Часы на светодиодах своими руками на к176

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 28.08.2024

Интегральные микросхемы серии К176 обладают чрезвычайно малым потреблением мощности. В состав серии входят микросхемы, специально предназначенные для использования в часах, что позволяет собрать достаточно простые электронные часы с бестрансформаторным питанием и резервной аккумуляторной батареей, обеспечивающей отсутствие сбоев в ходе часов при перерывах в подаче сетевого напряжения. Схема одного из возможных вариантов электронных часов на таких микросхемах приведена на рис. 1.

Задающий генератор выполнен на микросхеме Об и кварцевом резонаторе Z1 частотой 32 768 Гц. В результате деления частоты генераторы на 2? 5 в микросхеме Об на ее выходе 15 (вывод 5) образуются импульсы с частотой 1 Гц. Частота импульсов делится в микросхемах 07 и D8 до одного импульса в минуту. Через дифференцирующую цепочку C10R7R8 и нормально замкнутые контакты кнопки S1 импульсы поступают на счетчики единиц минут (07), десятков минут (02, единиц часов (OJ), десятков часов (D4). В счетчике часов коэффициент пересчета 24 обеспечен за счет подключения выходов 2 D4 и 4 D3 через элемент И (D9.3 и D9.4) к входам R этих же микросхем.

В часах для упрощения схемы применено непосредственно подключение вакуумных люминесцентных семисегментных индикаторов к выходам микросхем серии К176. Для получения достаточной яркости свечения напряжение питания микросхем увеличено до 12 … 13 В, напряжение, подаваемое на сетки индикаторов, составляет 30 В, несколько увеличено напряжение накала. Этн меры позволили исключить ключевые транзисторы. Однако в такой схеме включения светятся лишь самые маленькие индикаторы – ИВ-6 и ИВ-8, неплохие результаты получены с ИВ-22. Для уменьшения переменного напряжения на резонаторе Z1 включен резистор R13.

В часах предусмотрена как установка часов, так и минут. Установка часов производится следующим образом. Нажатие на кнопку S2 переключает триггер на элементах D9.1 н 7)9.2, служащий для подавления дребезга контактов кнопки, в состояние, в котором на входе 7 D5.4 возникает напряжение низкого уровня (логический 0), на выходе – высокого (логическая 1). Кроме того, при нажатии на кнопку S2

происходит установка в нулевое состояние делителя D6, D7, D8 и счетчика минут D1 и D2. В момент отпускания кнопки S2 изменение уровня на входе С D3 с высокого на низкий увеличивает показание счетчика часов на единицу. Нажав кнопку S2 несколько раз, можно установить необходимое показание счетчика часов. Последний раз необходимо отпустить кнопку по шестому сигналу поверки времени или в момент прохождения секундной стрелки эталонных часов числа 12.

Если пуск часов осуществлялся не в момент времени, соответствующий целому часу, установку минут производят нажатием на кнопку S1. В результате на вход D1 с выхода 14 D6 подаются импульсы с частотой 2 Гц. Дифференцирующие цепочки C9R6R8 и C10R7R8 необходимы для подавления дребезга контактов кнопки S1.

В часах применено питание от сети без понижающего трансформатора. Напряжение сети гасится на конденсаторах С1 и С2, выпрямляется мостом VI и стабилизируется цепочкой стабилитронов V2—V4. Со стабилитрона V4 через диод V5 напряжение 12 В поступает на выводы 14 микросхем D1-D9. Напряжение +30 В подается на сетки индикаторов и на преобразователь напряжения, выполненный на транзисторах V7 и V8 и трансформаторе 77, служащий для получения напряжения 0,9 … 1 В для питания нитей накала индикаторов. Для запуска преобразователя при включении часов использована цепочка C8R5, через которую продифференцированные импульсы с частотой 2 Гц подаются на базу V8.

Питание часов резервировано аккумуляторной батареей GB1. При наличии напряжения сети происходит подзаряд батареи через резистор R14 током, компенсирующим саморазряд. При перерывах в подаче напряжения сети питание на микросхемы подается от батареи GB1 через диод V6, с индикаторов напряжение питания снимается. При этом в показаниях сбоя не происходит. Более того, если длительность отключения от сети не превышает суток, ошибка в ходе часов не превышает 1… 2 с. Она возникает за счет изменения теплового режима внутри корпуса часов.

Часы позволяют даже без батареи GB1 отключение от сети на 1 … 2 с без сбоя показаний. Питание микросхем при этом осуществляется за счет заряда на конденсаторе С4.

Все детали часов, кроме R1 и GB1, размещены на печатной плате размерами 70Х Х90 мм. На рис. 2, а приведено расположение проводников на стороне, противоположной стороне установки деталей, на рис. 2, b — расположение деталей и проводников на стороне деталей. Проволочный резистор R1 установлен в сетевой вилке, батарея GB1 – рядом с печатной платой в корпусе часов. Конструкция часов показана на рнс. 3. Корпус выполнен из прозрачного органического стекла толщиной 3 мм и оклеен светлой декоративной пленкой под дерево. Торцевая и внутренняя поверхности верхней, нижней и боковых стенок корпуса окрашены темной коричневой нитроэмалью. В пленке на передней стенке корпуса (после ее наклейки) вырезано окно против индикаторов. Печатная плата и задняя стенка крепятся винтами М2 к четырем бобышкам из органического стекла, приклеенным к боковым стенкам корпуса.

При налаживании часов следует подобрать емкость конденсатора С8 н сопротивление резистора R5 для обеспечения надежного запуска преобразователя и отсутствия срывов генерации, которые могут происходить при подаче импульсов

на базу V8 в противофазе с собственными колебаниями преобразователя при большой емкости конденсатора С8. Для обеспечения точности хода конденсаторы СИ н С12 подбирают после установления тепловою режима в корпусе часов.

Значительно облегчить н ускорить подстройку хода часов можно установкой вместо каждого из конденсаторов СИ и С12 параллельно соединенных постоянного и подстроечного конденсаторов. Вместо СИ следует установить постоянный конденсатор емкостью 12 пФ· и подстроечный с максимальной емкостью 20 пФ, вмес-

то Cl2 – соответственно 56 и 10 пФ. Подстроечные конденсаторы можно установить в зазоре между печатной платой и задней стенкой, подпаяв их выводы к печатным проводникам. Роторы подстроечных конденсаторов должны быть подключены к общему проводу. Конденсатор, подключенный параллельно СП, служит для грубой подстройки частоты, подключенный параллельно С12 – для точной.

Регулировку хода часов с подстроечными конденсаторами осуществляют следующим образом, Установив роторы конденсаторов в среднее положение, .часы в корпусе запускают и определяют их уход за одну-две недели. Затем часы отключают от сети, к выходу 15 D6 (вывод 5) и к общёму проводу подключают цифровой частотомер в режиме измерения периода и оставляют их в положении свободного доступа к подстроечным конденсаторам для установления теплового режима как в часах, работающих от аккумуляторной батареи, так и во включенном частотомере (примерно на 1 ч).

Далее рассчитывают поправку, на которую необходимо изменить частоту задающего генератора. Предположим, что часы ушли вперед иа 5 с за одну неделю. Относительное отклонение частоты от необходимой составит 5/(7’86400) = 8,3’10^. Поэтому для понижения частоты до необходимой необходимо увеличить измеряемый по частотомеру период (1 с) на 8,3 мкс. Период подстраивают сначала конденсатором грубой подстройки, затем точной. Хорошо отрегулированные часы обеспечивают точность не хуже 2 с в месяц.

Для индикатора десятков часов необходимо четыре ключа — аноды a, d, е могут управляться от одного ключа с коллекторным резистором 10 кОм, анод b может быть постоянно подключен через резистор 27 кОм к источнику +30 В.

Для обеспечения правильной полярности выходных сигналов D1—D4 низкий уровень напряжения для зажигания сегмента подается на управляющие входы 5 указанных микросхем (выводы б)\ необходимо отключить от общего провода и подключить к источнику +9 В. Такое же изменение в схеме необходимо выполнить и для всех описываемых далее вариантов часов.

В блоке питания необходимо заменить стабилитрон V4 на Д814Б или Д814В с напряжением стабилизации 9,6 . . . 10,2 В, а резистор R14 уменьшить до значения, обеспечивающего ток подзаряда GB1 около 30 мкА. Напряжение питания индикаторов при этом снизится примерно до 27 В.

В преобразователе напряжения при применении индикаторов с большим током или большим напряжением накала необходимо параллельно R3 и R4 подключить конденсаторы емкостью 270 пФ, транзисторы V7 и V8 установить типа КТ3102А, а емкость конденсатора С8 увеличить примерно до 270 пФ. Число витков обмотки IV необходимо пересчитать из расчета пяти витков на вольт.

Необходимо также увеличить суммарную емкость конденсаторов Cl, С2 примерно до 1,5 мкФ, а сопротивление резистора R1 уменьшить до 51 … 75 Ом.

В случае использования светодиодных индикаторов с обидам анодом, можно изготовить часы для установки в автомобиле. При этом из схемы рис. 1 исключается блок питания (элементы, расположенные на схеме выше D1-D4, кроме С4), а сегменты индикаторов подключают к выходам D1-D4 через эмиттерные повторители на 24 любых маломощных р-п-р транзисторах (рис. 5). Для нормирования рабочего тока в цепь каждого сегмента включается свой ограничительный резистор. Для сегментов and индикатора десятков минут используется два резистора и одни общий транзистор, для сегментов a, d и е индикатора десятков часов — три резистора и один транзистор. Сегменте индикатора десятков часов необходимо соединить с общим проводом через резистор 360 Ом.

Питание интегральных микросхем часов осуществляется от простейшего стабилизатора на стабилитроне V40 н резисторе R43. При выключенной индикации потребляемый ток составляет около 3 мА.

Для включения индикации необходимо включить зажигание или нажать кнопку S3, при этом потребляемый часами ток возрастает примерно до 400 мА. Стабилитрон V9, обеспечивающий стабилизированное напряжение для питания индикаторов, необходимо установить на радиатор.

С такими индикаторами можно сделать и настольные часы, но из-за большого потребляемого тока необходим трансформаторный блок питания. Интересно, что питание индика+оров может осуществляться от мостового выпрямителя без сглаживания и стабилизации (обмотка рассчитывается на напряжение 5 … 6 В), а стабилизатор для питания микросхем может быть простейшим — резистор и стабилитрон на 9,6 . . . … 10,2 В (с подключением резервного аккумулятора).

Возможно применение и накальных индикаторов (ИВ-9, ИВ-13 и т. д.). Их следует включать так же, как и светодиодные, но без ограничительных резисторов. Рабочее напряжение стабилитрона V9 в автомобильном варианте часов .следует выбрать примерно на 1 В больше рабочего напряжения индикаторов для компенсации потерь на эмиттерных повторителях, а напряжение обмотки трансформатора в стационарном варианте без стабилизации – примерно на 3 В больше, так как около 2 В падает еще и на выпрямитель.

В часах можно применить специально разработанный для часов плоский люминесцентный индикатор ИВЛ-1-7/5. Этот индикатор имеют толщину 10 мм при размере цифр 11x22 мм.

В одном индикаторе расположены четыре знакоместа, сгруппированные по два и разделенные двумя точками. Одноименные аноды знакомест объединены, что позволяет использовать индикатор только в динамическом режиме.

На рис. 6 приведен возможный вариант схемы подключения индикатора ИВЛ- 1-7/5 к часам по схеме рис. 1. С вывода 11 микросхемы D& сигнал с частотой 32768 Гц поступает на микросхему D10, включенную в качестве делителя частоты на 64. С ее выхода сигнал с частотой 512 Гц подается на двухразрядный счетчик на ХЗ-трнггерах DILI и D11.2. Элементы D12.1, D12.2, D13.1, D13.2, входы которых подключены к выходам D-триггеров, образуют дешифратор, на выходах которого последовательно формируются импульсы отрицательной полярности с частотой 128 Гц, поступаю-

щие на базы транзисторов D9-D12 и на входы инверторов D12.3, D12.4, D13.3, D13.4. С коллекторов транзисторов импульсы поступают на сетки индикаторов, поочередно включая каждое из знакомест. С выходов инверторов импульсы в положительной полярности подаются на управляющие входы А микросхем D14-D20 типа К176КТ1, выполняющих роль мультиплексеров, поочередно подключающих выходы микросхем D1-D4 к базам транзисторов D13-D19.

Микросхема К176КТ1 – это четыре ключа, в которых сигнал со входа D проходит на выход при наличии напряжения высокого уровня на входе А и эта цепь разрывается при подаче напряжения низкого уровня на вход А. Поочередно подавая напряжение высокого уровня на четыре входа А микросхемы, можно передать на объединенные выходы сигналы с соответствующих входов D. В результате, в момент подачи положительного импульса на первую сетку (крайнюю правую), на транзисторы V13-V19 приходят сигналы с микросхемы D1 и на крайнем правом знакоместе индицируется цифра единиц минут, в следующий момент положительный импульс подается на вторую сетку, на транзисторы подаются сигналы с выходом D2 и т. д. Благодаря достаточно высокой частоте коммутации мелькание цифр незаметно.

В схеме динамической индикации в качестве интегральной микросхемы D10 можно использовать двоичный счетчик К176ИЕ1, микросхему К176ИЕ2 в режиме деления на 32. Можно также собрать генератор на одной микросхеме К176ЛА7 или К176ЛЕ5 (рис. 7). В качестве микросхемы Dll можно использовать также К176ИЕ1 или К176ИЕ2, заменив элементы D12 и D13 на дешифратор К176ИД1, входы 4 и 8 (выводы 72 и 77) которого соединены с общим проводом. Выходы К176ИД1 следует соединить со входами A D14-D20 и через инверторы – к R14- R17.

Транзисторы V9-V19 – любые маломощные кремниевые типа р-п-р с допустимым напряжением коллектор – эмиттер не менее 30 В.

На рис. 8 приведена схема блока питания электронных часов с индикатором ИВЛ-1-7/5. Напряжение питания микросхем около 9,5 .. . 10,0 В определяется стабилитроном V2.

Напряжение питания индикатора составляет около 29 В (стабилитроны V2-V4). Для исключения подсветки неиндицируемых сегментов на сетки запираемых знакомест через резисторы R18—R21 подается отрицательное относительно нити накала напряжение величиной около 5 В, получаемое за счет падения напряжения на стабилитроне V21.

Напряжение накала индикатора ИВЛ-1-7/5 составляет 5 В, поэтому обмотка IV трансформатора 77 имеет 20 витков с отводом от середины, остальные данные трансформатора те же, что и для основного варианта часов. В связи с тем что схема управления индикаторами с помощью р-п-р транзисторов значительно более экономична, чем с п-р-п транзисторами, достаточно суммарной емкости С1 и С2 около 1 мкФ.

Для того чтобы зажечь точки между цифрами, необходимо подключить сетку, управляющую точками, к любой другой сетке, а аноды точек — к цепи +9 В (катод 2). Если желательно сделать точки мигающими с частотой 1 Гц, аноды следует подключить через ключ, состоящий из резияора и р-п-р транзистора (например, подобно R28 и VI9>, к выходу 15 (вывод 5) микросхемы D6. Если же аноды точек подключить к этому выходу D6 непосредственно, вместо полного гашения точек будет происходить уменьшение яркости с частотой 1 Гц, это в меньшей степени раздражает Глаза.

В часы можно встроить будильник. Один из вариантов схемы будильника приведен на рис. 9. К неподвижным контактам переключателей S3-S6 подводятся позиционные коды соответствующих цифр часов (к S3 – десятки часов, S4 – единицы часов, S5 – десятки минут, S6 – единицы минут). Подвижные контакты переключателей подключены к элементу И (D27.1 и D21.2). При выключенном будильнике переключатель S7 (кнопка П2К с само фиксацией) подает напряжение +9 В на вывод 6 D21.4, и с выхода этого элемента сигнал низкого уровня запрещает прохождение каких-либо сигналов через элемент D27.2. При нажатии кнопки S7 состояние триггера D21.3, D21.4 не меняется. Одиако при совпадении показания часов с набранными переключателями S3- S6 на всех входах элемента D27.1 появляются сигналы высокого уровня, элемент И включается, напряжение высокого уровня с выхода D21 2 переключает триггер D21.3, D21.4 в другое состояние. Сигнал высокого уровня с выхода D21.4, поступая на выход 9 элемента D27.2, разрешает прохождение через него сигнала с частотой 1024 Гц с вывода 4 D10 (рис. 6) или с вывода 11 D10 (рис. 7). В последнем случае конденсатор С17 (рис. 7) следует уменьшить до 1500 пФ. Сигнал 1024 Гц прерывается а часто гой 1 Гц сигналом, поступающим с вывода 5 D6. Прерывистый сигнал через усилитель на транзисторах V20 и V21 поступает на головку В1. Резистором R34 можно регулировать громкость сигнала, его максимальный уровень можно установить подбором емкости конденсатора С18. В качестве В1 можно использовать электромагнитный телефон слухового аппарата или любую динамическую головку, включенную через выходной трансформатор любого транзисторного радиоприемника.

Сигнал будет звучать до тех пор, пока кнопка S3 не будет отпущена.

Для получения позиционного кода десятков часов использован элемент D21.1, кода десятков минут – дешифратор D24. Коды единиц часов и единиц минут получаются на выходах дешифраторов D23 и D26, входы которых подключены к выходам десятичных счетчиков D22 и D25. Счетчики D22 и D25 работают синхронно со

счетчиками D3 и D1, для чего их входы R и С попарно объединены. Вместо каждой из пар D22— D23 и D25—D26 можно установить по одной микросхеме К176ИЕ8, представляющей собой десятичный счетчик с позиционным дешифратором (рис. 10).

Следует заметить, что подключать микросхемы D21.1 и D24 можно к выходам D4 и D2 непосредственно лишь для случая соединения входов S (вывод б) микросхем D4 и D2 с источником +9 В. Для исходного варианта часов (рис. 1) подключение цепей будильника к D2 к D4 должно осуществляться через инверторы.

Описываемыми вариантами не исчерпывается многообразие схем электронных часов на микросхемах серии К176. Радиолюбители вполне могут сами продолжить их разработку.

Источник: Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей: Сб. статей. – Кн. 3. – М.: Радио и связь, 1987. — 144 с.: ил. – (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1113)

В статье проанализирована возможность проектирования и изготовления в домашних условиях больших цифровых индикаторов любой сложности и размера на базе дешёвых (100 штук за 1$/80руб/30грн…) сверхъярких китайских светодиодов.

В частности, рассмотрен вопрос построения 6-и разрядного 7-и сегментного индикатора на светодиодах smd5730, разработаны схемы управления, отладки и монтажа часов с данным индикатором.

Технические характеристики светодиода smd5730

Размеры (Д х Ш х В): 5,6 х 3 х 0,9 мм
Рабочее напряжение: 3,2-3,5 В
Номинальный ток: 120 мА
Рассеиваемая мощность: 400 мВт
Цветовая температура: 6000-8000 K
Сила света: 50-55 Лм
Угол свечения: 120°
Рабочая температура: -40° до 85°C

Цветовая температура некоторых электрических ламп

Лампа накаливания в 10 Вт порождает световой поток в 50 люменов, а потребляемая мощность smd5730 менее 0,5Вт, т.е более чем в 20 раз экономичнее.

Монтаж светодиодов на печатную плату

1. Процесс пайки SMD светодиодов состоит в предварительном нанесении легкоплавкого припоя на токоведущие дорожки печатной платы. Можно нанести сразу на все.

2. Для того, чтобы паять диоды SMD, необходимо использовать специальный паяльник малой мощности и ограничивать время контакта SMD светодиода с жалом паяльника не более 3-5 секунд. Распространенной ошибкой является использование паяльников с тонким жалом. Это снижает эффективность теплопередачи и не позволяет качественно нагреть контакты и дорожки печатной платы. Сначала припаивается один конец диода SMD, затем второй.

3. Я пользовался жалом с прямоугольным жалом (Рис.3) что обеспечивает быстрый прогрев площадки платы и расплав припоя, исключая перегрев светодиода. Жидкий припой под действием эффектов смачивания и капиллярного впитывания затекает в зазор между контактом smd-светодиода и дорожкой печатной платы. Температура жала подбирается экспериментально, чтобы выполнить п.2. Я работал с паяльной станцией SP 8520, где температура жала регулируется в диапазоне от 200 С° до 480С° с точностью до 1 град.

Ошибка, приводящая к выходу светодиода из строя — перегрев. Чрезмерно долгое прикосновение паяльника к контакту smd диода и дорожки приводит к расплавлению пластмассового корпус светодиода и его разрушение. Если не контролировать длительность прикосновения жала к детали, избежать чрезмерного нагрева не удастся. Повторить такую технологию в домашних условиях трудно но возможно, поскольку необходимо иметь:

Терпение и желание изготовить огромный индикатор.
Паяльник с прямоугольным жалом на конце.
Возможность установки и фиксации температуры жала.
Легкоплавкий припой с внутренним наполнением сосновой канифолью. Я пользовался проволокой диаметром 0,8 мм.

Выбор конфигурации индикатора

Рассмотрим 7-и сегментный индикатор с сегментами a,b,c,d,e,f,g представленный 7-ю жёлтыми smd светодиодами. Размер индикатора 6х3 мм

Такая крошка сгодится разве для карманного калькулятора. Следовательно, размер сегмента должен быть увеличен, допустим в 10 раз. Тогда индикатор по высоте будет более 12 см, а если в 20 раз, то индикатор по высоте будет более 24 см.

Наращивая количество светодиодов в сегменте, тем самым изменяем длину и высоту сегмента, можно спроектировать табло, например для стадиона ДИНАМО в г.Киеве.

Электрические связи внутри сегмента

Учитывая что питание управляющего контроллера равно 5В, то для схемы А1-Б1 необходим дополнительный источник стабилизированного питания на 24 В, для А2-Б2 12 В, для А3-Б3 6 В.

Для схемы для А4-Б4 подойдёт 5В с определёнными условиями.

Поскольку, речь идёт о динамической индикации, приложение напряжения к рассматриваемой ячейке имеет импульсный характер с определённой скважностью.

Частота, длительность импульса и скважность подбирается экспериментально исходя из следующего:

Наличия одного или нескольких блоков питания
Отсутствия мерцания индикатора
Непревышения импульсных нагрузок для элементов управляющей части
Непревышения импульсных токов для светодиодов
Непревышения импульсных нагрузок для блока(блоков) питания

Управление сегментом

После ряда испытаний была выбран сегмент типа А4-Б4(См Рис., выше) и один стабилизированный блок питания на 5В для всей схемы.

Импульсы управления транзисторами в 1 млС Т1,Т2 формируются микроконтроллером. Каждый сегмент управляется по каналу А4 мощным ключом на Т1 и Т2 формирующим положительный импульс длительностью 1 млС. Таких ключей 6, по числу сегментов.

Для активации сегмента на канале Б4, должен быть сформирован нулевой уровень напряжения, на всё время действия положительного импульса на А4, при этом через сегмент протекает ток активируя выброс фотонов в глаза наблюдателя.

Ключи формирующие нулевой потенциал выполнены на транзисторах КТ645 Т3?Т11, которые являются общими для всех сегментов. Превращение кода микроконтроллера(МК) в видимую цифру Программа формирует 7-и разрядный код и выставляет его на шинах МК. Например, код нуля равен 126, код девятки 123. 126 в бинарном виде представляется в виде строки 1111110.

Логические единицы представляют собой положительные уровни +5В, открывая транзисторы Т3?Т11 с открытым коллектором, обеспечивая нулевой потенциал каналов Б4. Нулевой уровень закрывает транзистор и данный сегмент не светится. Про прошествии 1млС включается силовой ключ следующего сегмента, предыдущего выключается.

Блок индикатора

На Рис., выше представлен 7-и сегментный 6-и разрядный индикатор часов точного времени. Старшие разряды десятки часов – 5 разряд, единицы часов – 4 разряд, десятки минут – 3 разряд, 2 разряд – минуты, 1 разряд представляет десятки секунд, нулевой разряд – секунды.

Разряды индикатора окрашивались в разные цвета фломастерами и первоначально выглядели очень эффектно, но проработав пару недель, куда то пропали, как будто выгорели.

На анодах формируются положительные импульсы в 1 млС сдвинутые по времени, на катодах формируется код символа состоящий из комбинации нулей и единиц.

Печатные платы индикатора

Станок на котором я фрезерую платы, имеет ограничение на размеры платы не более 170 х 170 см, в действительности 160 х 160 см. Поэтому весь индикатор пришлось разбить на 3 части по 125 х 150:

Десятки часов от 0 до 2 – А1 и Единицы часов от 0 до 9 – А2

Десятки минут от 0 до 5 – А5 и Единицы мнут от 0 до 9 – А6

Десятки секунд от 0 до 5 – А3 и Единицы секунд от 0 до 9 – А4

Светодиоды smd изображены в красных прямоугольных корпусах по 5 светодиодах в каждом сегменте. Каждая цифра индикатора обвязана линией положительного импульса:

Десятки часов от 0 до 2 – А1

Единицы часов от 0 до 9 – А2

Десятки минут от 0 до 5 – А5

Единицы мнут от 0 до 9 – А6

Десятки секунд от 0 до 5 – А3

Единицы секунд от 0 до 9 – А4

Каждый сегмент любой цифры, состоящий из 5-и светодиодов, имеет имеет связь с подобным сегментом из 5-и остальных.

Платы похожи на первый взгляд, но имеют различия:

Плата часов принимает код символа от МК снизу и передаёт его по вертикали справа плате минут.

Плата минут принимает код символа по вертикали слева от платы часов и передаёт его по вертикали справа плате секунд.

Плата секунд принимает код символа по вертикали справа от платы минут и передаёт его вниз по горизонтали для возможного использования в будущем.

Принципиальная схема управления большим индикатором

Контроллер ATMega8 синхронизируется внутренним кварцевым генератором на 16 МГц обеспечивая точность хода ±0,5 сек/сутки.

Вывод текущего времени на индикатор

A1 PORTD=S[ch/10]; t1 cl t1 A2 PORTD=S[ch%10]; t1 cl t1 //вывод часов

A5 PORTD=S[min/10]; t1 cl t1 A6 PORTD=S[min%10]; t1 cl t1 //вывод минут

A3 PORTD=S[sec/10]; t1 cl t1 A4 PORTD=S[sec%10]; t1 cl t1 //вывод секунд

Расшифруем первую строку:

1. Процедура в фигурных скобках выполняется, если кнопка 1 (kn1) не нажата.

4. Переменная ch формируется процедурой interrupt [TIM1_COMPA] void timer1_compa_isr(void), представляющей из себя прерывание каждую секунду при сравнении таймера timer1 с некоторой постоянной. Секунды накапливаясь формируют минуты и часы точного времени. Для формирования цифры “десятки часов” переменная ch делится на 10 с отбрасыванием остатка от деления. Полученный результат является указателем в массиве S для формирования кода “десятки часов”.

6. cl – по прошествии 1 млС идёт процедура выведения порта D в высокий импеданс и обнуление. В результате семь катодных транзисторов Т закрываются, ци

фра гаснет, но глаз имея енерцию зрения помнит её.

8. Для формирования цифры “единиц часов” от переменной ch берётся остаток от деления на 10 оператором ch%10 которая является указателем в массиве S.

9. Для формирования остальных цифр индикатора процедура зажигания/погасания аналогичны.

Синхронизации времени часов с временем интернета

Для корректировки времени данного устройства с точным временем интернета служит пульт управления являющийся внешним устройством на 2-х кнопках kn1,kn2, переменном резисторе в 10к и мобильного телефона. Подвижный контакт резистора acp соединён с ADC3. АЦП измеряет напряжение на acp и передаёт данные в программу МК. Программа анализирует в состояние kn1,kn2 и выполняет корректировку времени.

//Вывод на индикатор режима

A5 PORTD=S[val/10]; t1 cl t1

A6 PORTD=S[val%10]; t1 cl t1

//корректировка параметра согласно выбранного режима

Отслеживание и корректировка точного времени происходит по телефону.
Режимов корректировки 4, выбирается поворотом ручки переменного резистора в 10 кОм:
1. Корректировки минут+
2. Корректировки минут-
3. Корректировки часов+
4. Корректировки часов-

В два последних разряда при kn1=0 выводится код АЦП делённый на 100, что позволяет выводить до 10 режимов. При отпускании кнопки kn1=1 код АЦП сохраняется в переменной val что и является номером режима.

При нажатии kn2=0, выполняется процедура корректировки:
1. val=0, при отпускании kn2=1 добавляется 1 мин, обнуляются сек, анализируется переменная min, если она больше 59, min обнуляется
2. val=1, при отпускании kn2=1 минуты уменьшаются на 1, обнуляются сек.
3. val=2, при отпускании kn2=1 добавляется 1 час, обнуляются сек, анализируется переменная ch, если она больше 23, обнуляется ch
4. val=3, при отпускании kn2=1 отнимается 1 час, обнуляются сек.
При подаче питания/включения устанавливается время по умолчанию 14 часов 0 минут 40 секунд, далее происходит процедура корректировки.

Внешний вид часов

Программа

Автор Владимир Шишмаков

Chip type : ATmega8

Program type : Application

AVR Core Clock frequency: 16,000000 MHz

Memory model : Small

External RAM size : 0

Data Stack size : 256

//0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

// Timer1 output compare A interrupt service routine

interrupt [TIM1_COMPA] void timer1_compa_isr(void)

// Voltage Reference: AVCC pin

Автор: Владимир Шишмаков, г.Кузнецовск

Переводим морозильную камеру Атлант 7184 на микроконтроллерное управление

Сначала в проекте использовал твердотельное реле, но потом двигатель перестал им управляться. Поставил простое электромагнитное, жду из Китая еще твердотельное.

С рождением первого ребенка встал вопрос о покупке морозильной камеры, потому что объема заморозки холодильника на зиму уже не хватало. В магазине посоветовали Атлант 7184.

Сначала все радовались, но со временем начал замечать странную ее работу: поработает минут 5-7 и через 10 опять включается.

В интернете много статей о том, как собрать световой меч. Они в основном на одном принципе: размещение в длинной трубе разноцветных светодиодов. Тем самым имитируют лазерный луч. Но нигде не встречается имитация звука этого луча.

Можно, конечно купить термометр-гигрометр, но интересно и дешевле его сделать своими руками. В виду избытка халявных термодатчиков и ещё некоторых валяющихся без дела деталек, решил собрать себе этот нужный в быту девайс на ATmega168V и SHT21. Подробнее читайте дальше…

Микросхема К176ИЕ13 предназначена для построения часов с будильником и работает в комплекте с К176ИЕ12 (или боле современной ее версией К176ИЕ18).

Она содержит на кристалле: счетчики минут и часов, регистр памяти для будильника, цепи сравнения текущего и записанного времени, формирователь звукового сигнала. Счётчик К176ИЕ13 приняв импульсы минут, последовательно переводит их в двоичный код цифр минут и часов и передает на внешний дешифратор (обычно К176ИД2, К176ИД3 или CD4056) для преобразования в семисегментный код индикатора.

Часы-будильник построены на основе комплекта микросхем серии К176: К176ИЕ18, К176ИЕ13, К176ИЕ17 и К176ИД2. Индикация на четырехразрядном светодиодном индикаторе. Часы работают в двух режимах: индикация времени в часах и минутах, и индикация числа и месяца. Переключение режимов производится кнопкой не имеющей фиксации.

В нажатом состоянии на индикаторе высвечивается число и месяц, а в отпущенном состоянии — часы и минуты. Функция будильника позволяет установить одно время включения побудки в течении суток. На месяц и число будильник не программируется.

Принцип работы часов-будильника.

Микросхема D1 К176ИЕ18 содержит задающий кварцевый генератор на резонаторе Q1, набор счетчиков, формирующих основные временные периоды, необходимые для работы часов, а также импульсы для обслуживания динамической индикации. Кроме того в состав микросхемы входит усилитель-формирователь тревожного сигнала будильника, выход которого рассчитан на непосредственное подключение электромагнитного звукоизлучателя.

Импульсы, следующие с минутным периодом поступают с вывода 10 D1 на вход микросхемы D2 — К176ИЕ13, которая содержит счетчики минут и часов, выходной буфер, поочередно перемещающий на выходы микросхемы коды единиц и десятков часов и единиц и десятков минут. Работа этого буфера синхронизируется импульсами частотой 1024 Гц поступающими с вывода 11 микросхемы D1. Кроме того на вывод 9 D2 поступают импульсы, следующие с частотой 2 Гц, которые служат для установки текущего времени и времени будильника при помощи кнопок S2-S4.

При нажатии на кнопку S2 происходит установка минут текущего времени, показания минут начинают увеличиваться со скоростью 2 Гц. При нажатии на S3 тоже самое происходит с показаниями часов. Если нужно установить время будильника надо нажать кнопку S4. При этом на индикацию будет выведено время будильника. И тогда теми же кнопками S2 и S3 (удерживая S4 в нажатом состоянии) можно установить время, в которое должен прозвучать сигнал будильника.

С выходов D2 коды чисел поступают на дешифратор на микросхеме D4, который преобразует эти коды в коды для управления семисегментными индикаторами на светодиодах. Микросхема имеет вход гашения — вывод 7. При подаче на него единичного уровня выходы микросхемы отключаются, переходят в высокоимпендансное состояние. При нажатии на S1 счетчик минут обнуляется.

Календарь выполнен на микросхеме D3 — К176ИЕ17, на её вход поступают импульсы, следующие с периодом в одни сутки с вывода 3 микросхемы D2. А также, с выходов D1, такие же служебные импульсы как и для работы D2 (счетчики обеих микросхем построены по сходному принципу). Установка числа и месяца производится кнопками S5 и S6 так же как кнопками S2 и S3 устанавливают текущее время.

Коды цифр календаря последовательно выводятся на выходы микросхемы D3 и поступают на входы дешифратора D5, работающего таким же образом как дешифратор D4. Выбор того с выходов какого из дешифраторов сигналы должны поступить на индикатор осуществляется при помощи кнопки S8 не имеющей фиксации.

При отпущенном состоянии на индикатор выводятся цифры часов и минут, при этом единица через R8 поступает на вывод 7 D5 и выходы D5 отключены. Если эту кнопку нажать на индикатор выведутся цифры календаря, при этом на вывод 7 D4 поступит единица через резистор R9 и выходы D4 отключатся.

Как только время текущее совпадет с временем будильника, установленным в микросхеме D2, на выходе (вывод 7) этой микросхемы появятся тревожные импульсы, которые поступят на вход усилителя формирователя микросхемы D1 (вывод 9). На выводе 7 D1 сформируется импульсный сигнал, который при подаче на электромагнитный или динамический звукоизлучатель создает звук, напоминающий звучание механического будильника.

Звучать сигнал будет в течении одной минуты (все время пока числа записанные в память D2 совпадают с числами текущего времени). Отключается функция будильника просто — тумблером SB1, Светодиод VD10 служит для индикации включенной функции будильника.

Питание часов от сетевого адаптера 10-11 В. При отключении сетевого напряжения часы переходят на резервный источник — батарею G1 на 9В (Крона), но при этом индикация выключается.

Читайте также: