таким образом, получаем величину текущего времени записанного в глобальных переменных. Теперь необходимо вывезти эти значения. Поскольку количество портов микроконтроллера не так много, то используем такую особенность зрения как инерционность. Катоды всех четырех индикаторов часов соединены параллельно, а аноды управляются раздельно, что позволяет в каждый момент времени отобразить цифру на любой индикатор.

Быстро переключая порт B микроконтроллера, к которому подключены катоды и быстро переключая аноды, можем организовать видимость, что отображаются все 4 цифры, несмотря на то, что единовременно работает всего лишь одна. Другими словами, если текущее время 10:43, то выводим цифру 1 на первый индикатор часов, через небольшой интервал времени (порядка 1 мс) выводим цифру 0 на второй индикатор, через 1 мс отображаем 4 на 3 индикатор, спустя 1 мс отображаем 3 на 4 индикатор и снова по кругу.

Кнопки управления часов опрашиваются после каждого очередного цикла отображения (приблизительно 40 раз в секунду), процесс нажатия кнопок снабжен антидребезгом и защелкой в виде флага, что позволяет считать собственно само нажатие, не отвлекаясь на удержание.

(1,2 Mb, скачано: 6 504)

И надо представить какой-либо готовый проект. По законам жанра это должен быть термометр , или часы . Поскольку у себя у закромах не нашлось датчика температуры - было решено написать код часов. Хочу сразу предупредить – это не атомные часы. Их точность зависит от стабильности тактового генератора на кварце. Можно конечно ввести коррекцию хода. Но думаю не надо. Для дома вполне хватит. Плату не разводил. Задача была написать прошивку, а не изготовить устройство. На написание кода ушло три вечера. Устройство пока сыровато. Можно его еще доработать. Если кого заинтересует, то пишите на форум. Будем доделывать. А кто хочет тот может и сам. Исходники выкладываю тут. Только не надо говорить, что говнокод. Хотел бы я посмотреть, что у вас получалось, когда только учились:)

Схема электрическая часов на МК и LCD

Часы отображают время, секунды, и дни недели. Есть также один будильник. Его можно и отключить. Кнопками можно установить все величины, кроме секунд.

Сам программатор

Индикацию режимов можно было прорисовать и лучше, но честно говоря уже поднадоело заниматься художеством. Хотелось скорей закончить. На кнопки жмем не спеша. Экран обновляется раз в секунду. Работает все от одного прерывания. Обновление экрана можно и сделать по чаще, но в данном случае нет смысла.

Настройку произведем только раз, и больше трогать кнопки не будем. Будильник будет работать ровно одну минуту с прерыванием писка в одну секунду каждый день.

Корпус кварцевого резонатора лучше припаять к минусу. В этом случае увеличится его стабильность. Бузер желательно подключить через транзистор для уменьшения нагрузки на контроллер. Если питать контроллер от 3,3V, то резисторные делители возле дисплея можно убрать - схема станет намного проще.