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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 메트로놈. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
독자들의 눈길을 사로잡은 디자인은 시간을 측정하는 고정밀 장치, 즉 자율 전원 공급 장치를 갖춘 손목시계 크기로 제작된 크로노미터이다. 여기에는 공개적으로 사용 가능한 구성 요소가 상대적으로 적습니다. 인쇄 회로 기판은 집에서 만들어집니다. 손목시계 크기에 맞도록 크로노미터 구성 요소는 두 개의 인쇄 회로 기판에 배치됩니다. 하단 보드에는 그 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다. 3231에는 정밀 실시간 클럭 칩 DS1M+(DD2313)와 ATtiny2A-SU 마이크로컨트롤러(DD0)가 있습니다. 마이크로 컨트롤러는 인터페이스 I를 통해 클록 칩과 통신하기 위해 핀 PA1 및 PaXNUMX을 확보하는 내부 RC 발진기에서 클록됩니다.2C.
마이크로 컨트롤러의 포트 B는 LED 표시기에 표시된 숫자 요소를 제어하고 표시기 숫자의 양극과 제어 버튼은 포트 D의 핀에 연결됩니다. 크로노미터는 전압이 2032V인 하나의 CR3 리튬 셀로 구동됩니다. DD1 마이크로 회로는 마이크로 컨트롤러의 PD0 핀에서 주 공급 전압을 수신하고 백업 전압(Vb) - 리튬 셀의 쇼트키 다이오드 VD1을 통해. 이렇게 하면 DD1 마이크로 컨트롤러가 절전 모드에서 작동할 때 DD2 마이크로 회로가 전류 소비가 낮은 모드로 전환됩니다. 저항 R4는 다른 보드에 있는 PD0 출력에 연결된 버튼을 누를 때 공통 와이어에 대한 단락 가능성으로부터 PDXNUMX 출력을 보호합니다. 하부 인쇄 회로 기판의 그림은 그림 2에 나와 있습니다. 1206. 표준 크기 XNUMX의 저항기 및 커패시터, SOIC 패키지의 미세 회로 등 표면 실장 요소를 설치하도록 설계되었습니다. 보드에는 마이크로컨트롤러와 프로그래머를 연결하기 위한 접점이 있습니다.
상단 보드 다이어그램은 그림 3에 나와 있습니다. 1. 1자리 LED 표시기 HG1, 배터리 G3 및 버튼 SB4-SB0805이 포함되어 있습니다. 보드 도면은 그림 224에 나와 있습니다. 2032. 저항기는 표준 크기 XNUMX입니다. 배터리는 CHXNUMX-XNUMX 홀더에 배치됩니다.
보드는 양면이 1mm 두께의 유리 섬유 호일로 만들어졌습니다. 제조 후에는 인쇄된 도체에 단선이나 단락이 있는지 주의 깊게 점검해야 합니다. 보드 간 점퍼는 부품이 설치된 후 하단 보드에 납땜됩니다. 높은 설치 밀도와 도체의 좁은 폭을 고려하여 보드를 서로 연결하기 전에 보드에 단선이나 단락이 없는지 다시 한 번 확인해야 합니다. 얇고 두꺼운 판지로 만든 절연 패드를 보드 사이에 삽입해야 합니다. 전원을 켠 후 프로그램은 마이크로 컨트롤러를 마이크로 소비 모드로 전환하고 시계 칩의 주 전원을 끕니다. 주전원이 없으면 이 마이크로 회로도 절약 모드로 전환됩니다. 외부 인터럽트 요청으로 인해 마이크로 컨트롤러가 "깨어납니다". SB0 버튼에서 INT1을 중단하면 현재 시간이 표시기에 표시되고, SB1 버튼에서 INT2을 중단하면 시간이 설정됩니다. 시간 설정 모드에서 SB1 버튼을 누르면 시 기록 내용이 변경되고, SB2 버튼을 누르면 분 기록 내용이 변경됩니다. 변화는 증가하는 방향으로만 가능합니다. SB3 버튼을 눌러 시간 설정 모드를 종료하세요. 종료 시 프로그램은 시계 칩의 초 레지스터를 재설정합니다. 이 버튼을 작동하려면 시간 설정 모드의 프로그램이 PD0 라인을 출력에서 입력으로 전환하고 그 반대로 전환합니다. 프로그램은 1비트 타이머 T0을 사용하여 HG4,7 표시기를 제어합니다. 타이머의 중단을 요청하면 표시기에 정보가 표시되는 동시에 표시기의 작동 시간이 계산됩니다. 연속 작업의 최대 지속 시간은 TimeDisp 상수로 설정되며 기본적으로 1초입니다. SBXNUMX 버튼을 누른 순간부터 표시기 작동 시간(현재 시간 표시)의 카운트다운이 시작됩니다. 시계의 진행 상황을 더 쉽게 확인할 수 있도록 프로그램에서 SB1 버튼을 사용하여 표시기를 켜고 끌 수 있는 프래그먼트를 활성화할 수 있습니다. 이렇게 하려면 Chronometer1 .asm 프로그램의 소스 파일 시작 부분에 있는 줄의 주석 처리를 제거하면 됩니다(첫 번째 위치의 세미콜론 제거). ;#define No_time_limit_for_dispiay 시계를 확인한 후 이 줄을 다시 주석 처리해야 합니다. 실수로 오랫동안 표시기를 켜면 배터리가 급속히 방전되기 때문입니다. 두 가지 버전의 프로그램 부팅 파일이 기사에 첨부되어 있습니다. 하나(Chronometer1.hex)를 생성할 때 지정된 행이 주석 처리되었고, 다른 하나(Chronometer1NoUmit.hex)를 생성할 때 적용되었습니다. 분리 콜론의 깜박임은 소프트웨어로 구현됩니다. 또한 수십 시간 자리의 중요하지 않은 XNUMX을 끄는 규정도 있습니다. 시간 설정 모드에서는 표시 지속 시간에 제한이 없으며 콜론이 꺼집니다. 인터페이스 I2C는 100kHz의 주파수에서 작동하며 소프트웨어 구현은 V. Trumpert의 책 "AVR-RISC 마이크로 컨트롤러"(Kyiv: MK-Press, 2006)에서 가져왔습니다. 표시 숫자 전환 테이블과 숫자 코드 테이블은 마이크로컨트롤러의 프로그램 메모리에 있습니다. DS3231M+ 칩은 노화에 따른 석영 공진기의 주파수 드리프트에 대한 보정 기능을 제공합니다. 수정 사항은 칩의 Aging Offset Register에 저장됩니다. 크로노미터 프로그램은 그러한 수정을 제공하지 않으며 언급된 레지스터에 0이 기록됩니다(상수 SIGN=0). 필요한 경우 이 상수를 변경할 수 있습니다. 클록이 빠르면 양수 값(최상위 비트는 XNUMX)을 할당해야 하고, 뒤처지면 음수 값(최상위 비트는 XNUMX)을 할당해야 합니다. 주니어 유닛 방전 상수는 시계의 석영 발진기의 주파수를 약 0,1ppm만큼 변경합니다. 상수를 변경한 후에는 프로그램을 다시 변환하고 결과 HEX 파일을 마이크로컨트롤러에 로드해야 합니다. ATtiny2313A-sU 마이크로컨트롤러의 구성은 표와 일치해야 합니다. 확장된 구성 바이트는 변경되지 않은 상태로 유지됩니다. 테이블
표시기가 켜져 있고 공급 전압이 3V인 제조된 크로노미터는 "절전" 모드에서 평균 5mA(1μA)의 전류를 소비합니다. 발전기 주파수의 온도 보정은 64초마다 수행되고, 온도 측정 프로세스 기간은 125...200ms이며, 이때 소비되는 전류는 575μA입니다. 492750년 동안 16번의 온도 측정과 주파수 보정이 수행되었으며, 이는 약 200mAh의 전력을 소비합니다. XNUMXmAh 배터리 용량으로 크로노미터를 최소 XNUMX년 동안 작동할 수 있습니다. 조립 후 크로노미터를 프로그래머에 연결하고 마이크로컨트롤러 프로그램에 로드한 후 구성해야 합니다. 프로그래머를 끄고 배터리를 연결한 후 SB1 버튼을 누르면 표시기에 콜론이 깜박이면서 "_0:00"이 표시됩니다. SB2 버튼을 눌러 시간 설정 모드로 들어갑니다. 그런 다음 SB1 버튼을 눌러 현재 시간을 설정하고 SB2 버튼을 눌러 현재 분을 설정합니다. SB3 버튼을 눌러 시간 설정 모드를 종료하세요. 이 경우 DD1 칩의 내부 초 레지스터가 재설정되어 크로노미터를 제어 시계 또는 정확한 시간 신호와 동기화할 수 있습니다. SB1 버튼을 다시 누르면 표시기에 설정된 시간이 표시됩니다. 크로노미터의 정확성을 확인하려면 최소 한 달은 기다려야 합니다. 이 시간 동안 판독값을 읽는 데 3초를 넘지 않아야 합니다. 그렇지 않으면 에이징 오프셋 레지스터의 값을 변경할 수 있습니다. 이를 수행하는 방법은 위에 설명되어 있습니다. 크로노미터의 정확성은 정확한 주파수 측정기를 사용하여 확인할 수도 있으며, 마이크로 회로의 32768Hz 주파수 출력은 소프트웨어로 활성화됩니다. 주파수를 측정하려면 마이크로컨트롤러 보드의 핀 "32768Hz"와 "17" 사이에 10kOhm 저항을 임시로 연결해야 하고, 핀 "32768Hz"와 "16" 사이에 주파수 측정기를 연결해야 합니다. 테스트하는 동안 두 개의 AA 크기 셀을 사용하여 크로노미터에 전원을 공급할 수 있습니다. 또한 다양한 작동 모드에서 전류 소비를 측정하고 온도 주파수 보정 작동을 확인해야 합니다. 정상 작동 중에 전원과 직렬로 연결된 마이크로 전류계는 64초 주기로 소비 전류의 서지를 표시합니다. 마이크로컨트롤러 프로그램은 ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/08/chrono.zip에서 다운로드할 수 있습니다. 저자: N. 살리모프
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