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Reloj despertador simple en PIC16F84. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Relojes, temporizadores, relés, interruptores de carga

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No hace mucho tiempo, los relojes electrónicos se construían sobre los llamados chips de reloj de la serie K176 y chips especializados de las series K145 (K145IK1901) y KR1016 (KR1016VI1). Su principal inconveniente es su limitada capacidad de mejora (cualquier cambio requería modificaciones de hardware). Los relojes ensamblados sobre la base de un microcontrolador se comparan favorablemente. El circuito se simplifica enormemente y la "actualización" se puede llevar a cabo sin ningún cambio en el hardware. Incluso configurar la frecuencia del reloj puede ser puramente software. Estos son los relojes descritos en el artículo publicado a continuación.

El despertador propuesto con un indicador LED de cuatro dígitos se basa en un microcontrolador (MK) y muestra la hora en formato de 24 horas con el insignificante cero en el dígito de las decenas de horas en blanco. Hay un modo para mostrar minutos y segundos, una señal sonora breve (de 1 s de duración) al comienzo de cada hora (si es necesario, esta función se puede desactivar), dos despertadores conmutables y una configuración de software del coeficiente de corrección de tiempo. , del cual depende la precisión del reloj. El valor del coeficiente y la configuración de la alarma se registran en la memoria no volátil (EEPROM) del MK. El estado de las alarmas y la señal "Cada hora" se indica mediante LED.

El diagrama esquemático del dispositivo se muestra en la Fig. 1. Su base es un microcontrolador PIC16F84 (DD1), cuya frecuencia de funcionamiento la establece un generador con un resonador externo ZQ1 a 4 MHz. La entrada de reinicio MK (MCLR) está conectada directamente al riel de alimentación de +5 V.

Despertador simple en PIC16F84

El puerto A de cinco bits, cuyas líneas están configuradas para salida, controla el LED HL1 y cambia los dígitos del indicador HG1. Los cuatro dígitos más significativos del puerto B (RB4-RB7) están configurados para recibir y recibir señales de control de los botones SB1-SB4, que están conectados a pines sin resistencias "pull-up", porque el MK las tiene. Los bits RB0 y RB1 del puerto B se utilizan para cargar el código de siete elementos correspondiente al dígito mostrado en el registro DD2. La descarga RB2 es la salida de la señal o alarma 3H (según la versión del programa), que se puede conectar directamente al piezoemisor (ZP-1, ZP-3 y similares), a la entrada del amplificador 3H o a un actuador, por ejemplo, un relé, que cuando suene la alarma, encenderá la radio, la televisión u otro dispositivo.

Los LED HL1 y HL2 indican el estado de la señal "Cada hora" y las alarmas, respectivamente: HL1 se enciende si la señal "Cada hora" está encendida y HL2 - si al menos una de las alarmas está encendida o si ambas están encendidas.

El dispositivo utiliza un indicador LED de hora especializado de Kingbright, que contiene cuatro dígitos de siete elementos con un ánodo común y dos puntos de indicación de segundos entre los dígitos del medio. Dado que los terminales de los elementos AG son comunes a todos los dígitos, el control del indicador sólo es posible en modo dinámico. Para este diseño, el indicador encaja perfectamente: el número de líneas de entrada/salida de uso general en el MCU P1C16F84 no permite una indicación estática, y con una indicación dinámica con otro indicador, sería necesario combinar las salidas del mismo. elementos de diferentes categorías en el tablero.

Las resistencias R3-R10 limitan la corriente a través de los LED indicadores. El registro de desplazamiento DD2 se introduce para guardar los pines MK: convierte el código de serie en paralelo durante la visualización dinámica.

El condensador C4 filtra las ondulaciones en el circuito de alimentación MK. No hay lugar para ello en la placa, está soldado directamente a los terminales del zócalo MK desde el lado de los conductores impresos.

El programa de control del MK está escrito en el ensamblador estándar MPASM de Microchip y compilado en el entorno MPLAB de la misma empresa. De las 1024 celdas de memoria del programa MK, se han utilizado unas ochocientas, por lo que hay recursos para mejorar.

Inmediatamente después de encender, se inicializa el programa de control: los bits del puerto se configuran para entrada y salida, el modo de funcionamiento del temporizador se establece en 0 y la configuración de alarma y el factor de corrección de tiempo se leen de la memoria no volátil.

La tarea principal del programa - la formación de intervalos de tiempo precisos que duran 1 s - se resuelve mediante interrupciones del temporizador 0. Su precalentador está conectado al oscilador de cuarzo MK y se ajusta a un factor de división de 16. Un número de 0h a OFh se escribe en el registro del temporizador 00 para cada procesamiento de interrupción (esto es, hay un factor de corrección de tiempo, en el código fuente del programa se llama TIME_SET), por lo que el temporizador no se desborda en 256, sino, por ejemplo, en 250 ciclos de reloj (con TIME_SET = 5).

En este caso, cuando se utiliza un resonador de cuarzo con una frecuencia de 4 MHz, las interrupciones del temporizador 0 se producen con una frecuencia de 1 Hz/000/000 = 250 Hz. Después de la inicialización, el programa entra en un bucle esperando estas interrupciones y contándolas. Cuando el número de interrupciones llega a 16, el tiempo actual aumenta en un segundo.

Las interrupciones del temporizador 0 también proporcionan indicación dinámica. Durante su procesamiento, el MK establece el nivel cero en los pines RA0-RA3 y así apaga el indicador. A continuación, se carga un código de siete elementos correspondiente al símbolo que debe mostrarse en el registro DD2 a través de los pines MK RB0 y RB1. Luego, se establece un nivel lógico alto en uno de los pines RAO-RA3, por lo que uno de los terminales familiares se ilumina. Todo esto sucede 250 veces por segundo y, gracias a la inercia de la visión, el usuario ve todas las descargas encendidas a la vez.

El bit más significativo del código cargado en el registro DD2 se utiliza para controlar los segundos puntos del indicador, que parpadean a una frecuencia de 1 Hz. Así, con la ayuda de las interrupciones del temporizador 0, se resuelven dos tareas a la vez. Además, en la subrutina de procesamiento de interrupciones, el MK verifica si el dígito de salida es un cero insignificante en el dígito izquierdo y, si es así, en lugar del código de siete elementos del dígito O, el MK carga el número binario 11111111 en el registro (un indicador con un ánodo común, por lo que uno corresponde al segmento apagado).

El teclado se consulta aproximadamente 10 veces por segundo, pero después de presionar por primera vez algunos botones y sus combinaciones, el programa no responde a presiones repetidas durante 1 segundo (por ejemplo, si se mantienen presionados los botones). Esto es necesario para facilitar el control del reloj.

Despertador simple en PIC16F84

Cuando se activa la alarma, aparece una señal 2H intermitente en el pin RB1 durante 3 minuto o, según la versión del programa, un nivel alto (más precisamente, pulsos con una frecuencia de repetición de 1 Hz). Los LED HL1 y HL2 parpadean. Después de un minuto, se llama a una subrutina especial que restablece la correcta iluminación de los LED.

El dispositivo se controla mediante los botones SB1-SB4, cada uno de los cuales combina varias funciones (consulte el diagrama mnemotécnico que se muestra en la Fig. 2). El reloj funciona en tres modos: principal (indicación de la hora actual), con factor de corrección de hora y modo de configuración de alarma.

En el modo principal, el indicador HG1 muestra las horas y los minutos, mientras que los segundos puntos parpadean a una frecuencia de 1 Hz. La hora actual se configura mediante los botones SB1 (horas) y SB2 (minutos): cada pulsación de ellos aumenta las lecturas en uno, y si esto se hace mientras se pulsa SB4, disminuye. Cuando los dígitos de los minutos llegan a cero, no se produce ninguna transferencia a los dígitos de las horas.

Si mantiene presionado el botón SB4 durante tres segundos, el indicador muestra minutos y segundos de la hora actual en lugar de horas y minutos.

La señal "Cada hora" se enciende y apaga mediante el botón SB3 mientras se mantiene presionado SB4 (el LED HL1 se enciende o se apaga en consecuencia).

Para cambiar al modo de configuración de alarma, presione el botón SB3. Las lecturas de la primera alarma aparecen en el indicador, los segundos puntos brillan continuamente. Las horas y los minutos se configuran mediante los mismos botones SB1 y SB2 (en este caso solo aumentan las lecturas). Al presionar el botón SB4 se apaga la alarma y solo quedan guiones en el indicador (los elementos G están iluminados). La próxima vez que encienda el despertador con el mismo botón, aparecerán ceros (y no los valores anteriores) en el indicador y se escribirán en los registros del despertador. Si presiona el botón SB3 nuevamente, aparecerá la segunda alarma en el indicador, pero los segundos puntos se apagarán. Ambas alarmas se configuran de la misma manera.

Una tercera pulsación del botón SB3 pone el reloj en modo de funcionamiento con un coeficiente de corrección de tiempo: en el indicador se muestran los símbolos “EE X”, donde EE significa EEPROM y X es el valor actual del coeficiente en forma hexadecimal; Los segundos puntos continúan parpadeando. Usando el botón SB1 puede aumentar y usando el botón SB2 puede disminuir el valor del coeficiente en el rango de Oh a Fh. El número establecido se escribirá en el temporizador 0 en la rutina de interrupción cuando se desborde.

Cuando se presiona el botón SB3 por cuarta vez, la configuración de la alarma y el valor del coeficiente se escriben en la EEPROM: la primera alarma, en las direcciones 02h-05h (minutos, decenas de minutos, horas y decenas de horas, respectivamente), la segundo - en las direcciones 06h-09h (en el mismo orden), coeficiente - a las 01 h.

El dispositivo está montado sobre una placa de circuito impreso realizada según el dibujo que se muestra en la Fig. 3 (las líneas discontinuas muestran cables de puente que conectan los conductores del circuito impreso en el lado opuesto de la placa).

Despertador simple en PIC16F84

Sin ningún cambio en el circuito y el programa MK, puede utilizar PIC16C84, un análogo programable de una sola vez del PIC16F84. Podemos sustituir el indicador indicado en el diagrama por cualquier otro indicador de cuatro dígitos con ánodo común (es deseable que los terminales de los mismos elementos de descarga estén conectados dentro del indicador). Es aceptable utilizar cuatro indicadores de un solo dígito; en este caso, se pueden utilizar dos LED separados como segundos puntos, conectados mediante cátodos a la salida derecha (según el diagrama) de la resistencia R10 (si es necesario, a través de un interruptor en un transistor). Resistencias, condensadores, LED, botones, los más pequeños.

Se han desarrollado tres versiones del programa de control para el reloj. La versión 1.10 es la principal (su archivo HEX se muestra en la tabla). Cuando se activan las alarmas, aparece una señal (onda cuadrada) con una frecuencia de 2 Hz en el pin RB1. Se puede utilizar para controlar varios actuadores y generadores de señales 3H: desde los más simples con dos o tres elementos lógicos hasta complejos sistemas de síntesis de sonido digital [1, 2]. La visualización dinámica en esta versión funciona constantemente.

Despertador simple en PIC16F84
(haga clic para agrandar)

En la versión 1.11, la indicación también funciona de forma continua, pero cuando se activan las alarmas y en el momento en que se genera la señal "Cada hora", aparecen ráfagas de pulsos con una frecuencia de repetición de 2 Hz en el pin RB1 (la frecuencia de oscilaciones que llenan las ráfagas corresponde a la frecuencia de interrupciones del temporizador 0 - 250 Hz). Esta señal se puede aplicar directamente al emisor o a la entrada del amplificador 3CH.

La versión 1.20 se diferencia de la 1.11 solo en que, de forma predeterminada, la visualización dinámica está desactivada (mientras que todas las demás funciones del reloj funcionan como de costumbre). Comienza a funcionar cuando presionas el botón SB4 y se apaga automáticamente después de 10 s. Cuando pulsas los botones y suena la alarma, comienza de nuevo la cuenta atrás de este intervalo. Si el despertador suena cuando la indicación está apagada, no se enciende: debe presionar el botón SB4 dos veces para apagar el despertador y encender la indicación. Se recomienda utilizar este programa si el reloj funciona con una batería compuesta por celdas galvánicas o baterías recargables: apagar la indicación ahorra energía de la batería.

Al programar el MK, la palabra de configuración indica el tipo de generador - XT, temporizador de encendido - encendido, temporizador de vigilancia y código de protección - apagado. Además, en la celda 01h de la memoria de datos no volátil debe ingresar el número de Oh a Fh (factor de corrección de tiempo) y en las direcciones 02h-09h - configuración de alarma.

Si el ajuste del software de la precisión del reloj resulta incorrecto (lo cual es bastante probable), debe instalar el condensador de sintonización C3 que se muestra en el diagrama con líneas discontinuas (hay un lugar para ello en la placa de circuito impreso).

Archivos HEX de las versiones 1.11 y 1.20 del programa, así como los textos fuente de todas las versiones.

Literatura

  1. Dolgiy A. Cómo escribir datos de audio desde un archivo wav en la ROM y “reproducirlos”. - Radio, 2001, núm. 4, p. 25-27; Núm. 5, pág. 23, 24.
  2. Partes A. Módulo de sonido de un solo chip. - Radio, 2002, N° 11, pág. 40, 41.
  3. Prozhirko Yu.Despertador electrónico con radio. - Radio, 2001, núm. 7, pág. 16, 17; Núm. 8, pág. 17, 18.

Autor: A. Vakulenko, Tyumen

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