Простые часы
Материал из LicrymWiki
Даже наверное не просто простые, а супер простые. Данный проект на микроконтроллере можно назвать проектом выходного дня, так как на разработку и создание этих часов с нуля ушло 1,25 дня, а учитывая, что у вас будет под рукой готовый код, то вы управитесь быстрее.
Нам понадобятся: Кварцевый резонатор на 16 МГц, микроконтроллер ATTINY2313, 2 кнопки, 2 конденсатора на 22 пф, конденсатор на 220 нф, линейный стабилизатор питания 7805, 4 транзистора КТ817Б, ну и четыре семисегментных светодиодных индикатора, у меня это SA15–11GWA (высота цифр 38 мм) и горстка резисторов. Приведенный список соответствует той конструкции, что на фотографиях. Вы можете использовать иные комплектующие (более крупные индикаторы, другой микроконтроллер и т.д.), и тогда придется пересчитать некоторые сопротивления. В общем простор для творчества большой. Отечественные транзисторы пришлось использовать, поскольку под рукой ничего другого не было, если бы была возможность выбирать, то я бы поставил полевые транзисторы.
Итак, имеющиеся компоненты:
Микроконтроллер обошелся в 41 руб, индикаторы по 52,8 руб за штуку. Всего получается 252,2 руб. Остальное было извлечено из запасов, но в любом случае бюджет бы не превысил бы 300 рублей. Исходя из имеющихся компонентов была изготовлена печатная плата, по лазерно-утюжной технологии, которая уже описывалась на портале.
Вид печатной платы:
Далее следует сборка и прошивка программного обеспечения. На заднем плане знакомый уже вам блок питания
Вид часов в сборе:
Вид часов в полумраке:
А теперь рассмотрим схему и разберемся как это всё работает.
Схема:
Микроконтроллер тактируется кварцем с частотой 16 МГц. В качестве счетчика времени, внутри микроконтроллера запущен 16 битный таймер с предделителем 256 (т.е. частота отсчетов таймера 62500 Гц), настроенный на создание прерывания по достижении счетчиком значения 625. Таким образом, мы получаем прерывания ровно 100 раз в секунду. Значение времени хранится в глобальных переменных, и каждое прерывание мы увеличиваем значение миллисекунд на 1. Если количество миллисекунд достигает 100, то мы увеличиваем на 1 значение секунд, а значением миллисекунд сбрасываем. И так далее вплоть до десятков часов, которые сбрасываются по достижении 24 без увеличения следующего разряда. Часы предельно простые, поэтому не считают ни дату, ни перевод на зимнее/летнее время и т.д. Данные функции можно реализовать программно, без изменения аппаратной части, поэтому остаются для реализации желающим.
Разобравшись с таймером и прерываниями мы получаем значение текущего времени в глобальных переменных. Теперь займемся выводом этих значений. Так как количество портов микроконтроллера ограничено, то будем эксплуатировать инерционность зрения. Катоды всех 4 индикаторов соединены параллельно, а аноды коммутируются отдельно, что позволяет нам в любой момент времени вывести любую цифру на любой индикатор. Быстро переключая порт B, к которому подключены катоды и быстро переключая аноды мы можем создать видимость, что у нас работают все 4 цифры, хотя единовременно работает только одна. Иными словами, если текущее время 12:51, то мы выводим цифру 1 на первый индикатор, спустя малый промежуток времени (у меня 1 мс) выводим цифру 2 на второй индикатор, спустя 1 мс выводим 5 на 3 индикатор, спустя 1 мс выводим 1 на 4 индикатор и так далее по кругу.
Кнопки опрашиваются после каждого цикла отображения (примерно 40 раз в сек), обработка нажатия снабжена антидребезгом и «защелкой» в виде флага, что позволяет считать именно нажатия не отвлекаясь на удержание.
Программа:
/*****************************************************
This program was produced by the
CodeWizardAVR V1.25.7 beta 5 Professional
Automatic Program Generator
© Copyright 1998-2007 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.
http://www.hpinfotech.com
Project : Simple AVR Clock
Version :
Date : 01.05.2008
Author : Spiritus Sancti
Company : licrym.org
Comments:
Chip type : ATtiny2313
Clock frequency : 16,000000 MHz
Memory model : Tiny
External SRAM size : 0
Data Stack size : 32
*****************************************************/
#include <tiny2313.h>
#include <delay.h>
#define digit_display_time 1
unsigned char milliseconds, seconds, ten_seconds, minutes, ten_minutes, hours, ten_hours;
bit button_pressed1, button_pressed2;
// Timer 1 output compare A interrupt service routine
interrupt [TIM1_COMPA] void timer1_compa_isr(void) //Прерывание происходит 100 раз в сек,
сохраняем в глобальные переменные текущее время
{ milliseconds++;
TCNT1H=0x00;
TCNT1L=0x00;
if (milliseconds >= 100 )
{
milliseconds = 0;
seconds++;
};
if (seconds >= 10)
{
seconds = 0;
ten_seconds++;
};
if (ten_seconds >= 6)
{
ten_seconds = 0;
minutes++;
};
if (minutes >= 10)
{
minutes = 0;
ten_minutes++;
};
if (ten_minutes >= 6)
{
ten_minutes = 0;
hours++;
};
if (hours >= 10)
{
hours = 0;
ten_hours++;
};
if (ten_hours >= 2 && hours == 4)
{
ten_hours = 0;
hours=0;
};
}
void main(void)
{
unsigned char digits[10] = {18, 159, 56, 28, 149, 84, 80, 31, 16, 20}; //массив для генерации
цифр. Какой элемент массива будет отправлен в порт, такая цифра и загорится.
// Crystal Oscillator division factor: 1
CLKPR=0x80;
CLKPR=0x00;
// Input/Output Ports initialization
// Port A initialization
// Func2=In Func1=In Func0=In
// State2=T State1=T State0=T
PORTA=0x00;
DDRA=0x00;
// Port B initialization
// Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out Func1=Out Func0=Out
// State7=1 State6=1 State5=1 State4=1 State3=1 State2=1 State1=1 State0=1
PORTB=0xFF;
DDRB=0xFF;
// Port D initialization
// Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out Func1=In Func0=In
// State6=0 State5=0 State4=0 State3=0 State2=0 State1=P State0=P
PORTD=0x03;
DDRD=0x7C;
// Timer/Counter 0 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 0 Stopped
// Mode: Normal top=FFh
// OC0A output: Disconnected
// OC0B output: Disconnected
TCCR0A=0x00;
TCCR0B=0x00;
TCNT0=0x00;
OCR0A=0x00;
OCR0B=0x00;
// Timer/Counter 1 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: 62,500 kHz
// Mode: Normal top=FFFFh
// OC1A output: Discon.
// OC1B output: Discon.
// Noise Canceler: Off
// Input Capture on Falling Edge
// Timer 1 Overflow Interrupt: Off
// Input Capture Interrupt: Off
// Compare A Match Interrupt: On
// Compare B Match Interrupt: Off
TCCR1A=0x00;
TCCR1B=0x04;
TCNT1H=0x00;
TCNT1L=0x00;
ICR1H=0x00;
ICR1L=0x00;
OCR1AH=0x02;
OCR1AL=0x71;
OCR1BH=0x00;
OCR1BL=0x00;
// External Interrupt(s) initialization
// INT0: Off
// INT1: Off
// Interrupt on any change on pins PCINT0-7: Off
GIMSK=0x00;
MCUCR=0x00;
// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization
TIMSK=0x40;
// Universal Serial Interface initialization
// Mode: Disabled
// Clock source: Register & Counter=no clk.
// USI Counter Overflow Interrupt: Off
USICR=0x00;
// Analog Comparator initialization
// Analog Comparator: Off
// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off
ACSR=0x80;
// Global enable interrupts
#asm("sei")
while (1)
{
PORTD |=1<<5; //включаем первый индикатор
PORTB = digits[ten_hours]; //выводим на него десятки часов
delay_ms(digit_display_time); //ждем, время индикации одного разряда задается в заголовке программы
PORTD &=~(1<<5); //выключаем первый индикатор и переходим дальше и так в цикле для каждого из 4 разрядов
PORTD |=1<<4;
PORTB = digits[hours];
if (milliseconds >= 50) PORTB &=~(1<<4); else PORTB|=1<<4; //моргание точки
delay_ms(digit_display_time);
PORTD &=~(1<<4);
PORTD |=1<<3;
PORTB = digits[ten_minutes];
delay_ms(digit_display_time);
PORTD &=~(1<<3);
PORTD |=1<<6;
PORTB = digits[minutes];
delay_ms(digit_display_time);
PORTD &=~(1<<6);
//а вот теперь проверим кнопочки в стиле часов Электроника 13
if ((PIND & 1<<0) == 0 && button_pressed1 == 0) //Если нажата кнопка 1
{
delay_ms(1);
hours++;
button_pressed1 = 1;
};
if ((PIND & 1<<0) == 1) button_pressed1=0; //Если отпущена то
сбрасываем флаг
if ((PIND & 1<<1) == 0 && button_pressed2 == 0) //Если нажата кнопка 2
{
delay_ms(1);
minutes++;
button_pressed2 = 1;
};
if (PIND & 1<<1) button_pressed2=0;
};
}
[править] Собранно пользователями
Часы были собраны по схеме, аналогичной схеме автора портала. Не были установлены токоограничивающие резисторы в цепях сегментов индикаторов. Конструкция, как видно из фотографий содержит макетку с установленными на ней индикаторами и транзисторами управления разрядами, а также макетку с Мк и обвязкой. Плата с МК жестко закреплена на обратной стороне платы индикаторов, что способствует уменьшению габаритов готовых часов.
Автор данной версии часов: windcool, 39 region, Slavsk (windcool[псина]rambler.ru)
Отдельное спасибо автору портала за помощь в осуществлении данного проекта
