PIC16F84のシンプルな目覚まし時計。スキーム、説明

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PIC16F84の簡易目覚まし時計。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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少し前まで、電子時計は、K176 シリーズのいわゆるクロックチップと、K145 (K145IK1901) および KR1016 (KR1016VI1) シリーズの特殊なチップに基づいて構築されていました。その主な欠点は、改善の可能性が限られていることです (変更にはハードウェアの改良が必要です)。マイコンをベースに組み立てられた時計が目立っています。回路は大幅に簡素化されており、ハードウェアを変更することなく「アップグレード」を実行できます。クロックレートの設定も純粋にソフトウェアで行うことができます。以下の記事で説明されているのはこれらの時計です。

提案されている 24 桁の LED インジケータを備えた目覚まし時計は、マイクロコントローラー (MC) に基づいて作成されており、数十時間の放電中にわずかなゼロブランキングを伴う 1 時間形式で時間を表示します。分と秒の表示モード、各正時の開始時の短い (XNUMX 秒間続く) ビープ音 (必要に応じて、この機能をオフにすることができます)、オフにできる XNUMX つのアラーム、およびソフトウェア設定があります。時計の精度に依存する時間補正係数。係数の値とアラーム設定は、MK の不揮発性メモリ (EEPROM) に記録されます。目覚まし時計と「毎時」の信号の状態が LED で表示されます。

装置の概略図を図に示します。 1. その基礎は PIC16F84 (DD1) マイクロコントローラーであり、その動作周波数は外部共振器 ZQ1 を備えた発振器によって 4 MHz に設定されます。 MC リセット入力 (MCLR) は +5V 電源レールに直接接続されています。

PIC16F84のシンプルな目覚まし時計

1 ビットのポート A は、すべてのラインが出力用に構成されており、HL1 LED を制御し、HG4 インジケータの桁を切り替えます。ポート B (RB7 ～ RB1) の 4 つの最上位ビットは、SB0 ～ SB1 ボタンからの制御信号を入力および受信するように構成されています。SB2 ～ SB2 ボタンは、MK には「プルアップ」抵抗が存在するため、「プルアップ」抵抗なしでピンに接続されています。ポート B のビット RB3 および RB1 は、表示された桁に対応する 3 要素コードをレジスタ DD3 にロードするために使用されます。 RBXNUMX の放電は、XNUMXH 信号またはアラーム (プログラムのバージョンに応じて) の出力であり、ピエゾエミッター (ZP-XNUMX、ZP-XNUMX など) に直接接続できます。 XNUMXH アンプやアクチュエーター、たとえばアラーム時にラジオ、テレビ、その他の機器の電源を入れるリレーなどに接続します。

LED HL1 と HL2 は、それぞれ「毎時」信号と目覚まし時計のステータスを示します。「毎時」信号がオンになっている場合は HL1 が点灯し、目覚まし時計の少なくとも 2 つがオンになっている場合、または両方がオンになっている場合は HLXNUMX が点灯します。

このデバイスは、Kingbright の特殊な時計 LED インジケーターを使用しており、共通の陽極を持つ 1 つの 16 要素数字と、中央の数字の間に 84 秒の表示ポイントが含まれています。 ag 要素の結論はすべての桁に共通であるため、インジケーターは動的モードでのみ制御できます。この設計の場合、インジケーターは完全に適合します。PXNUMXCXNUMXFXNUMX MK の汎用 I/O ラインの数では静的表示が不可能であり、動的インジケーターと別のインジケーターでは、ボード上の異なる桁の同じ要素の出力を組み合わせる必要があります。

抵抗 R3 ～ R10 は、インジケータ LED を流れる電流を制限します。シフトレジスタ DD2 は、MK 出力を保存するために導入されました。これは、動的表示中にシリアルコードをパラレルに変換します。

コンデンサ C4 は、MK 電源回路のリップルをフィルタリングします。基板上にそれを置く場所はなく、プリント導体の側面から MK ソケットの端子に直接はんだ付けされます。

MK の制御プログラムは、Microchip 社の標準 MPASM アセンブラで書かれ、同社の MPLAB 環境でコンパイルされます。 1024 個の MK プログラムメモリのうち、約 XNUMX 個が使用されているため、改善の余地があります。

電源投入直後は制御プログラムが初期化され、ポートの入出力ビットの設定、タイマ動作モードの0設定、アラーム設定や時刻補正係数の読み出しが不揮発性メモリから行われます。

プログラムの主なタスクである 1 秒の正確な時間間隔の形成は、タイマー 0 からの割り込みを使用して解決されます。そのプリヒーラーは MK 水晶発振器に接続され、分周係数 16 に調整されます。各割り込み処理中に 0h から OFh までの値がタイマ 00 レジスタに書き込まれるため (これには時間補正係数があり、プログラムのソースコードでは TIME_SET と呼ばれます)、タイマは 256 ではオーバーフローしませんが、たとえば、 250 クロックサイクル (TIME_SET=5 の場合)。

この場合、4 MHz の水晶振動子を使用すると、タイマー 0 の割り込みは 1 Hz / 000/000 = 250 Hz の周波数で発生します。初期化後、プログラムはこれらの割り込みを待機するループに入り、割り込みをカウントします。割り込み数が 16 に達すると、現在時刻が 250 秒増加します。

タイマー 0 割り込みも動的な表示を提供します。処理中に、MK はピン RA0 ～ RA3 にゼロレベルを設定し、それによってインジケーターを消します。さらに、表示する文字に対応する 2 要素コードが、MK ピン RB0、RB1 を介して DD3 レジスタにロードされます。次に、RAO ～ RA250 ピンの XNUMX つに High 論理レベルが設定され、これにより、見慣れたスペースの XNUMX つが点灯します。このすべてが XNUMX 秒あたり XNUMX 回発生し、視覚の慣性により、ユーザーはすべての放電が一度にオンになっているように見えます。

DD2 レジスタにロードされたコードの上位ビットは、1 Hz の周波数で点滅するインジケーターの 0 番目のポイントを制御するために使用されます。したがって、タイマー 11111111 からの割り込みを利用して、XNUMX つのタスクが同時に解決されます。さらに、割り込み処理ルーチンでは、MK は出力桁が左桁の非有意なゼロであるかどうかをチェックし、そうであれば、O 桁の XNUMX 要素コードの代わりに、MK は XNUMX 進数 XNUMX をレジスタにロードします (陽極が共通のインジケーターであるため、XNUMX つはブランクセグメントに対応します)。

キーボードは 10 秒あたり約 1 回ポーリングされますが、一部のボタンとその組み合わせを最初に押した後、プログラムは XNUMX 秒間繰り返し押しても反応しません (たとえば、ボタンが押し続けられた場合)。これは時計を管理するために必要です。

PIC16F84のシンプルな目覚まし時計

アラームが鳴ると、RB2 出力に断続的な 1H 信号が 3 分間表示されるか、プログラムのバージョンに応じて高レベル (より正確には、繰り返し率 1 Hz のパルス) が表示されます。 LED HL1 と HL2 が点滅します。 XNUMX 分後、特別なサブルーチンが呼び出され、LED の正しい輝きが復元されます。

このデバイスはボタン SB1 ～ SB4 によって制御され、各ボタンはいくつかの機能を組み合わせています (図 2 に示すニーモニック図を参照)。時計は XNUMX つのモードで動作します: 基本 (現在時刻の表示)、時間補正係数付き、およびアラーム設定モードです。

メインモードでは、HG1 インジケーターは時間と分を表示し、1 番目のポイントが 1 Hz の周波数で点滅します。現在時刻はSB2（時）ボタンとSB4（分）ボタンで設定します。ボタンを押すごとに表示値がXNUMXずつ増加し、SBXNUMXを押しながら行うと減少します。分の桁がゼロ値に達すると、時の桁への移行は行われません。

SB4 ボタンを XNUMX 秒間押し続けると、インジケーターには現在時刻が時と分ではなく分と秒で表示されます。

「毎時」信号は、SB3 を押しながら SB4 ボタンで ON/OFF します（HL1 LED が点灯または消灯）。

SB3ボタンを押すとアラーム設定モードに移行します。最初のアラームの表示がインジケーターに表示され、1 番目のドットが連続的に点灯します。時と分は同じボタン SB2 と SB4 で設定します (この場合、読み取り値の増加のみ)。 SB3 ボタンを押すとアラームがオフになり、インジケーターにはダッシュのみが残ります (G 要素が点灯します)。次回アラームがオンになると、同じボタンがインジケーターに表示され、アラームレジスタにゼロ（前の値ではなく）が書き込まれます。再度SBXNUMXボタンを押すと、インジケーターに第XNUMXアラームの表示が表示されますが、第XNUMXドットが消えます。両方のアラームは同じ方法で設定されます。

SB3 ボタンを 1 回押すと、時計は時間補正係数を使用した動作モードになります。インジケーターに「EE X」という記号が表示されます。EE は EEPROM を意味し、X は 2 進形式の係数の現在値です。 0 番目のドットは点滅し続けます。 SBXNUMX ボタンで係数の値を増加させ、SBXNUMX ボタンで係数の値を Oh ～ Fh の範囲で減少させることができます。設定された番号は、タイマオーバーフロールーチンのタイマ XNUMX に書き込まれます。

SB3 ボタンを 02 回目に押すと、アラーム設定と係数値が EEPROM に書き込まれます。最初の目覚まし時計はアドレス 05h ～ 06h (それぞれ、分、09 分、時間、01 時間) に、XNUMX 番目の目覚まし時計はアドレス XNUMXh ～ XNUMXh (同じ順序) に、係数はアドレス XNUMXh に書き込まれます。

このデバイスは、図3に示す図面に従って作成されたプリント基板に取り付けられます。 XNUMX (破線は、基板の反対側のプリント導体を接続するジャンパーワイヤを示します)。

PIC16F84のシンプルな目覚まし時計

回路と MK プログラムを変更することなく、PIC16F84 のワンタイムプログラマブルアナログである PIC16C84 を使用できます。図に示されているインジケーターは、共通の陽極を備えた他の 10 桁のインジケーターに置き換えることができます (放電の同じ名前の要素の結論がインジケーター内で接続されていることが望ましい)。 XNUMX つの XNUMX 桁のインジケータを使用することができます。この場合、XNUMX つの別個の LED を XNUMX 番目のポイントとして使用し、カソードによって抵抗 RXNUMX の右側 (図によると) 端子に接続できます (必要に応じて、トランジスタのキーを介して)。抵抗、コンデンサ、LED、ボタンなど、あらゆる小型のもの。

この時計用に 1.10 つのバージョンの制御プログラムが開発されました。バージョン 2 がメインです (その HEX ファイルが表に示されています)。アラームが鳴ると、周波数 1 Hz の信号 (蛇行) が RB3 出力に現れます。これは、1 つまたは 2 つの論理要素による最も単純なものから複雑なデジタルサウンド合成システムに至るまで、さまざまなアクチュエータや XNUMXH 信号発生器の制御に使用できます [XNUMX、XNUMX]。このバージョンの動的表示は常に機能します。

（クリックして拡大）

バージョン 1.11 では、表示は継続的に機能しますが、アラームが鳴り、「毎時」信号が生成された瞬間に、繰り返し率 2 Hz のパルスのバーストが RB1 出力に表示されます (発振周波数が満たされます)。バーストはタイマーからの割り込み周波数 (0 ～ 250 Hz) に対応します。この信号は、エミッタまたは 3H アンプの入力に直接適用できます。

バージョン 1.20 が 1.11 と異なるのは、動的表示がデフォルトでオフになっている点だけです (他のすべてのクロック機能は通常モードで動作します)。 SB4ボタンを押すと動作を開始し、10秒後に自動的にオフになります。ボタンを押してアラームが鳴ると、再びこの間隔のカウントダウンが始まります。表示がオフのときにアラームが鳴った場合、アラームはオンになりません。アラームをオフにして表示をオンにするには、SB4 ボタンを XNUMX 回押す必要があります。時計がガルバニ電池または蓄電池で構成されたバッテリーで電力を供給されている場合は、このプログラムを使用することをお勧めします。ディスプレイをオフにすることでバッテリーの電力を節約できます。

MK をプログラミングする場合、ジェネレーターのタイプはコンフィギュレーションワードで示されます - XT、パワーアップタイマー - オン、ウォッチドッグタイマーおよびコード保護 - オフ。さらに、Oh から Fh までの数値 (時間補正係数) を不揮発性データメモリのセル 01h に入力し、アラーム設定をアドレス 02h ～ 09h に入力する必要があります。

クロック精度のソフトウェア設定が粗いことが判明した場合 (これは非常に可能性が高いです)、図に破線で示されている同調コンデンサ C3 を取り付ける必要があります (プリント基板上にそのための場所があります)。

プログラムバージョン 1.11 および 1.20 の HEX ファイル、および全バージョンのソーステキスト

文学

長い A. wav ファイルから ROM にオーディオデータを書き込み、それらを「再生」する方法。 - ラジオ、2001 年、第 4 号、p. 25-27; No.5、p. 23、24。
パーツ A. シングルチップサウンドモジュール。 - ラジオ、2002 年、第 11 号、p. 40、41。
Prozhirko Yu. ラジオ受信機付きの電子目覚まし時計。 - ラジオ、2001 年、第 7 号、p. 16、17; No.8、p. 17、18。

著者：A。Vakulenko、チュメニ

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