Простые часы

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 (Пользователь Иван подписал на схеме названия сегментов, спасибо):

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=0x70;
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] Собрано читателями

[править] windcool

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.

Отдельное спасибо автору портала за помощь в осуществлении данного проекта

[править] Urboss