Цифровые часы с большим индикатором
Цифровые часы с большим индикатором
Это цифровые часы, оснащенные четырьмя большими светодиодными дисплеями, которые показывают время в формате, который вы можете прочитать с другого конца комнаты:
Большие часы времени, основанные на ATtiny3216, используют гигантские 7-сегментные светодиодные дисплеи. Коробок для масштаба.
Введение
Эти часы были были задуманы как идея использования 2.3″ одноразрядных 7-сегментных индикаторов, которые я видел на AliExpress. Я решил, что было бы интересно иметь часы, которые можно ясно видеть издалека. Дисплеи бывают разных цветов и напряжений; я выбрал красные версии 4V, чтобы я мог управлять ими непосредственно от линий ввода/вывода микроконтроллера без необходимости использования транзисторов. Мои дисплеи имеют общий катод, но при небольшом изменении в программе можно работать и с дисплеями собщим анодом.
Схема
Вот такая схема:
Схема больших часов времени, основанная на ATtiny3216.
Схема основана на одном из новых контроллеров ATtiny, которые имеют встроенный счетчик часов реального времени, который можно тактироватьс внешнего кварца на 32.768 кГц. Я выбрал ATtiny3216, 20-контактный микроконтроллер с 32кбайт флэш-памяти, который имеет достаточно линий ввода/вывода, чтобы управлять дисплеями простым способом, не прибегая к методу чарлиплексинга.
Токоограничивающие резисторы последовательно соединены с каждым сегментом для обеспечения постоянной яркости дисплея. Кнопка предусмотрена, чтобы устанавливать время, также установлен разъем, подключенный выводу UPDI для программирования ATtiny3216, и вохд, RX, в случае, если вы захотите подключить часы к модулю GPS.
Сборка
Общий размер дисплея часов составляет 95 мм х 140 мм. Печатная плата, достаточно большая, чтобы вместить все четыре дисплея, была бы дорогой, поэтому часы собраны на трех небольших печатных платах, которые соединяются вместе двумя отрезками плоского кабеля:
ATtiny3216 в корпусе SOIC, резисторы и конденсатор размера 0805 установлены на главной плате.
Задняя часть главной главной платы часов.
Я случайно спроектровал кнопку SMD на неправильной стороне печатной платы, поэтому мне пришлось просверлить два отверстия и использовать кнопку с выводами; я исправил эту ошибку это на винальных платах, выложенных ниже.
Я установил восемь 5-контактных разъемов для подключения индикаторов, но вы можете также просто припаять их.
Общее потребление часов составляет около 25 мА; я питаю часы от большого литий-полимерного аккумулятора, которого хватает на несколько дней работы, но также можно использовать и внешний блок питания на 5 вольт.
Программа
Отображение цифр
Индикация на 7-сегментных индикаторах обновляется из четырех значений в масиве Digits[], используя прерывания, генерируемые таймером / счетчиком часов. Например:
будет отображаться «1234». Дисплей настраивается с помощью обычной функции DisplaySetup():
Это во-первых делает все сегментные и цифровые линии выходами, и устанавливает четыре выхода PB0, PB1, PB4 и PB5 в высокий уровень, чтобы погасить цифры.
Таймер затем настраивается в режиме периодического прерывания, генерируя прерывание на частоте 250 Гц для мультиплексирования дисплеев.
Подпрограмма службы прерывания часов просто очищает прерывание и вызывает функцию DisplayNextDigit():
Текущая цифра хранится в глобальной переменной Digit . Каждый вызов функции DisplayNextDigit () выключает текущую цифру, задает сегменты для следующей цифры, а затем включает ее:
Кнопка установки времени
Кнопка Set Time позволяет установить часы на правильное время. При удержании ее нажатой, значение часов увеличивается дважды в секунду. При отпускании и снова нажатии накнопку, значение минут увеличивается два раза в секунду.
Кнопка использует порт ввода-вывода PA1 и подтягивается к питанию:
Состояние кнопки считывается методом ButtonDown (), который возвращает true, если кнопка нажата:
Часы реального времени
Периферийное устройство часов реального времени настроено как периодический таймер прерывания (PIT), генерирующий регулярное прерывание. В этом проекте для прерывания используется делитель 16384, который делит частоту кварца 32.768 кГц, чтобы дать два прерывания в секунду; это позволяет прерыванию увеличивать значений часов или минут дважды в секунду при настройке времени.
Подпрограмма обработки прерывания вычисляет текущее время в часах и минутах из глобальной переменной Time in half-seconds. Если кнопка Set Time не нажата, то она увеличивает время и обновляет массив Digits[] текущими значениями:
Нажатие кнопки Set Time приводит к переходу переменной ButtonState между двумя состояниями: 1, которое изменяет значения часов, и 3, которое изменяет значения минут. В промежуточных состояниях 0 и 2 часы работают нормально.
Компиляция программы
Скомпилируйте программу с помощью megaTiny Core от Spence Konde’s на GitHub. Выберите ATtiny3216/1616/1606/816/806/416/406 в разделе megaTinyCore в меню платы. Убедитесь, что последующие параметры установлены следующим образом (игнорируйте любые другие параметры):
Чип: «ATtiny3216«
тактовая частота:» 5 МГц «
программатор:» jtag2updi (megaTinyCore)»
Затем загрузите программу в контроллер с помощью программатора UPDI. В качестве альтернативы вы можете сделать программатор UPDI из Arduino Uno или другой платы на основе ATmega328P, как описано здесь.
Вы можете игнорировать ошибку «не удается найти Флэш-и загрузочные накопители в описании».
Вот весь текст программы: bigtime.txt .
Изготовление печатной платы
Скачать файлы Eagle для печатных плат часов с GitHub : https://github.com/technoblogy/big-time .
Дальнейшие предложения
Хотя я не использовал их в своем прототипе, десятичные точки индикаторов подключены к PA7 на плате, поэтому вы можете изменить программу, чтобы использовать их, например, чтобы мигать ими каждую секунду.
Также порт PA2 (RX) подключен к разъему на плате, для возможности расширения функция часов, например, подключения модуля GPS, чтобы автоматически корректировать время. Вы также можете использовать этот вход для запуска, остановки или сброса таймера.
Электронные часы с календарем и будильником
Цифровая техника и автоматика в быту
С. Гудов
ЭЛЕКТРОННЫЕ ЧАСЫ С КАЛЕНДАРЕМ И БУДИЛЬНИКОМ
Электронные часы предназначены для индикации текущего времени суток (минуты и часы), дней недели (понедельник — воскресенье), месяца и дня месяца, а также имеют будильник и схему установки требуемого времени суток и дня месяца. Часы реализованы на шести микросхемах серии К176.
Отличительной особенностью данного устройства является динамический режим работы светодиодных индикаторов, позволяющий выводить на одни и те же индикаторы информацию о текущем времени суток, с календаря и будильника.
Принципиальная схема часов представлена на рис. 1.
На микросхеме DD1 выполнены генератор импульсов, делитель частоты с коэффициентом деления 2 15 и счетчик 60 импульсов. На ней собран кварцевый генератор с резонатором ZQ1 и частотой генерации 2 15 = = 32 768 (Гц). С помощью подстроечного конденсатора С1 можно изменять частоту в пределах ±2 Гц от номинала. С выходов триггеров делителя 2 15 снимаются специальные служебные сигналы. С вывода 11 поступают импульсы с частотой следования 1024 Гц для синхронизации работы микросхем DD2, DD3 и DD4. С вывода 6 — сигналы с частотой следования 2 Гц, необходимые для установки требуемого времени суток и дня месяца. С выводов 1, 2, 3, 15 снимаются управляющие импульсы Т1 — Т4, сдвинутые относительно друг друга по фазе и осуществляющие динамический режим работы индикаторов HG1 — HG4. Секундные импульсы с вывода 4 поступают на вход С2 счетчика 60 импульсов, с выхода Q0 которого уже минутные импульсы подаются на микросхему DD2, включающую в себя счетчики минутных и часовых импульсов и схему будильника. На выходах А, В, С, D микросхемы DD2 поочередно и синхронно с сигналами Т1, Т2, ТЗ, Т4 в коде 1 — 2 — 4 — 8 появляется информация, соответствующая текущим часам и минутам суток. Дешифратор DD4 преобразует этот двоичный код в соответствующий семисегментный, который высвечивается на светодиодных индикаторах с общим анодом типа АЛС324Б.
Микросхема DD3 — календарь. Она состоит из следующих блоков: счетчика 40 импульсов для счета дней месяца, счетчика 12 импульсов для счета месяца, счетчика 7 импульсов для счета дней недели и блока управления. Общую синхронизацию работы часов осуществляет микросхема DD5.
Рис. 1. Принципиальная схема часов
На рис. 2 представлены временные диаграммы, поясняющие принцип работы часов. Импульсы с частотой 1024 Гц поступают на вход С2 микросхемы DD5.2 (вывод 11), с вывода 13 которой снимаются сигналы с частотой 512 Гц и подаются на формирователь синхронизирующих импульсов, собранный на микросхеме DD5.1. С вывода 1 синхроимпульсы длительностью примерно 20 мкс поступают на вход микросхемы DD4 и осуществляют запись информации со входов А, В, С, D на выходы a — g (выводы Р — 15DD4).
Момент формирования синхроимпульсов совпадает с появлением сигналов Т1 — Т4, следовательно, смена кода на выходе дешифратора DD4 синхронна с сигналами Т1 — Т4. Например, на выводах 3, 4, 5, 6 календаря DD3 установился двоичный код, соответствующий числу 15 июля (15.07). Во время действия сигнала Т1 устанавливается двоичный код 7 — 0111 и дешифратором DD4 преобразуется в соответствующий фрагмент семйсег-ментного кода. Одновременно сигналом Т1 открывается транзистор VT6, и начинает светиться индикатор HG4. При этом транзисторы VT3 — VT5 закрыты, а индикаторы HG1 — HG3 не светятся.
В следующем такте на выводах 3, 4, 5, 6 календаря DD3 появляется двоичный код 0 — 0000, микросхема DD1 формирует сигнал Т2, а при появлении синхроимпульса на выводе 1 микросхемы DD4 происходит запись информации на выходы а — g в семисегментном коде. Транзистор VT5 открывается сигналом Т2, и индикатор HG3 начинает светиться. Аналогичный процесс происходит для сигналов ТЗ и Т4. Сигналы Т1 — Т4 следуют с частотой 128 Гц, в результате человеческий глаз воспринимает всю индикацию в статическом режиме.
Входы S микросхем DD2 и DD3 управляют выходами А, В, С, D. При логической 1 на входе 5 состояние А, В, С, D определяется информацией с внутренних счетчиков микросхем, а при логическом 0 выходы А, В, С, D блокируются с образованием неопределенного состояния (высокий импеданс). Секундные импульсы с микросхемы DD1 выводятся для мигания на запятую индикатора HG2. На выходе К микросхемы DD2 формируются суточные импульсы. Високосный год календарь DD3 не фиксирует, т. е. число 29.02 отсутствует. Неиспользованные выходы Al, Bl, C1 (на схеме не показаны) никуда не подключаются, но могут быть использованы для индикации дней недели с внутреннего счетчика 7 импульсов в коде 1 — 2 — 4. Однако, при наличии на входе V2 календаря DD3 сигнала ТЗ с микросхемы DD1 через выходы А, В, С, D микросхемы DD3 выводится информация и со счетчика 7 импульсов.
С выхода Q2 (вывод 4) микросхемы DD2 осуществляется синхронизация работы внутренних генераторов микросхем DD1 и DD3 по установочным входам R1 (вывод 5 микросхемы DD1) и R (вывод 12 микросхемы DD3) и производится сброс триггеров микросхем DD4 и DD5 по входам К и R2. При лодаче +9 В на вход М микросхемы DD4 на выходах а — g появляются инверсные сигналы.
Будильник реализован на микросхемах DD2 и DD6. Когда текущее время совпадает с установленным на будильнике, то на выходе HS (вывод 7) микросхемы DD2 в течение минуты появляются импульсы, разрешающие сигналам частотой 1024 Гц, модулированной частотой 2 Гц, проходить через логическую ячейку DD6.3 на динамическую головку BAL
Управление часами осуществляется кнопками SB1, SB2, SB3 и переключателями SA1, SA2, SA3. В верхнем положении переключателя SA1 на индикаторы выводится информация о текущем времени суток, в нижнем — с календаря. Допустим, SA1 находится в верхнем положении, тогда замыканием кнопки SB1 можно установить требуемую минуту, а кнопкой SB2 — час суток.
При включении тумблера SA3 будет высвечиваться информация с будильника. Замыканием кнопок SB1 и SB2 при включенном переключателе SA3 можно установить желаемое время срабатывания будильника. В нижнем положении переключателя SA1 с помощью кнопок SB1 и SB2 устанавливается соответственно число месяца и месяц. При замыкании тумблера SA3 на индикаторы выводится информация о дне недели (1 — 7). С помощью кнопки SB1 при включенном тумблере SA3 можно устанавливать требуемый день недели.
^ Рис. 2. Временные диаграммы
Для установки точного времени применяется кнопка SB3, которая сбрасывает в нуль только минуты. Если на индикаторах высвечивается 40 мин текущего часа и более, то сбрасываются в нуль минуты и к числу часов прибавляется единица. Если в данный момент — менее 40 минут на табло, то час не прибавляется. С шестым сигналом точного времени кнопка SB3 кратковременно нажимается, и часы считаются установленными. Тумблер SA2 отключает будильник, если в нем нет необходимости.
Часы питаются от стандартного источника питания с параметрическим стабилизатором на +9 В. Особенностью данной схемы часов является сохранение их работоспособности при долговременном (до 7 дней) отключении сетевого питания, так как при этом микросхемы запитываются от батареи GB1 «Крона». Светодиодные индикаторы в это время не светятся, а потребляемый микросхемами ток невелик. При включении сетевого питания диод VD10 закрывается и не дает разряжаться батарее GB1.
Питание на индикаторы берется непосредственно с выхода моста VD9. Для предотвращения возможного тиристорного эффекта в КМОП серии К176 в цепи питания микросхем DD1 — DD6 поставлены конденсаторы С10 — С15.
Конструкция и детали. Чертежи печатных плат часов и индикаторов представлены на рис. 3 и 5, размещение деталей часов — на рис. 4.
Рис. 3. Печатная плата:
a — вид со стороны деталей; б — противоположная сторона
Рис. 4. Размещение деталей часов на плате рис. 3
Платы изготовлены из двустороннего фольгированно-го стеклотекстолита. Соединение платы часов с платой индикаторов производится гибкими проводами. К кнопкам SB1, SB2 и тумблерам SA1, SA3 провода должны иметь, по возможности, минимальную длину. Блок питания можно выполнить в отдельном корпусе, причем транзистор VT7 нужно установить на небольшой радиатор или металлическию пластину.
В часах применены резисторы КИМ (R1) и МЛТ (остальные), а также конденсаторы К52-1Б (С7 — С9), КМ-5 (С2, С4, С5, С6), КМ-6 (СЗ, С10 — С15), КТ4-25Б (С1).
Кварцевый резонатор [Кварцевый резонатор на частоту 32 768 Гц можно приобрести в составе набора «Кварц-19». Наборы реализует наложенным платежом по письмам-заказам магазин «Электроника». Его адрес: 196211, г. Ленинград, пр. Ю. Гагарина, 12. — Прим. составителя.] ZQ1 на частоту 32 768 Гц использован от электронных часов. Он закрепляется на плате скобами из медной проволоки диаметром 0,5 мм, для чего предусмотрены контактные площадки. Звуко-излучатель ВА1 — малогабаритный телефон ТМ-2, но можно применять и другую динамическую головку. Трансформатор Т1 должен иметь на вторичной обмотке переменное напряжение примерно 11. 12 В. Взамен батареи GB1 «Крона» можно использовать аккумулятор с напряжением около +9 В (например, типа 7Д-0,1). Конструкцию корпуса часов можно выбрать по своему усмотрению.
^ Рис. 5. Печатная плата индикаторов:
а — противоположная сторона; 6 — со стороны деталей
Налаживание часов начинается с проверки работы генератора импульсов, для чего надо подключить вход частотомера к выводу 13 микросхемы DD1 и вращением ротора конденсатора С1 установить частоту генерации, равную 32 768 Гц. Часы можно наладить и без частотомера по величине ухода от точного времени, но это займет значительно больше времени. Затем подключить вход синхронизации осциллографа к выходу Т1 микросхемы DDL Осциллографом проверить наличие импульсов Т1 — Т4, которые должны быть смещены по фазе относительно друг друга так, как показано на рис. 2. Затем установить все переключатели в исходное состояние согласно схеме на рис. 1. На выводе 11 микросхемы DD1 должны быть прямоугольные импульсы с частотой следования 1024 Гц, на выводе 6 — 2 Гц, на выводе 10 — 1/60 Гц, на выводе 4 — 1 Гц.
На выходах А, В, С, D микросхемы DD2 синхронно с сигналами Т1 — Т4 должен идти определенный двоичный код. Переключить SA1 в нижнее положение и проверить наличие соответствующего кода на выходах А, В, С, D микросхемы DD3 и на выходах а — g дешифратора DD4, причем смена кода должна происходить синхронно с импульсами на выводе 1 триггера DD5.1. На базе транзистора VT2 должны быть импульсы с частотой следования 1024 Гц, модулированной частотой следования 2 Гц, когда текущее время совпадает со временем, установленным на будильнике.
О возможных заменах и модернизации схемы часов. Возможен вариант изготовления часов по данной схеме в миниатюрном карманном виде. Для этого необходимо использовать малогабаритные индикаторы АЛС304Г и запитать часы от аккумуляторов на +9 В либо от батареи «Крона». Индикацию включать кратковременным нажатием кнопки, поставленной в цепи питания индикаторов HG1 — HG4 (точка Л). В общем случае можно использовать любые семисег-ментные индикаторы с общим анодом (КЛЦ202А, АЛШЕидр.).
Если календарь в часах не нужен, то микросхемы DD3 и DD5 и все связи с ними исключаются, переключатель SA1 убирается, а на вход S микросхемы DD2 подается напряжение +9 В. Вход К дешифратора DD4 подсоединяется к +9 В, а на вход S микросхемы DD4 посылаются синхроимпульсы с выхода Q2 микросхемы DD2.
Если будильник также не нужен, то микросхема DD6 исключается, и часы реализуются всего на трех микросхемах серии К176.
В качестве дешифратора DD4 можно использовать микросхему К176ИДЗ, имеющую более мощные выходные шины.
ББК 32.884.19 В80
Составитель А. В. Дьяков
Рецензенты; кандидат технических наук С. А, Бирюков,
А. Д. Шуб
В помощь радиолюбителю: Сборник. Вып. 95/ В80 Сост. А. В. Дьяков. — М.: ДОСААФ, 1986. — 78 с, ил.
30 к.
Приведены описания конструкций, принципиальные схемы и методика расчета их некоторых узлов. Учтены интересы начинающих и ква« лифицированных радиолюбителей.
2402020000 — 070 ББК 32.884.19
072(02)-86 6Ф2.9
(c) Издательство ДОСААФ СССР, 1986.
Научно-популярное издание
В ПОМОЩЬ РАДИОЛЮБИТЕЛЮ
Составитель Андрей Васильевич Дьяков
Заведующий редакцией А. В. Куценко
Редактор М. Е. Орехова
Художник В. А. Клочков
Художественный редактор Т. А. Хитрова
Технический редактор Е. В. Дмитриева
Корректор Я. В. Елкина
ИБ N 1940
Сдано в набор 02.01-86. Подписано в печать 11.07.86. Г-93933. Формат 84Х108 1/32. Бумага тип. № 2. Гарнитура литературная. Печать высокая. Усл. п. л. 4,2. Усл. кр.-отт. 4,52. Уч.-изд. л. 3,92. Тираж 1100000 экз, Заказ 6 — 270. Цена 30 к.
Я б взял. Ламповые часы ручной работы «Past Indicator»
В закладки
Меня всегда приводили в восторг часы на газорязрядных индикаторах (Nixie). Эти «неоновые лампочки» умеют показывать цифры 0-9 или знаки, в зависимости от модели. Они пришли к нам из советского прошлого, где широко применялись в различных приборах, от звукового оборудования до электронных табло.
Кстати, Стив Возняк тоже был замечен с наручными часами на Nixie индикаторах.
Сейчас такие индикаторы практически не выпускают, зато их можно найти на вторичном рынке. Этим пользуются радиолюбители, создавая свои ретро-часы. Но в большинстве своём такие «поделки» не могут похвастаться ничем, кроме ламп.
Тем большим было моё удивление, когда я, бродя по просторам Amazon, нашёл красивые Nixie-часы, которые делают наши соотечественники. Знакомьтесь, Past Indicator.
На выбор доступны семь моделей, правда некоторые придётся подождать. Для каждой модели есть своя раскладка цветов. Часы светят мягким оранжевым светом, умеют отображать дату и включать будильник. Яркость регулируется, как и режим экономии ресурса ламп.
Лампы проработают лет тридцать, после чего их можно будет заменить без пайки. Главное — позаботится о запасном комплекте сейчас, не думаю, что их получится купить через три десятилетия.
Учтите, что каждые 10 минут на всех лампах будут пробегать цифры от 0 до 9 — это техническая особенность газорязрядных индикаторов, иначе будут темные пятна.
Есть один жирный минус — цена. Мастера из Past Indicator ставят такой ценник не только за редкие детали, но и за качественные деревянные корпуса с латунными вставками.
Хотя можно сэкономить, купив часы в сборе, но без корпуса. Ну или просто набор деталей с лампами — на случай, если вы хотите собрать что-нибудь в стиле Fallout. Зато будет чем заняться вечерами.
Ладно, когда речь заходит о предметах интерьера, далеко не все руководствуются одной лишь практичностью. Люди любят красивые вещи.
Цены:
Ламповые часы Past Indicator: от 21500 рублей
Ламповые часы без корпуса: 9900 рублей
Набор «Собери сам»: 4800 рублей
Часы на Amazon: от $499
В закладки
Часы с синхронизацией времени
Наручные часы существуют уже достаточно давно. И с тех самых пор, как они появились, инженеры и часовщики работают над тем, чтобы довести точность этого прибора до совершенства. Но возможность такая возникла лишь с появлением кварцевых механизмов. И сегодня мы имеем в распоряжении такое чудо современных технологий, как синхронизация времени.
Вышки точности
Существует ряд наручных часов с радиосинхронизацией времени. В качестве ориентира они используют атомные часы – самый точный механизм на планете – их погрешность составляет около секунды в… миллион лет! Вот уж действительно, пунктуальные ходики!
Чтобы прибор на вашей руке мог получить сигнал точного времени, достаточно один раз настроить его, указав часовую зону. После этого, часы будут принимать сигнал с одной из вышек, исправляя малейшие погрешности и неточности.
Что же это за вышки? Радиосигнал атомных часов распределяется по нескольким точкам на планете с помощью радиоволн, чтобы все остальные приборы могли ориентироваться на эти данные и синхронизироваться. Такие вышки есть в Европе, США, Китае и Японии. Не так уж много? Зато радиус их работы превышает три тысячи километров. Например, сигнал с вышки в Германии легко доходит до стран Северной Африки. Поэтому, путешествуя по миру, вы можете не переживать, что точное время в ваших ходиках собьется. Благодаря радиосинхронизации, этого не произойдет.
Какие модели имеют функцию синхронизации
Показатели точного времени являются эталоном для многих часовых марок. Поэтому часы с такой опцией есть среди продукции Citizen, Timex. Однако, несомненным лидером в этом вопросе, конечно же, является Casio. Этот японский гигант электроники всегда на шаг впереди. Поэтому обойти вниманием такую заманчивую технологию, как радиосинхронизация, он просто не мог.
Если говорить о коллекциях, которые имеют данную функцию, то в первую очередь стоит упомянуть ProTrek. Эти мощные ходики с большим количеством функций предназначены для выживания в экстремальных условиях, туризма в условиях дикой природы, освоения неизведанных территорий. Именно поэтому, время, сверенное до секунды, и является обязательным атрибутом этой линейки – вдали от цивилизации иметь такую информацию будет крайне полезно.
Следующий модельный ряд – любимцы миллионов, легендарные G-Shock. Эти противоударные часы имеют не только великолепные характеристики устойчивости. Они всегда славились своей широкой функциональностью. Так что, радиосинхронизация здесь просто необходима.
И, наконец, Wave Ceptor – модели, предназначенные, скорее, для деловых поездок. Их стилистика приближена к классике – стальные корпуса и браслеты, квадратный циферблат, строгие линии. А вот способность связываться с атомными часами просто необходима деловым людям, которые все время в пути.
Чтобы не запутаться в часовых поясах, достаточно лишь раз настроить свой прибор, и вы всегда будете знать точное время.