Ceas cu indicator LED cu șapte segmente pe cip K145IK1911

Istoricul acestor ceasuri care apar pe site este ușor diferit de alte diagrame de pe site.

Este o zi liberă normală, mă duc la oficiul poștal, scotocesc și cititorul nostru dă peste Fedorenko Evgeniy, a trimis o diagramă ceas, cu descriere si cu toate fotografiile.

Pe scurt despre schemă circuit de ceas electronic al lor mâinile efectuat pe cipul K145IK1911, iar ora este afișată pe indicatoare LED cu șapte segmente. La fel și articolul lui. Să ne uităm la totul.

Diagrama ceasului:

Pentru a mări o imagine, faceți clic pe ea pentru a o mări și salvați computerul.

Nu cu mult timp în urmă m-am confruntat cu sarcina fie de a cumpăra un ceas nou, fie de a asambla eu unul nou. Cerințele pentru ceas au fost simple - afișajul ar trebui să afișeze ore și minute, ar trebui să existe un ceas cu alarmă, iar indicatoarele LED cu șapte segmente ar trebui să fie folosite ca dispozitiv de afișare. Nu am vrut să-l îngrămădesc cipuri logice, dar nu a existat nicio dorință de a se implica cu programarea controlerelor. Alegerea a fost făcută cu privire la dezvoltarea industriei electronice sovietice - cip K145IK1901.

Nu era în magazin la acel moment, dar era un analog, într-un pachet cu 40 de pini - K145IK1911. Numele pinii acestui microcircuit nu este diferit de cel anterior, diferența este în numerotare.

Dezavantajul acestor microcircuite este că funcționează doar cu indicatori fluorescenți în vid. Pentru a asigura andocarea cu Indicator cu LED a fost necesar să se construiască un circuit de potrivire folosind întrerupătoare cu semiconductor.

Ca drivere de șir – J1-J7 pot fi utilizați tranzistori KT3107 cu literele index I, A, B. Pentru driverele pentru selectarea segmentelor D1-D4, KT3102I sau KT3117A, KT660A, precum și orice altele cu tensiune maxima colector-emițător de minim 35 V și curent de colector de minim 100 mA. Curentul segmentelor indicatoare este reglat de rezistențe în circuite colectoare drivere de coarde.

Un punct care clipește la o frecvență de 1 Hz este folosit pentru a separa cifrele orei și minutelor.

Această frecvență este prezentă la pinul Y4 după ce cronometrarea a început. Această schemă oferă, de asemenea, posibilitatea de a afișa pe afișaj în loc de ore și minute - minute și, respectiv, secunde. Trecerea la acest mod se realizează prin apăsarea butonului „Sec.” Revenirea la afișarea orei și minutelor se efectuează după apăsarea butonului „Întoarcere”. Acest cip oferă posibilitatea de a seta două ceasuri cu alarmă simultan, dar în această schemă al doilea ceas cu alarmă nu este folosit ca fiind inutil. Ca emițător de sunet este folosit un tweeter piezo cu generator încorporat, cu o tensiune de alimentare de 12V. Semnalul ceasului cu alarmă este eliminat de la pinul Y5 al microcircuitului. Pentru a furniza un sunet intermitent, semnalul este modulat la o frecvență de 1 Hz, folosită pentru a indica al doilea ritm (punct). Pentru un studiu mai detaliat al funcționalității microcircuitului K145IK1901(11), puteți consulta documentația, care este în În ultima vreme poate fi găsit cu ușurință online. Microcircuitul trebuie alimentat cu o tensiune negativă de -27V±10%. Conform experimentelor efectuate, microcircuitul rămâne funcțional chiar și la o tensiune de -19V, iar precizia ceasului nu este deloc afectată.

Diagrama ceasului este prezentată în figura de mai sus. În circuit au fost utilizate rezistențe cu cip de dimensiune standard 1206, ceea ce face posibilă reducerea semnificativă a dimensiunilor dispozitivului. Orice indicator cu șapte segmente cu un anod comun este potrivit.

Ei bine, acesta este sfârșitul poveștii deocamdată. Va fi dezvoltată și completată în continuare. Și îmi exprim recunoștința autorului ei, Evgeniy Fedorenko, pentru toate întrebările și, de asemenea, îi transmit e-mailul. Scrieți la Această adresă E-mail protejat de roboții de spam. Trebuie să aveți JavaScript activat pentru a-l vizualiza.

Puteți găsi multe la vânzare diverse modeleși opțiuni electronice ceas digital, dar cele mai multe dintre ele sunt concepute pentru utilizare în interior, deoarece numerele sunt mici. Cu toate acestea, uneori este necesar să plasați un ceas pe stradă - de exemplu, pe peretele unei case, sau într-un stadion, piață, adică acolo unde va fi vizibil pe distanta lunga de multe persoane. În acest scop a fost dezvoltat și asamblat cu succes această schemă ceas LED mare, la care puteți conecta (prin comutatoare interne cu tranzistori) indicatoare LED după cum doriți marime mare. Crește diagramă schematică poti da click pe el:

Descrierea ceasului

1. Ceas. ÎN acest mod venire vedere standard afisarea timpului. Există o corecție digitală a preciziei ceasului.
2. Termometru. În acest caz, dispozitivul măsoară temperatura camerei sau aerul din exterior de la un senzor. Interval de la -55 la +125 grade.
3. Este asigurat controlul sursei de alimentare.
4. Afișează informații despre indicator alternativ - un ceas și un termometru.
5. Pentru a salva setările și setările atunci când 220V este pierdut, se folosește memoria nevolatilă.

Baza dispozitivului este ATMega8 MK, care este aprins prin setarea siguranțelor conform tabelului:

Funcționarea și gestionarea ceasului

Când porniți ceasul pentru prima dată, pe ecran va apărea un ecran de reclamă, după care va trece la afișarea orei. Apăsând un buton POTRIVESTE ORA indicatorul va merge într-un cerc din modul principal:

• modul de afișare a minutelor și secundelor. Dacă în acest mod apăsați simultan butonul LA CARE SE ADAUGAȘi MINUS, apoi secundele vor fi resetate;
• setarea minutelor orei curente;
• setarea ceasului curent;
• simbol t. Setarea duratei de afișare a ceasului;
• simbol o. Afișează ora de afișare a simbolului temperatura exterioara(afara);
• cantitatea de corecție zilnică a preciziei ceasului. Simbol cși valoarea de corecție. Setarea limitelor de la -25 la 25 sec. Valoarea selectată va fi adăugată sau scăzută din ora curentă în fiecare zi, la 0 ore, 0 minute și 30 de secunde. Pentru mai multe detalii, citiți instrucțiunile care se află în arhiva cu firmware-ul și fișierele plăcii de circuite imprimate.

Setarea ceasului

În timp ce țineți apăsat butoanele LA CARE SE ADAUGA/MINUS noi facem instalare accelerată valorile. După modificarea oricăror setări, după 10 secunde noile valori vor fi scrise în memoria nevolatilă și vor fi citite de acolo când alimentarea este repornită. Noile setări intră în vigoare în timpul instalării. Microcontrolerul monitorizează prezența alimentării principale. Când este oprit, dispozitivul este alimentat de la sursă internă. Diagrama modulului de alimentare redundantă este prezentată mai jos:

Pentru a reduce consumul de curent, indicatorul, senzorii și butoanele sunt oprite, dar ceasul în sine continuă să numere timpul. De îndată ce apare tensiunea de rețea de 220 V, toate funcțiile de indicare sunt restabilite.

Din moment ce dispozitivul a fost conceput ca fiind mare ceas cu led, au două afișaje: un LED mare - pentru stradă și un LCD mic - pentru configurarea ușoară a afișajului principal. Display mare situat la o distanță de câțiva metri de unitatea de comandă și conectat prin două cabluri a câte 8 fire fiecare. Pentru a controla anozii indicatorului extern, se folosesc comutatoare cu tranzistori conform diagramei din arhiva. Autorii proiectului: Alexandrovich & SOIR.

După cum sugerează și numele, scopul principal a acestui dispozitiv- învăța ora curentăși data. Dar are multe altele funcții utile. Ideea creării sale a apărut după ce am dat peste un ceas pe jumătate spart cu un relativ mare (pentru o încheietură) corp metalic. M-am gândit că aș putea introduce acolo un ceas de casă, ale cărui posibilități sunt limitate doar de propria mea imaginație și pricepere. Rezultatul a fost un dispozitiv cu următoarele funcții:

1. Ceas - calendar:

Numărarea și afișarea orelor, minutelor, secundelor, zilei săptămânii, zilei, lunii, anului.

Disponibilitate reglare automată ora curentă, care este produsă în fiecare oră ( valorile maxime+/-9999 unități, 1 unitate. = 3,90625 ms.)

Calcularea zilei săptămânii de la o dată (pentru secolul curent)

Tranziție automată pentru vară și timp de iarna(dezactivat)

• Se iau în considerare anii bisecti

2. Două ceasuri cu alarmă independente (se aude o melodie când este declanșată)
3. Temporizator cu trepte de 1 secundă. (Timp maxim de numărare 99h 59m 59s)
4. Cronometru cu două canale cu rezoluție de numărare de 0,01 sec. ( timp maxim numără 99h 59m 59s)
5. Cronometru cu rezoluție de numărare de 1 secundă. (timp maxim de numărare 99 de zile)
6. Termometru în intervalul de la -5°C. până la 55°C (limitat de intervalul de temperatură operatie normala dispozitive) în trepte de 0,1°C.
7. Cititor și emulator chei electronice- tablete de tip DS1990 care utilizează protocolul Dallas 1-Wire (memorie pentru 50 de bucăți, care conține deja mai multe „chei pentru toate terenurile”) cu posibilitatea de a vizualiza codul cheii octet cu octet.
8. la distanta control asupra razelor IR (este implementată doar comanda „Fă fotografia”) pt camere digitale„Pentax”, „Nikon”, „Canon”
9. Lanterna LED
10. 7 melodii
11. Semnal sonor la începutul fiecărei ore (poate fi oprit)
12. Confirmare sonoră a apăsărilor butoanelor (poate fi dezactivată)
13. Monitorizarea tensiunii bateriei cu functie de calibrare
14. Reglarea luminozității indicatorului digital

Poate o astfel de funcționalitate este redundantă, dar îmi plac lucrurile universale, și plus satisfacția morală că acest ceas va fi făcut cu mâinile mele.

Schema schematică a ceasului

Dispozitivul este construit pe microcontrolerul ATmega168PA-AU. Ceasul bifează în funcție de cronometrul T2, funcționând în modul asincron de la un ceas cuarț la 32768 Hz. Microcontrolerul este aproape tot timpul în modul de repaus (indicatorul este stins), trezindu-se o dată pe secundă pentru a adăuga chiar această secundă la ora curentă și adoarme din nou. În modul activ, MK este tactat de la oscilatorul RC intern la 8 MHz, dar prescalerul intern îl împarte la 2, ca urmare, nucleul este tactat la 4 MHz. Pentru indicare, sunt utilizate patru indicatoare digitale LED cu o singură cifră, cu șapte segmente, cu un anod comun și un punct zecimal. Există, de asemenea, 7 LED-uri de stare, al căror scop este următorul:
D1- Semnează valoare negativă(minus)
D2- Semnul unui cronometru care rulează (intermitent)
D3- Semnul primei alarme care este activată
D4- Semnul pornirii celei de-a doua alarme
D5- Indicator de alimentare semnal sonor la începutul fiecărei ore
D6- Semnul unui cronometru care rulează (intermitent)
D7- Semnează Voltaj scazut baterii de putere

R1-R8 - rezistențe limitatoare de curent ale segmentelor indicatoarelor digitale HG1-HG4 și LED-uri D1-D7. R12,R13 – divizor pentru monitorizarea tensiunii bateriei. Deoarece tensiunea de alimentare a ceasului este de 3V, iar LED-ul alb D9 necesită aproximativ 3,4-3,8V la curent nominal consum, atunci nu strălucește la putere maximă (dar este suficient pentru a nu se împiedica în întuneric) și, prin urmare, este conectat fără un rezistor limitator de curent. Elementele R14, Q1, R10 sunt proiectate pentru a controla LED-ul infraroșu D8 (implementare telecomandă pentru camere digitale). R19, ​​​​R20, R21 sunt utilizate pentru împerechere atunci când comunicați cu dispozitive care au o interfață cu 1 fir. Controlul se realizează prin trei butoane, pe care le-am numit convențional: MOD (mod), SUS (sus), JOS (jos). Primul dintre ele este, de asemenea, conceput pentru a trezi MK printr-o întrerupere externă (în acest caz, indicația se aprinde), deci este conectat separat la intrarea PD3. Apăsarea butoanelor rămase este determinată folosind un ADC și rezistențele R16, R18. Dacă butoanele nu sunt apăsate în 16 secunde, MK intră în stare de repaus și indicatorul se stinge. Când este în modul „Comandă de la distanță pentru camere” acest interval este de 32 de secunde, iar cu lanterna aprinsă - 1 minut. De asemenea, MK poate fi oprit manual folosind butoanele de control. Când cronometrul funcționează cu o rezoluție de numărare de 0,01 sec. Dispozitivul nu intră în modul de repaus.

Placă de circuit imprimat

Dispozitivul este asamblat pe o placă de circuit imprimat cu două fețe, de formă circulară, la dimensiunea diametrului interior al carcasei ceasului de mână. Dar în producție am folosit două plăci cu o singură față cu o grosime de 0,35 mm. Această grosime a fost obținută din nou prin decojirea acesteia din laminatul din fibră de sticlă cu două fețe cu o grosime de 1,5 mm. Scândurile au fost apoi lipite între ele. Toate acestea au fost făcute pentru că nu aveam fibră de sticlă subțire cu două fețe și fiecare milimetru de grosime salvat în spațiul interior limitat al carcasei ceasului este foarte valoros și nu a fost nevoie de aliniere la fabricarea conductorilor imprimați folosind LUT. metodă. Desen placă de circuit imprimatși locația pieselor sunt în fișierele atașate. Pe o parte există indicatoare și rezistențe de limitare a curentului R1-R8. Pe spate sunt toate celelalte detalii. Există două găuri de trecere pentru LED-urile albe și infraroșii.

Contactele butoanelor si suportul bateriei sunt realizate din tabla de otel flexibila cu arc, cu o grosime de 0,2...0,3 mm. si conservat. Mai jos sunt fotografii ale panoului de pe ambele părți:

Design, piese și posibila înlocuire a acestora

Microcontrolerul ATmega168PA-AU poate fi înlocuit cu ATmega168P-AU, ATmega168V-10AU ATmega168-20AU. Indicatoare digitale - 4 bucăți KPSA02-105 strălucire roșu super strălucitor cu o înălțime a cifrelor de 5,08 mm. Poate fi furnizat din aceeași serie KPSA02-xxx sau KCSA02-xxx. (doar nu cele verzi - vor străluci slab) Nu cunosc alți analogi de dimensiuni similare cu luminozitate decentă. În HG1, HG3, conexiunea segmentelor catodice este diferită de HG2, HG4, deoarece mi-a fost mai convenabil pentru cablarea plăcii de circuit imprimat. În acest sens, un alt tabel generator de caractere este folosit pentru ei în program. Rezistori si condensatori SMD folosit pt montaj de suprafață dimensiuni standard 0805 si 1206, LED-uri D1-D7 dimensiune standard 0805. LED-uri albe si infrarosu cu diametrul de 3 mm. Placa are 13 găuri de trecere în care trebuie instalate jumperi. Un DS18B20 cu o interfață cu 1 fir este utilizat ca senzor de temperatură. LS1 este un tweeter piezoelectric obișnuit, introdus în capac. Cu un contact este conectat la placa folosind un arc instalat pe ea, cu celălalt este conectat la corpul ceasului prin capacul propriu-zis. Rezonator de cuarț de la un ceas de mână.

Programare, firmware, sigurante

Pentru programarea în circuit, placa are doar 6 puncte de contact rotunde (J1), deoarece un conector complet nu se potrivește la înălțime. Le-am conectat la programator folosind dispozitiv de contact, realizat dintr-un ștecher PLD2x3 cu pini și arcuri lipite pe ele, apăsându-le cu o mână de bot. Mai jos este o fotografie a dispozitivului.

L-am folosit pentru că în timpul procesului de depanare a trebuit să reflashez MK-ul de multe ori. Când se afișează un firmware unic, este mai ușor să lipiți firele subțiri conectate la programator la patch-uri și apoi să le dezlipiți din nou. Este mai convenabil să flash MK fără baterie, dar astfel încât puterea să provină fie de la sursă externă+3V, sau de la un programator cu aceeași tensiune de alimentare. Programul este scris în asamblator în mediul VMLAB 3.15. Codurile sursă, firmware pentru FLASH și EEPROM în aplicație.

Biții FUSE ai microcontrolerului DD1 trebuie programați după cum urmează:
CKSEL3...0 = 0010 - tactarea de la oscilator RC intern 8 MHz;
SUT1...0 =10 - Timp de pornire: 6 CK + 64 ms;
CKDIV8 = 1 - divizorul de frecvență cu 8 este dezactivat;
CKOUT = 1 - Ceas de ieșire pe CKOUT dezactivat;
BODLEVEL2…0 = 111 - controlul tensiunii de alimentare este dezactivat;
EESAVE = 0 - stergerea EEPROM la programarea cristalului este interzisa;
WDTON = 1 - Timer-ul Watchdog nu este întotdeauna pornit;
Biții FUSE rămași sunt cel mai bine lăsați neatinse. Bitul FUSE este programat dacă este setat la „0”.

Este necesară intermiterea EEPROM-ului cu dump-ul inclus în arhivă.

Primele celule EEPROM conțin parametrii initiali dispozitive. Tabelul de mai jos descrie scopul unora dintre ele, care pot fi modificate în limite rezonabile.

	Adresa celulei	Scop	Parametru	Notă
		Cantitatea de tensiune a bateriei la care apare un semnal de nivel scăzut	260 (104 USD) (2,6 V)
		coeficient de corectare a valorii tensiunii măsurate a bateriei
		interval de timp pentru trecerea în modul de repaus		1 unitate = 1 sec
		interval de timp pentru trecerea în modul de repaus când lanterna este aprinsă		1 unitate = 1 sec
		interval de timp pentru trecerea în modul de repaus în modul telecomandă pentru camere		1 unitate = 1 sec
		Numerele tastelor Ibutton sunt stocate aici

Mici explicații asupra punctelor:

1 punct. Aceasta indică nivelul de tensiune de pe baterie la care LED-ul se va aprinde, indicând valoarea sa scăzută. L-am setat la 2,6V (parametru - 260). Dacă aveți nevoie de altceva, de exemplu 2,4V, atunci trebuie să scrieți 240 ($00F0). Octetul mic este stocat în celulă la adresa $0000, iar octetul mare este stocat în $0001.

2 puncte. Din moment ce nu l-am instalat pe placa rezistor variabil Pentru a regla acuratețea măsurării tensiunii bateriei din cauza lipsei de spațiu, am introdus calibrarea software. Procedura de calibrare pentru măsurare precisă următor: inițial, coeficientul 1024 (400 USD) este scris în această celulă EEPROM, trebuie să comutați dispozitivul în modul activ și să vă uitați la tensiunea de pe indicator, apoi să măsurați tensiunea reală a bateriei cu un voltmetru. Factorul de corecție (K), care trebuie setat, se calculează prin formula: K=Uр/Ui*1024 unde Uр este tensiunea reală măsurată de voltmetru, Ui este tensiunea care a fost măsurată de dispozitivul însuși. După calcularea coeficientului „K”, acesta este introdus în dispozitiv (așa cum este menționat în instrucțiunile de utilizare). După calibrare, eroarea mea nu a depășit 3%.

3 puncte. Aici puteți seta timpul după care dispozitivul va intra în modul de repaus dacă nu este apăsat niciun buton. Al meu costă 16 secunde. Dacă, de exemplu, trebuie să adormi în 30 de secunde, atunci trebuie să notezi 30 (26 USD).

La punctele 4 și 5 la fel.

6 puncte. La adresa $0030 este stocat codul familiei de chei zero (Dallas 1-Wire), apoi numărul său de 48 de biți și CRC. Și așa 50 de taste în secvență.

Configurare, caracteristici de operare

Configurarea dispozitivului se reduce la calibrarea măsurării tensiunii bateriei, așa cum este descris mai sus. De asemenea, este necesar să detectați abaterea frecvenței ceasului timp de 1 oră, să calculați și să introduceți valoarea de corecție corespunzătoare (procedura este descrisă în instrucțiunile de utilizare).

Dispozitivul este alimentat de baterie cu litiu CR2032 (3V) și consumă aproximativ 4 µA în modul repaus și 5...20 mA în modul activ, în funcție de luminozitatea indicatorului. Cu utilizare zilnică de cinci minute modul activ Bateria ar trebui să țină aproximativ 2...8 luni în funcție de luminozitate. Carcasa ceasului este conectată la negativul bateriei.

Citirea cheii a fost testată pe DS1990. Emularea a fost testată pe interfoanele METAKOM. Sub numere de serie de la 46 la 49 (ultimele 4) sunt intermitente (toate cheile sunt stocate în EEPROM, pot fi schimbate înainte de a clipi) chei universale pentru interfoane. Cheia inregistrata sub numarul 49 a deschis toate interfoanele METAKOM pe care le-am intalnit, nu am avut sansa sa testez restul cheilor universale, le-am luat codurile din retea.

Telecomanda pentru camere a fost testată pe modelele Pentax optio L20 și Nikon D3000. Canon nu a putut fi obținut pentru revizuire.

Manualul de utilizare ocupă 13 pagini, așa că nu l-am inclus în articol, ci l-am inclus într-o anexă în format PDF.

Arhiva contine:
Scheme în și GIF;
Desenul plăcii de circuit imprimat și dispunerea elementelor în format;
Firmware și cod sursă în asamblator;

Lista radioelementelor

Desemnare	Tip	Denumire	Cantitate	Notă	Magazin	Blocnotesul meu
DD1	MK AVR pe 8 biți	ATmega168PA	1	PA-AU		La blocnotes
U2	senzor de temperatura	DS18B20	1			La blocnotes
Î1	tranzistor MOSFET	2N7002	1			La blocnotes
C1, C2	Condensator	30 pF	2			La blocnotes
C3, C4	Condensator	0,1 uF	2			La blocnotes
C5	Condensator electrolitic	47 uF	1			La blocnotes
R1-R8, R17	Rezistor	100 ohmi	9			La blocnotes
R9	Rezistor	10 kOhm	1			La blocnotes
R10	Rezistor	8,2 ohmi	1			La blocnotes
R11	Rezistor	300 ohmi	1			La blocnotes
R12	Rezistor	2 MOhm	1			La blocnotes
R13	Rezistor	220 kOhm	1			La blocnotes
R14	Rezistor	30 kOhm	1			La blocnotes
R15, R19	Rezistor	4,7 kOhmi	2			La blocnotes
R16	Rezistor	20 kOhm	1

20 august 2015 la 12:34

Ceas electronic de casă, element de bază- partea 1, măsurarea timpului

• DIY sau Do It Yourself

Probabil că fiecare tocilar care iubește electronicele de casă, mai devreme sau mai târziu, vine cu ideea de a-și crea propriul ceas unic. Ideea este destul de bună, să ne dăm seama cum și ce este mai bine să le facem. Ca punct de plecare, vom presupune că o persoană știe cum să programeze microcontrolere, înțelege cum să trimită 2 octeți printr-un port i2c sau serial și poate lipi mai multe fire împreună. În principiu, acest lucru este suficient.

Este clar că funcția tastei ceas - măsurarea timpului (cine ar fi crezut, nu?). Și este recomandabil să faceți acest lucru cât mai precis posibil; există mai multe opțiuni și capcane.

Deci, ce metode de măsurare a timpului sunt disponibile în hardware-ul pe care îl putem folosi?

Oscilator RC CPU încorporat

Cel mai idee simplă Ceea ce ar putea veni în minte este să configurați pur și simplu un cronometru software și să numărați secundele. Deci, această idee nu este bună. Ceasul va funcționa, desigur, dar precizia generatorului încorporat nu este reglementată în niciun fel și poate „pluti” în limita a 10% din valoarea nominală. Este puțin probabil ca cineva să aibă nevoie de un ceas care durează 15 minute pe lună.

Modul în timp real DS1307

O opțiune mai corectă, care este folosită și în majoritatea produselor „folk”, este ceasul în timp real. Microcircuitul comunică cu microcontrolerul prin I2C și necesită un minim de cablare (cuarț și o pereche de rezistențe). Prețul este de aproximativ 100 de ruble per cip sau aproximativ 1 dolar pe eBay pentru o placă gata făcută cu un cip, un modul de memorie și un conector pentru baterie.

Schema din fisa de date:

La fel de important, microcircuitul este produs într-un pachet DIP, ceea ce înseamnă că orice radioamator începător îl poate lipi. Bateria încorporată menține ceasul să funcționeze chiar dacă alimentarea este oprită.

S-ar părea că totul este bine, dacă nu pentru o singură problemă - precizie scăzută. Precizia aproximativă a cuarțului ceasului este de 20-30 ppm. Denumirea ppm - părți pe milion, arată numărul de părți pe milion. S-ar părea că 20 de milionimi este super, dar pentru o frecvență de 32768Hz rezultă 20*32768/1000000 = ±0,65536Hz, adică. deja o jumătate de hertz. Prin calcule simple, se poate observa că, cu o astfel de diferență, un generator „face clic” pe 56 de mii de cicluri suplimentare (sau lipsă) pe zi, ceea ce corespunde la 2 secunde pe zi. Există diferite tipuri de cuarț, unii utilizatori au scris și despre o eroare de 5 secunde pe zi. Cumva, nu este foarte precis - într-o lună un astfel de ceas va dura cel puțin un minut. Aceasta este deja o diferență semnificativă, vizibilă cu ochiul liber (când serialul TV preferat al bunicii începe la ora 11.00, iar ceasul arată 11.05, dezvoltatorul unui astfel de ceas va fi jenat în fața rudelor).

Cu toate acestea, deoarece temperatura din cameră este mai mult sau mai puțin stabilă, iar frecvența cuarțului nu se va schimba prea mult, puteți adăuga o corecție software. Un alt sfat dat pe forumuri este să folosești ceas cu quartz din vechime plăci de bază, conform recenziilor, ele sunt destul de precise acolo.

Modul în timp real DS3231

Nu suntem primii care pune întrebarea acurateței, iar compania Dallas, în urma dorințelor, a lansat un modul mai avansat - DS3231. Se numește „Ceas în timp real extrem de precis” și are un generator încorporat cu corecție a temperaturii. Precizia este de 10 ori mai mare și este de 2 ppm. Prețul este puțin mai mare, dar corpul cipului este proiectat pentru montarea SMD, lipirea nu este atât de convenabilă, dar puteți cumpăra o placă gata făcută pe eBay.

(fotografie de pe site-ul vânzătorului)

O precizie de 6 secunde pe lună este deja un rezultat bun. Dar vom merge mai departe - în mod ideal, ceasurile din secolul 21 nu trebuie deloc ajustate.

Modul radio DCF-77

Metoda este destul de exotică, dar de dragul completității nu poate fi ignorată. Puțini oameni știu, dar semnale de timp precise au fost transmise prin radio din anii 70. Transmițătorul DCF-77 este situat în Germania, lângă Frankfurt, iar pe frecvența VHF 77,5 KHz se transmit mărci de timp precise (da, aveau deja perete și un ceas de masă, care nu trebuie ajustate).

Lucrul bun la această metodă este că circuitul are un consum redus de energie, așa că acum chiar produc ceas de mână cu această tehnologie. O placă de recepție DCF-77 gata făcută poate fi achiziționată de pe ebay, prețul cerut este de 20 USD.

Multe ceasuri și stații meteo au capacitatea de a primi DCF-77, singura problemă este că semnalul practic nu ajunge în Rusia. Harta de acoperire de pe Wikipedia:

După cum puteți vedea, doar Moscova și Sankt Petersburg sunt la granița zonei de recepție. Potrivit recenziilor proprietarilor, doar uneori semnalul poate fi primit, motiv pentru care aplicație practică Bineînțeles că nu va merge.

modul GPS

Dacă ceasul este plasat aproape de fereastră, atunci este destul metoda reala obţinerea orei exacte - modul GPS. Aceste module pot fi achiziționate ieftin de pe ebay (prețul de emisiune este de 10-15 USD). De exemplu, Ublox NEO-6M se conectează direct la pinii seriali ai procesorului și scoate șiruri NMEA la o viteză de 9600.

Datele vin în aproximativ următorul format: „$GPRMC,040302.663,A,3939.7,N,10506.6,W,0.27,358.86,200804,*1A”, iar analizarea lor nu este dificilă nici măcar pentru un Arduino slab. Apropo, patrioții pot achiziționa modulul Ublox NEO-7N mai scump, care acceptă (conform recenziilor) atât GPS, cât și Glonass.

Evident, modulul GPS nu știe nimic despre diferitele fusuri orare, așa că dezvoltatorul va trebui să se gândească la calculul lor și la schimbarea orei de vară/iarnă. Un alt minus folosind GPS- consum relativ mare de energie (cu toate acestea, unele module pot fi comutate în „modul de repaus” folosind comenzi separate).

Wifi

Și, în sfârșit, ultima modalitate (și cea mai evidentă în acest moment) de a obține ora exactă este să o luați de pe Internet. Există două abordări aici. Primul, și cel mai simplu, este să utilizați ceva de genul Raspberry PI cu Linux ca placă de ceas, apoi nu trebuie să faceți nimic, totul va funcționa imediat. Dacă doriți ceva „exotic”, atunci cea mai interesantă opțiune este modulul esp8266.

Acesta este un modul ieftin (prețul de emisiune este de aproximativ 200 de ruble pe ebay) modulul WiFi poate comunica cu serverul prin portul serial al procesorului, dacă se dorește, poate fi, de asemenea, actualizat (există destul de multe firmware-uri terță parte), iar o parte a logicii (de exemplu, sondarea serverului de timp) se poate face în modul însuși. Firmware terță parte O mulțime de toate sunt acceptate, de la Lua la C++, așa că există destule opțiuni pentru a-ți „flexa creierul”.

În acest moment, subiectul măsurării timpului poate fi probabil închis. În partea următoare vom arunca o privire mai atentă asupra procesoarelor și metodelor de ieșire în timp.

Pentru cei care înțeleg cel puțin puțin despre microcontrolere și, de asemenea, doresc să creeze un simplu și dispozitiv util pentru acasă, nu există nimic construi mai bine cu indicatoare LED. Așa ceva vă poate decora camera sau poate fi folosit ca un cadou unic lucrat manual, din care va dobândi valoare suplimentară. Circuitul funcționează ca un ceas și ca un termometru - modurile sunt comutate cu un buton sau automat.

Schema electrică a unui ceas de casă cu un termometru

Microcontroler PIC18F25K22 se ocupă de toată procesarea și sincronizarea datelor și de o partajare ULN2803A Tot ce rămâne este să-și coordoneze ieșirile cu indicatorul LED. cip mic DS1302 funcționează ca un cronometru al semnalelor secunde precise, frecvența sa este stabilizată de un rezonator cu cuarț standard de 32768 Hz. Acest lucru complică oarecum designul, dar nu va trebui să ajustați și să reglați în mod constant timpul, care inevitabil va fi întârziat sau grăbit dacă vă descurcați cu un rezonator de cuarț neacordat aleatoriu de câțiva MHz. Un ceas ca acesta este mai mult o jucărie simplă decât un ceas precis și de înaltă calitate.

Dacă este necesar, senzorii de temperatură pot fi amplasați departe de unitatea principală - sunt conectați la aceasta cu un cablu cu trei fire. In cazul nostru un senzor de temperatura este instalat in bloc, iar celalalt este amplasat in exterior, pe un cablu de aproximativ 50 cm.Cand am incercat un cablu de 5 m a functionat si el perfect.

Afișajul ceasului este format din patru indicatoare digitale mari LED. Au fost inițial catozi obișnuiți, dar s-au schimbat în anod comun versiunea finala. Puteți instala oricare altele, apoi selectați pur și simplu rezistențele de limitare a curentului R1-R7 în funcție de luminozitatea necesară. A fost posibil să-l plaseze pe un comun, cu partea electronica ceas, placă, dar acest lucru este mult mai universal - dintr-o dată doriți să instalați un indicator LED foarte mare, astfel încât să poată fi văzute de la distanță mare. Un exemplu de astfel de design al unui ceas stradal este aici.

Electronica în sine pornește de la 5 V, dar pentru ca LED-urile să strălucească puternic este necesar să se utilizeze 12 V. Din rețea, alimentarea este furnizată printr-un adaptor de transformare coborâtor către stabilizator. 7805 , care produce o tensiune de strict 5 V. Atenție la micul baterie cilindric verde - servește ca sursă de alimentare de rezervă în cazul pierderii rețelei de 220 V. Nu este necesar să o duceți la 5 V - un litiu-ion sau baterie Ni-MH la 3,6 volți.

Pentru corp puteți folosi diverse materiale- lemn, plastic, metal, sau constructii in intreaga structura ceas de casă la industriale gata făcute, de exemplu, de la un multimetru, tuner, receptor radio și așa mai departe. L-am făcut din plexiglas deoarece este ușor de prelucrat și vă permite să vedeți interiorul, astfel încât toată lumea să poată vedea - acest ceas a fost asamblat cu propriile mâini. Și, cel mai important, era disponibil :)

Aici puteți găsi toate detaliile necesare despre designul propus de ceas digital de casă, inclusiv schema de circuit, aspectul PCB, firmware-ul PIC și