Джерело: http://www.nebeletronika.narod.ru Автор: Reboot_s

Годинник з відображенням часу в двійковому форматі на мікроконтролері AT90S2313

Доволі часто виникає бажання урізноманітнити побутові речі і зробити їх більш цікавими. Автор не один раз бачив в Інтернеті годинники з двійковою індикацією, як в наручному варіанті з використанням РКІ, так і в настінному, з використанням світлодіодів. В дані статті пропонується настільний варіант, з використанням світлодіодів трьох різних кольорів. Таке рішення дозволяє швидко розрізняти одиниці часу – секунди, хвилини і години. Для секунд були застосовані світлодіоди зеленого кольору, для хвилин – жовтого, для годин – червоного. Подібний вибір кольорів не випадковий, так як палахкотіння червоного звичайно асоціюється з небезпекою, а зелений – діє заспокійливо.
Основою для побудови пристрою став мікроконтролер AT90S2313. Принципова схема пристрою показана на рис. 1.
Рис.1 Принципова електрична схема
Для задання тактової частоти використовується зовнішній кварцовий резонатор на 4 МГц. Ланка R1, С1 застосовується для початкового скиду МК при подачі живлення, С4 фільтрує можливі завади по мережі живлення. Приведені вище елементи вибрані згідно рекомендаціям технічної документації до МК.
Кнопки SA1, SA2, і SA3 призначені для встановлення значення точного часу. При натисканні SA3 програма входить в режим введення значень часу, який додатково показується ввімкненням червоного світлодіоду HL1.
Після цього за допомогою SA1 задаються одиниці хвилин, а SA2 – одиниці годин. Задання часу починається з нуля, тобто коли не світиться жоден світлодіод. За тим, при натисканні відповідної кнопки починають вмикатись світлодіоди, с кожним разом прибавляючи одну одиницю часу.
Наприклад, якщо потрібно ввести 5 годин, то потрібно SA2 натиснути п’ять разів, а світлодіоди HL2 – HL6 будуть засвічуватись в наступній послідовності – 00001, 00010, 00011, 00100, 00101 (0 – не світиться, 1 – світиться). В цьому режимі можна демонструвати основи двійкової системи, але слід враховувати, що годинник дійде до 10111 (23 години), а після цього перейдуть в нуль. Для хвилин це буду 111011 (59 хвилин). На кожній кнопці введена часова затримка, приблизно в пів секунди, щоб не “проскочити” потрібний час. Якщо потрібно ввести, наприклад 45 хвилин, то для того щоб не натискати кнопку 45 разів, її можна просто затиснути і утримувати, поки світлодіоди не покажуть потрібний час, головне вчасно відпустити кнопку. Якщо вхід у режим відбувся вже при наявності індикації, відмінній від нульової, то одиниці годин і хвилин будуть додаватися до вже наявних. Для обнуління потрібно вимкнути і ввімкнути пристрій.
Для виходу з режиму задання часу потрібно нажати кнопку SA3 ще раз, тоді світлодіод HL1 погасне, а SA1 і SA2 припинять реагувати. Секунди автоматично обнулюються при виході з режиму введення часу.
Резистори R2 – R4 “підтягують” виводи до напруги живлення, а R6 – R11 обмежують струми світлодіодів. Резистори R12 – R14 обмежують струми бази транзисторів VT1 – VT3.
Окремо про живлення.Спочатку планувалось живити пристрій від одного пальчикового акумулятору з застосуванням схеми на рис.2, але виявилось, що не дивлячись на принцип динамічної індикації, використання мініатюрних світлодіодів і обмеження базових струмів транзисторів, годинник споживає струм біля 25 мА.
В результаті, в добу вони здатні використати 24 х 25 = 600 мА•год ємності акумулятора. Саме тому, хоч на печатній платі(рис.3)було передбачено місце під перетворювач MAX1654, з обв’язкою, вирішено було його не застосовувати, а обійтися перемичкою.
Живлення надходить від зовнішнього блоку живлення на 5 В. Використання акумулятора цілком можливе, якщо він достатньо великої ємності (приблизно 2500 мА•год) і періодично його заряджати, для чого можна передбачити роз’єм на корпусі.


Рис. 2 Схема живлення від одного акумулятора


Рис. 3. Рисунок печатної плати

Пристрій зібрано на двох печатних платах, на першій розміщується мікроконтролер і допоміжні елементи. Креслення другої плати (виділеної переривчастою лінією на рис. 1)не приводиться, так як вона виготовляється в залежності від потрібних конструктивних особливостей і розмірів підібраного корпусу(на фото). Кнопки винесені на край плати в один ряд, зверху вниз, відповідно до їх нумерації. HL1 розміщений поряд з SA3 (рис.4).


Рис.4.Розміщення елементів на платі


Фото

Пристрій не вимогливий до підбору елементів. Обов’язковим є тільки номінал кварцового резонатору і як можливо більша точність номіналів і якість конденсаторів С2, С3. Резистори – МЛТ чи будь-які інші, потужністю 0,125 Вт, транзистори КТ315 з будь-якою літерою індексу. Основна вимога до світлодіодів – малий струм споживання, краще використовувати зверхяскраві світлодіоди. Важливо зазначити, що спочатку краще провірити яскравість всіх світлодіодів, щоб потім не було великої різниці в силі свічення.
Дуже цікаві можливості при застосуванні SMD - компонент, тоді керуючу частину схеми можна зібрати на одній стороні плати, а світлодіоди – на зворотній. Живити пристрій можна від літієвого дискового акумулятора, типу тих, що застосовуються на материнських платах для збереження настройок BIOS-а.
При правильних номіналах елементів і їх справності, схема настроювання не потребує.
Прошивка в формате .hex і рисунки печатних плат містяться в архіві.