PIC16F84의 간단한 알람 시계. 계획, 설명

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얼마 전 K176 시리즈의 소위 클럭 칩과 K145(K145IK1901) 및 KR1016(KR1016VI1) 시리즈의 특수 칩을 기반으로 전자 시계가 제작되었습니다. 주요 단점은 개선 가능성이 제한적이라는 것입니다(모든 변경에는 하드웨어 개선이 필요함). 마이크로 컨트롤러를 기반으로 조립된 시계가 눈에 띕니다. 회로가 크게 단순화되어 하드웨어 변경 없이 "업그레이드"를 수행할 수 있습니다. 클록 속도를 설정하는 것조차 순전히 소프트웨어일 수 있습니다. 아래 게시된 기사에 설명된 시계입니다.

제안된 24자리 LED 표시기가 있는 알람 시계는 마이크로컨트롤러(MC)를 기반으로 제작되었으며 수십 시간의 방전에서 미미한 제로 블랭킹으로 1시간 형식으로 시간을 표시합니다. 분과 초에 대한 디스플레이 모드, 매 시간 시작 시 짧은(XNUMX초 지속) 신호음(필요한 경우 이 기능을 끌 수 있음), 끌 수 있는 두 개의 알람 및 소프트웨어 설정이 있습니다. 시계의 정확성이 좌우되는 시간 보정 계수. 계수 및 알람 설정 값은 MK의 비휘발성 메모리(EEPROM)에 기록됩니다. 알람 시계의 상태와 "매시간" 신호는 LED로 표시됩니다.

장치의 개략도는 Fig. 1. 기본은 PIC16F84(DD1) 마이크로컨트롤러이며 작동 주파수는 외부 공진기 ZQ1이 있는 발진기에 의해 4MHz로 설정됩니다. MC 리셋 입력(MCLR)은 +5V 전원 레일에 직접 연결됩니다.

PIC16F84의 간단한 알람 시계

모든 라인이 출력용으로 구성된 1비트 포트 A는 HL1 LED를 제어하고 HG4 표시기의 숫자를 전환합니다. 포트 B(RB7-RB1)의 최상위 4개 비트는 "풀업" 저항이 없는 핀에 연결된 SB0-SB1 버튼의 입력 및 수신 제어 신호용으로 구성됩니다. 포트 B의 비트 RB2 및 RB2은 표시된 숫자에 해당하는 3개 요소 코드를 레지스터 DD1에 로드하는 데 사용됩니다. RB3 방전은 3H 신호 또는 알람(프로그램 버전에 따라 다름)의 출력으로, 피에조 이미터(ZP-XNUMX, ZP-XNUMX 등)에 직접 연결하여 XNUMXH 증폭기 또는 액추에이터, 예를 들어 경보 시 라디오, TV 또는 기타 장치를 켜는 릴레이.

LED HL1 및 HL2는 각각 "매시간" 신호 및 알람 시계의 상태를 나타냅니다. "매시간" 신호가 켜지면 HL1이 켜지고 HL2 - 알람 시계 중 하나 이상이 켜져 있거나 둘 다 켜져 있습니다.

이 장치는 Kingbright의 특수 클록 LED 표시기를 사용하며, 여기에는 공통 양극이 있는 1개의 16요소 숫자와 중간 숫자 사이의 초를 나타내는 84개의 점이 포함됩니다. ag 요소의 결론은 모든 숫자에 공통이므로 표시기는 동적 모드에서만 제어할 수 있습니다. 이 디자인의 경우 표시기가 완벽하게 맞습니다. PXNUMXCXNUMXFXNUMX MK의 범용 I / O 라인 수는 정적 표시를 허용하지 않으며 동적 표시기는 다른 표시기와 함께 다음 출력을 결합해야합니다. 보드의 다른 숫자의 동일한 요소.

저항 R3-R10은 표시기 LED를 통해 전류를 제한합니다. 시프트 레지스터 DD2는 MK 출력을 저장하기 위해 도입되었습니다. 동적 표시 중에 직렬 코드를 병렬로 변환합니다.

커패시터 C4는 MK 전원 회로의 리플을 필터링합니다. 보드에는 위치가 없으며 인쇄된 도체의 측면에서 MK 소켓의 단자에 직접 납땜됩니다.

MK용 제어 프로그램은 Microchip의 표준 MPASM 어셈블러로 작성되고 같은 회사의 MPLAB 환경에서 컴파일됩니다. 1024개의 MK 프로그램 메모리 중 약 XNUMX개가 사용되었으므로 개선할 리소스가 있습니다.

전원이 켜진 직후 제어 프로그램이 초기화됩니다. 입력 및 출력에 대해 포트 비트가 구성되고 타이머 작동 모드가 0으로 설정되고 알람 설정 및 시간 보정 계수가 비휘발성 메모리에서 읽혀집니다.

프로그램의 주요 작업(1초 지속 시간의 정확한 시간 간격 형성)은 타이머 0의 인터럽트를 사용하여 해결됩니다. 프리힐러는 MK 수정 발진기에 연결되고 분할 계수 16으로 조정됩니다. 숫자 0h에서 OFh까지 각 인터럽트 처리 중에 타이머 00 레지스터에 기록됩니다(이것은 프로그램의 소스 코드에서 TIME_SET이라고 하는 시간 수정 요소가 있습니다). 256 클럭 주기 동안(TIME_SET=250).

이 경우 4MHz 크리스탈을 사용할 때 0Hz / 1/000 = 000Hz의 주파수에서 타이머 250 인터럽트가 발생합니다. 초기화 후 프로그램은 이러한 인터럽트를 기다리는 루프로 이동하고 인터럽트를 계산합니다. 인터럽트 횟수가 16에 도달하면 현재 시간이 250초 증가합니다.

타이머 0 인터럽트도 동적 표시를 제공합니다. 처리 중에 MK는 핀 RA0-RA3에서 제로 레벨을 설정하여 표시기를 끕니다. 또한 표시할 문자에 해당하는 2개 요소 코드가 MK 핀 RB0 및 RB1을 통해 DD3 레지스터에 로드됩니다. 그런 다음 RAO-RA250 핀 중 하나에 높은 논리 레벨이 설정되어 친숙한 공간 중 하나가 켜집니다. 이 모든 것은 초당 XNUMX회 발생하며, 시각의 관성으로 인해 사용자는 모든 방전이 한 번에 켜진 것을 볼 수 있습니다.

DD2 레지스터에 로드된 코드의 상위 비트는 1Hz의 빈도로 깜박이는 표시기의 두 번째 지점을 제어하는 데 사용됩니다. 따라서 타이머 0의 인터럽트를 사용하여 두 작업을 한 번에 해결합니다. 또한 인터럽트 처리 루틴에서 MK는 출력 숫자가 왼쪽 숫자에서 중요하지 않은 11111111인지 확인하고 그렇다면 MK는 O 숫자의 XNUMX요소 코드 대신 이진수를 로드합니다. XNUMX을 레지스터에 넣습니다(공통 양극이 있는 표시기이므로 공백 세그먼트에 해당함).

키보드는 초당 약 10회 폴링되지만 일부 버튼과 그 조합을 처음 누른 후 프로그램은 1초 동안 반복해서 눌러도 응답하지 않습니다(예: 버튼을 누르고 있는 경우). 이는 시계 관리의 편의를 위해 필요합니다.

PIC16F84의 간단한 알람 시계

알람이 울리면 간헐적인 2H 신호가 1분 동안 RB3 출력에 나타나거나 프로그램 버전에 따라 하이 레벨(보다 정확하게는 1Hz 반복률의 펄스)이 나타납니다. LED HL1 및 HL2가 깜박입니다. XNUMX분 후 LED의 올바른 빛을 복원하는 특수 서브루틴이 호출됩니다.

이 장치는 버튼 SB1-SB4로 제어되며 각 버튼은 여러 기능을 결합합니다(그림 2의 니모닉 다이어그램 참조). 시계는 기본(현재 시간 표시), 시간 보정 계수 및 알람 설정 모드의 세 가지 모드로 작동합니다.

메인 모드에서 HG1 표시기는 시간과 분을 표시하고 두 번째 포인트는 1Hz의 주파수로 깜박입니다. 현재 시간은 SB1(시) 및 SB2(분) 버튼으로 설정합니다. 버튼을 누를 때마다 판독값이 하나씩 증가하고 SB4를 누른 상태에서 이 작업을 수행하면 감소합니다. 분 자리가 XNUMX 값에 도달하면 시 자리로의 전환이 발생하지 않습니다.

SB4 버튼을 XNUMX초 동안 누르고 있으면 인디케이터에 시와 분 대신 현재 시간의 분과 초가 표시됩니다.

신호 "매시간"은 SB3를 누른 상태에서 SB4 버튼으로 켜고 끕니다(HL1 LED가 각각 켜지거나 꺼짐).

알람 설정 모드로 전환하려면 SB3 버튼을 누르세요. 첫 번째 알람 표시가 표시기에 나타나고 두 번째 점은 계속해서 빛납니다. 시간과 분은 동일한 버튼 SB1 및 SB2로 설정됩니다(이 경우 판독값만 증가). SB4 버튼을 누르면 알람이 꺼지고 표시기에는 대시만 남습니다(G 요소가 켜짐). 다음에 알람이 켜지면 표시기에 동일한 버튼이 나타나고 알람 레지스터에 3(이전 값이 아님)이 기록됩니다. SBXNUMX 버튼을 다시 누르면 두 번째 알람 표시가 표시기에 나타나지만 두 번째 점은 꺼집니다. 두 알람 모두 동일한 방식으로 설정됩니다.

SB3 버튼을 세 번째 누르면 시계가 시간 보정 계수와 함께 작동 모드로 전환됩니다. "EE X" 기호가 표시기에 표시됩니다. 여기서 EE는 EEPROM을 의미하고 X는 1진수 형식의 현재 계수 값입니다. 두 번째 점이 계속 깜박입니다. SB2 버튼을 사용하여 증가시킬 수 있고 SB0 버튼을 사용하여 Oh에서 Fh 범위의 계수 값을 감소시킬 수 있습니다. 설정된 숫자는 타이머 오버플로 루틴에서 타이머 XNUMX에 기록됩니다.

SB3 버튼을 네 번째로 누르면 알람 설정과 계수 값이 EEPROM에 기록됩니다. 첫 번째 알람 시계 - 주소 02h-05h(각각 분, 수십 분, 시간 및 수십 시간), 두 번째 - 주소 06h-09h (동일한 순서), 계수 - 01 h.

장치는 그림에 표시된 그림에 따라 만들어진 인쇄 회로 기판에 장착됩니다. 3(파선은 보드 반대쪽에 있는 인쇄된 컨덕터를 연결하는 점퍼 와이어를 보여줍니다).

PIC16F84의 간단한 알람 시계

회로 및 MK 프로그램을 변경하지 않고도 PIC16F84의 일회성 프로그래밍 가능 아날로그인 PIC16C84를 사용할 수 있습니다. 다이어그램에 표시된 표시기는 공통 양극이 있는 다른 10자리 표시기로 교체할 수 있습니다(방전의 동일한 이름 요소의 출력이 표시기 내부에 연결되는 것이 바람직함). XNUMX개의 한 자리 표시기를 사용할 수 있습니다. 이 경우 저항 RXNUMX의 오른쪽(다이어그램에 따라) 출력에 음극으로 연결된 두 개의 개별 LED를 두 번째 지점으로 사용할 수 있습니다(필요한 경우 키를 통해) 트랜지스터). 저항, 커패시터, LED, 버튼 - 모든 작은 크기.

세 가지 버전의 제어 프로그램이 시계용으로 개발되었습니다. 버전 1.10이 주요 버전입니다(해당 HEX 파일은 표에 나와 있습니다). 알람이 울리면 2Hz 주파수의 신호(사행)가 RB1 출력에 나타납니다. 다양한 액추에이터 및 3H 신호 발생기를 제어하는 데 사용할 수 있습니다. 1개 또는 2개의 논리 요소에서 가장 단순한 것부터 복잡한 디지털 사운드 합성 시스템에 이르기까지[XNUMX, XNUMX]. 이 버전의 동적 표시는 항상 작동합니다.

(확대하려면 클릭하십시오)

버전 1.11에서도 표시가 계속 작동하지만 알람이 울리고 "매시간" 신호가 생성되는 순간 반복률이 2Hz인 펄스 버스트가 RB1 출력에 나타납니다(충진 진동 빈도). 버스트는 타이머 0 - 250Hz의 인터럽트 주파수에 해당합니다. 이 신호는 이미터 또는 3H 증폭기의 입력에 직접 적용할 수 있습니다.

버전 1.20은 동적 표시가 기본적으로 꺼져 있다는 점에서만 1.11과 다릅니다(다른 모든 시계 기능은 일반 모드에서 작동함). SB4 버튼을 누르면 작동이 시작되고 10초 후 자동으로 꺼집니다. 버튼을 누르고 알람이 꺼지면 이 간격의 카운트다운이 다시 시작됩니다. 표시가 꺼져 있을 때 알람이 울리면 켜지지 않습니다. 알람을 끄고 표시를 켜려면 SB4 버튼을 두 번 눌러야 합니다. 시계가 갈바니 셀 또는 축전지로 구성된 배터리로 구동되는 경우 이 프로그램을 사용하는 것이 좋습니다. 디스플레이를 끄면 배터리 전원이 절약됩니다.

MK를 프로그래밍할 때 구성 단어는 생성기 유형(XT, 전원 켜기 타이머 - 켜짐, 감시 타이머 및 코드 보호 - 꺼짐)을 나타냅니다. 또한 비휘발성 데이터 메모리의 셀 01h에는 Oh에서 Fh(시간 보정 계수)까지의 숫자를 입력하고 주소 02h-09h에는 알람 설정을 입력해야 합니다.

클럭 정확도의 소프트웨어 설정이 거친 것으로 판명되면 (아마도) 다이어그램에 표시된 튜닝 커패시터 C3을 점선으로 설치해야합니다 (인쇄 회로 기판에 위치가 있음).

프로그램 버전 1.11 및 1.20의 HEX 파일과 모든 버전의 소스 텍스트

문학

Long A. wav 파일의 오디오 데이터를 ROM에 기록하고 "재생"하는 방법. - 라디오, 2001, No. 4, p. 25-27; 5, p. 23, 24.
부품 A. 단일 칩 사운드 모듈. - 라디오, 2002, 11번, p. 40, 41.
Prozhirko Yu. 라디오 수신기가있는 전자 알람 시계. - 라디오, 2001, No. 7, p. 16, 17; 8, p. 17, 18.

저자: A. Vakulenko, 튜멘

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보고서 작성자는 비용을 90% 줄이기 위해서는 아직 존재하지 않는 많은 기술을 개발해야 한다고 인정합니다. 그러나 계획에 비현실적인 것은 없습니다. 가장 중요한 것은 Falcon 9 로켓과 Dragon 승무원 모듈 개발에 443억 4만 달러를 투자한 Space X의 성공을 되풀이하기 위해 공기업과 민간 기업 간의 협력을 위한 최선의 선택을 찾는 것입니다. 같은 금액으로 XNUMX억 달러.

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