Светодиодные часы на микроконтроллере atmega8. Двухканальный термометр, часы на ATmega8, DS18B20, DS1307, LCD1602. Описание конструкции микроконтроллерных часов

10 будильников на каждый день недели.
Отсрочка сигнала, если будильник не отключить, срабатывает примерно через 5 мин.
8 будильников на отдельную ножку мк, вкл\откл нагрузки.
Два датчика температуры DS18B20 (дома и на улице).
Таймер 99 часов.
Яркость индикатора настраивается для дневного и ночного времени.
Изменяемый параметр плавно меняет яркость, как в АОН.
При пропадании 220 вольт потребление от батарей 40 микроампер.
Будильник срабатывает при любом режиме питания.
Часы могут последовательно показывать до 4 режимов.

В часах есть возможность последовательно показывать 4 режима, для которых выбирается один из десяти форматов отображения и время его показа.

Форматы отображения.
0
1		Часы-минуты-секунды.
2		Часы-минуты.
3		Часы-минуты, День недели.
4		Число_месяц_день недели.
5
6
7
8
9
A
b		Температура 1 датчик, Температура 2 датчик.

Кнопка F - выход из режима. Выбор 3 основных режимов.
Кнопка SET - вход в выбранный режим. Далее переход к следующему параметру (мигающему полю).
Кнопка PLUS - плюс/on. В режиме SETUP листать главные меню.
Кнопка MINUS - минус/__(off). В режиме SETUP листать главные меню.

Все режимы, кроме нулевого и режима таймера, имеют завершение по времени. Если не было нажатий более 30 секунд, устанавливается режим ноль.

Режим CALLS

	on/__-будильник вкл/откл.
	Дни недели, в которые сработает будильник (здесь в 6 и 7 день будильник выключен).
	Будильники A B C D E F G H вкл/откл. вывод call a_h мк. Будильник пригодится для управления нагрузкой. С его помощью вывод call a_h можно устанавливать на любое количество минут.
	___-выключен, SET-ножка буд. A-H уст в 1, CLS уст в 0. n-сработает один раз, o-вкл. всегда.

Режим SETUP.
Для записи значений в EEPROM нужно все значения в подрежиме подтвердить нажатием SET.
Пример: LIGHT ->SET-> L.ooooo ->SET-> НО4Ь L.2 ->SET-> LIGHT .

Режим PORT.

Режим часы.

Режим Уст SEE.

Форматы отображения.
0		Число, День недели, Часы-минуты.
1		Часы-минуты-секунды.
2		Часы-минуты.
3		Часы-минуты, День недели.
4		Число_месяц_день недели.
5		Температура 1 датчик, Температура 2 датчик.
6		Температура 1 датчик (датчик дома).
7		Температура 2 датчик (датчик на улице).
8		Температура 1 датчик, Часы-минуты.
9		Температура 2 датчик, Часы-минуты.
A		Температура 1 датчик, Температура 2 датчик.
b		Температура 1 датчик, Температура 2 датчик.
В режимах где не указываются десятые градуса, точка определяет больше 0,5 гр..

Режим УSt Буd. Установки будильника.

	Bip сигнал будильника - ШИМ. Pin сигнал будильника - уст в 1 вывод буд. Oba Шим и вывод.
	Отсрочка сигнала. При откл. отсрочке будильник выключается нажатием любой клавиши. При вкл. отсрочке сигнала будильник откл. кнопкой F, при нажатии кнопок SET PLUS MINUS сигнал отключается, но опять сработает примерно через 5 минут, если будильник не выключать, то после 8 раз срабатывания он откл. автоматически. При активной отсрочке сигнала, в нулевом режиме, мигает точка последнего разряда.
	Отключение отсрочки (при отсутствии сигнала). В режиме 0, нажатие SET вкл. этот режим. Наличие активной отсрочки индуцирует символ о на 4 знакоместе. Нажатие PLUS MINUS выключает отсрочку.

Режим DS18B20.

Режим DEFAULT.

Прочие режимы (SETUP).
LIGHT	L ooooo - дневная яркость индикатора. НОЧЬ L2 - яркость с 23-00 до 6-00.
SIGNAL	после входа в режим кнопками плюс/минус выбирается: budil. S или button. S соответственно частота ШИМ для будильника и кнопок. При входе в эти подрежимы на индикаторе: H004.L000. Частота генерируется в режиме быстрой шим(CTC mode). Верхний порог задается регистром OCR1A1. H004-старший байт L000-младший байт. Что бы отключить сигнал от нажатия кнопок - установить H000 L000. Если в режиме УSt Буd.выбрана опция PIN, для будильника шим сигнал выводится не будет.

Действия в нулевом режиме.

F - выбор режима.
SET - режим отмены отсрочки сигнала
PLUS - режим Уст SEE.
MINUS - установка будильников.

Если будильник настроить на включение вывода, то можно использовать чип от музыкальной открытки.

Программа написана на си в WinAvr.
Скачать исходник, HEX и EEP файлы. clock_t.rar (18 Kb)

При прошивке мк установите биты CKSEL3..0 в 0011 (внутренний RC генератор 4 Meg). Запрограммировать бит CKOPT (подключение внутренних конденсаторов). Затем прошить EEPROM, или сбросить основные переменные в программе таким образом - SETUP -> DEFAULT -> SET.

Предлагаю вашему вниманию простую схему и конструкцию «Двухканальный термометр, часы на ATmega8, DS18B20, DS1307, LCD (ЖК) 1602 «.
Конструкция позволяет выводить на двухстрочный символьный индикатор текущее время, дату, месяц, день недели и текущую температуру с двух цифровых датчиков температуры.

Схема двухканального термометра и часов

Конструкция собрана на микроконтроллере ATmega8-16PU, микросхеме часов реального времени DS1307 в DIP корпусе, цифровых датчиках температуры DS18B20, ЖК индикаторе LCD1602

Схема устройства создана в программе
Датчики температуры подключаются к разъемам DS1 и DS2:
— вывод 1 — к выводу GND датчика
— вывод 2 — к выводу DQ датчика
— вывод 3 — к выводу Vcc датчика

Подключение датчиков на схеме не соответствует печатной плате.
Программа подогнана под печатную плату, необходимо подключать:
— 1-й датчик к РВ1 (15-й вывод)
— 2-й датчик к РВ2 (16-й вывод)

Обращаю ваше внимание на подключение выводов порта D микроконтроллера к выводам индикатора:
— PD0 микроконтроллера — к выводу D7 индикатора
— PD1 микроконтроллера — к выводу D6 индикатора
— PD2 микроконтроллера — к выводу D5 индикатора
— PD3 микроконтроллера — к выводу D4 индикатора
Такое подключение выбрано с целью упрощения разводки дорожек на печатной плате

Детали, примененные в конструкции:

В качестве ЖК дисплея применен 2- строчный, 16-символьный — негативный, белые символы на темно-синем фоне с белой подсветкой. Также можно использовать любой аналогичный знакосинтезирующий (символьный) двухстрочный, 16-символьный индикатор, с поддержкой кириллицы или без поддержки, поддерживающий систему команд контроллера НD44780 типа:
— STN (FSTN) Negative (blue или black) с подсветкой (такой применен в конструкции) — такие индикаторы работают только с подсветкой
— FSTN Positive, TN Positive, HTN Positive — с подсветкой или без нее
Примененный китайский LCD индикатор не имеет встроенной кириллицы, поэтому, для наглядности вывода дня недели на индикатор в ОЗУ знакогенератора (CGRAM) записаны пользовательские символы — «П», «н», «т», «Ч», «б» и два символа в инверсном виде «Д» и «У».

Печатная плата двухканального термометра и часов

Конструкция собрана на односторонней печатной плате, все примененные детали — «выводные»
Печатная плата устройства создана в программе .
На плате имеется три перемычки — П1, П2, П3
Кварцевый резонатор установлен на плате «лежа», корпус резонатора припаивается перемычкой к контактной площадке на плате под резонатором.

Описание работы двухканального термометра и часов

Основой конструкции «Двухканальный термометр, часы» является микроконтроллер ATmega8 в DIP корпусе с тактовой частотой 1 МГц от встроенного генератора с внутренней RC цепочкой. Установка FUSE-битов — по умолчанию, ничего менять не надо.
Для определения текущего времени применена микросхема часов реального времени DS1307 , которая отсчитывает секунды, минуты, часы, дату месяца, месяц, день недели и год с компенсацией високосного года действительной до 2100 года.
На индикацию выводятся только:
— текущее время — часы и минуту
— дата месяца
— месяц
— день недели
В качестве датчиков температуры применены два цифровых датчика температуры DS18В20 , которые позволяют измерить текущую температуру в пределах от -45 градуов до +125 градусов Цельсия с точностью 0,5 градуса.
На индикацию выводится текущая температура каждого датчика с разрядностью 0,1 °С
Перед значением каждой температуры выводятся символы «Д» и «У» в инверсном виде:
— «Д» — температура в доме
— «У» — температура на улице

Работа программы организована по прерываниям по переполнению от таймера Т1 возникающие каждые 4 секунды. Обновление текущего времени происходит каждые 4 секунды, обновление текущих температур с датчиков — поочередно, через каждые 4 секунды.

Питание устройства осуществляется от стабилизированного источника питания напряжением 5 Вольт, можно применить зарядное устройство от сотового телефона, или автономный источник питания — АКБ. Потребляемый ток зависит от яркости подсветки (номинала резистора R3) и в конкретном случае составляет 12 мА.

Управление устройством осуществляется двумя кнопками:
— S1 — «Выбор»
— S2 — «Установка»

При первом включение устройства (или при каждом включении при отсутствии резервного источника питания DS1307 — BAT1) устройство переходит в режим «Полной» установки. При этом необходимо выставить текущие год, месяц, дату, день недели и текущее время — часы-минуты. В этом режиме перевод пояснительной информации на русский не проводился (в отличии от индикации дня недели), все пояснения выводятся на английском (полная установка производится крайне редко, разобраться в ней не трудно):

Установка года «Year»:
Мигающий курсор в виде белого прямоугольника указывает где и что нужно вводить:
— кнопкой «Установка» — выставляем десятки лет
— кнопкой «Выбор» — переходим к установке единиц года
— кнопкой «Установка» — выставляем значение единиц года
— кнопкой «Выбор» — переходим к следующей установке

Установка месяца «Month»
— аналогично установке года

Установка дня месяца «Data»:
— аналогично установке года

Установка дня недели «Week»:
— аналогично установке года, при этом — 1- Пн, 2 — Вт, 3 — Ср, 4 — Чт, 5 — Пт, 6 — Сб, 7 — Вс

Установка текущего времени «Hour_Min»
Для примера, текущее время 17 часов 39 минут:
— кнопкой «Установка» — выставляем десятки часов — 1
— кнопкой «Выбор» — переходим к установке единиц часов
— кнопкой «Установка» — выставляем единицы часов — 7
— кнопкой «Выбор» — переходим к установке десятков минут — 4
— кнопкой «Установка» — выставляем единицы минут -0
— секунды уже обозначены на дисплеи как «00»
— ровно в 17 часов 40 минут нажимаем кнопку «Выбор» и текущее время 17 часов 40 минут 00 секунд запишется в DS1307

В рабочем режиме кнопки «Выбор» и «Установка» позволяют перейти в режимы:
— кнопка «Выбор» — коррекция времени (при этом производится установка только текущего времени «Hour_Min» как описано выше)
— кнопка «Установка» — «Полная» установка
Для входа в нужный режим необходимо нажать соответствующую кнопку и держать ее до тех пор пока экран дисплея не очистится. После очистки дисплея отпускаем кнопку и через секунду переходим в выбранный режим.

Конструкция была разработана и тестирована на макетной плате, в «железе» не собиралась.
Поступило много комментариев на неработоспособность устройства, несоответствие печатной платы схеме.
Решено было воссоздать устройство в «железе».
Ниже представлены фотографии собранного устройства по схеме, печатной плате и прошивке опубликованных на этой странице.
Устройство заработало сразу, проблем не наблюдается.
Печатная плата выполнена методом ЛУТ. Из-за ошибки установки микросхем на плате, их пришлось выпаивать и переставлять (и на старуху бывает проруха), что привело к повреждению печатных проводников и, как результат, — внешний вид не очень, перемычка П2 установлена со стороны печатных проводников (не просверлил отверстия), датчик DS1 подсоединен кабелем длиной около 1 метра (так, чтобы он был на высоте около 30 см от пола, датчик DS2 подсоединен кабелем длиной 5 метров и выведен за окно. Разъемы для подключения датчиков взяты от куллеров старых компьютеров.

Была одна проблема — не сразу запустилась RTC DS1307, причина — канифоль между выводами кварца. После промывки платы часы заработали.

(10,8 KiB, 1 990 hits)

(27,3 KiB, 1 471 hits)

(390,1 KiB, 1 288 hits)

(51,7 KiB, 2 476 hits)

Скачать с ЯндексДиска (дополнительно — даташиты на русском)

Все необходимые детали для сборки «Двухканального термометра, часов на ATmega8, DS18B20, Ds1307», включая запрограммированный микроконтроллер, вы можете заказать в интернет- магазине сайта

Данные часы с будильником основаны на микросхеме часов реального времени, что позволяет им работать от резервного источника питания при отсутствии основного. Заданное время будильника и режим работы хранится в энергонезависимой памяти микроконтроллера. Режим отображения - 24 часовой. Содержат имитацию «тикания» Индикация времени и режимов работы осуществляется посредством светодиодных индикаторов.

Принцип работы

Основой данных часов является микросхема DS1307 - часы реального времени, обменивающаяся информацией с управляющим контроллером посредством I2C интерфейса. Индикация времени осуществляется через 4 7-и сегментных индикатора, работающих в динамическом режиме. Ввод и корректировка времени осуществляется 5-ю кнопками: "+ минуты", "+ часы", «установка», «будильник» и «сброс». Звуковой сигнал будильника выводится через стандартный пьезоизлучатель и представляет из себя сигнал частотой 1кгц с секундными паузами.

В качестве управляющего микроконтроллера был выбран Atmega48 по причине его доступности и наличии необходимой периферии на борту(даже с избытком). Часы реального времени DS1307 подключены к аппаратным выходам I2C управляющего микроконтроллера. Для работы DS1307 в автономном режиме(в случае отключения питания главного контроллера) используется литиевая батарейка резервного питания на 3V, ресурса которой хватит на несколько лет из-за низкого энергопотребления микросхемы.

Рассмотрим подробнее управляющую программу:

Программа работает по принципу флагово-таймерного автомата: все состояния и события представлены в виде соответствующих флагов, выполняющихся в прерываниях соответствующего таймера 1с, 1мс и 263.17мс. Программа использует 2 аппаратных таймера.

Опрос часовой микросхемы и нажатие кнопок осуществляется с интервалом 263.17мс. Интервал 1мс служит для формирования звукового сигнала звонка, а 1с - для его модуляции. Секундный интервал также управляет миганием точки во 2-ом разряде индикатора, разделяющий часы и минуты и также служащим формированием «тиканья».
Рассмотрим принципиальную схему часов.

Обозначения и номиналы:
S4 - Увеличение часов
S3 - Увеличение минут
S2 - Установка
S1 - Включение будильника
S5 - Сброс

R6-R10 - 10k
R1-R5 - 510ом

Напряжение питания - 5 вольт.

Настройка и использование

Правильно собранные часы в дополнительной настройке не нуждаются. Необходимо лишь установить текущее время и будильник.
Установка текущего времени осуществляется следующим образом:
1) Кнопками S1 и S2 установить текущее время (точка между разрядами при этом не мигает)
2) Запустить часы кнопкой S3
Установка будильника:
1) Нажать S3 и убедиться в том, что загорелась точка в 1-ом разряде
2) Установить время звонка кнопками S1 и S2
3) Включить звонок кнопкой S4
Дополнительные возможности:
Включить тиканье - удерживая S4 нажать S2 до появления характерных звуков. Отключается так-же.
Отображение минут и секунд - удерживая S4 нажать S1. Если после этого нажать S3 произойдёт сброс секунд в 00. Возврат - та-же комбинация.

Фото и видео часов

Часы собраны в корпусе из под нерабочей «электроники».

– часы с цифровой коррекцией точности.
– будильник.
– термометр.
– индикация на семисегментный индикатор.
– автоматическая регулировка яркости индикатора.

1. Функции.

– часы, формат отображения времени 24-х часовый, часы:минуты.

– цифровая коррекция точности. Возможна ежесуточная коррекция ±25 сек. Установленное значение в 1 час 0 минут 30 сек будет прибавлено/вычтено из текущего времени.

– будильник. В заданное время в течении одной минуты раздаются короткие двойные сигналы. Отключить звук досрочно можно нажатием на любую из кнопок. Когда работа будильника разрешена, при отображении времени в младшем разряде индицируется точка.

– термометр. Диапазон измеряемой температуры -55,0 ÷ 125,0 о С. Если температура выше 99,9 или ниже -9,9 о С десятые доли градуса не отображаются.

– индикация. Поочередная.

– настраиваемая анимация смены показаний.

– использование энергонезависимой памяти микроконтроллера для сохранения настроек при отключении питания.

– если в основном режиме нажать на кнопку PLUS , то на индикаторы выводится время, если нажать на MINUS – температура. При отпускании кнопок возобновляется автоматическая смена показаний.

– автоматическая регулировка яркости индикатора в зависимости от освещенности.

2. Настройка.

2.1. При включении питания часы в основном режиме.

2.2. Нажатием на кнопку MENU производится вход в режим настроек и выбора группы параметров для установки. В пределах группы выбор параметра для установки производится кнопкой SET . По-очереди доступны для установки:

Группа CLOC :

– минуты;

– часы;

– секунды (обнуляются при нажатии на кнопки PLUS или MINUS );

– величина коррекции. В старшем разряде символ "с ".

Группа ALAr :

– активация будильника. На индикаторе " On ", если работа будильника разрешена, " OFF ", если запрещена;

– минуты срабатывания будильника;

– часы срабатывания будильника.

Группа diSP :

– время индикации текущего времени. В старших разрядах символы " tc ". Диапазон установки 0÷99 сек. Если установлен 0, то время отображаться не будет;

– время индикации температуры. В старших разрядах символы " tt ". Диапазон установки 0÷99 сек. Если установлен 0, то температура отображаться не будет;

– выбор эффекта анимации. В старших разрядах символы " EF ". Если установлен 0, смена информации будет проводиться без эффектов , если выбран автоматический режим (символ "А "), то будет производиться поочередная смена эффектов. Если выбран режим r , то смена эффектов будет производиться случайным образом.

– выбор скорости анимации. В старшем разряде символ " P ". Диапазон установки 0÷99. Одна единица соответствует примерно 2 мсек, чем выше величина, тем медленнее идет анимация.

Группа LiGH :

– включение автоматического управления яркостью индикатора. В старшим разряде символ " A ", в младших " On ", если автоматическое регулирование разрешено, " OF ", если яркость устанавливается вручную;

– минимальный порог яркости для автоматического режима. В старших разрядах символы " L _ ".

– максимальный порог яркости для автоматического режима. В старших разрядах символы " L ¯ ".

– уровень яркости в ручном режиме. В старших разрядах символы " L – ".

2.3. Устанавливаемый параметр мигает.

2.4. Удержанием кнопок PLUS / MINUS производится ускоренная установка параметра.

3. Примечания.

1. Для минимального и максимального порогов яркости диапазон установки 0 ÷ 99, но программой вводятся ограничения: минимальный не может быть больше либо равным максимальному и наоборот.

2. При установке параметров яркости информация на индикаторе отображается с выбранной величиной яркости.

3.Необходимо соизмерять скорость анимации и время отображения информации. Если выбрана медленная анимация и малое время отображения, то может оказаться, что информация не успевает полностью обновиться до очередной смены.

4. Особенности схемы.

1. Если предполагается использовать функцию автоматической регулировки яркости индикатора, то вместо RV 1 устанавливается фоторезистор. А значение резистора R 17 следует подобрать для получения нужной чувствительности системы.

2. Датчик температуры может работать и по 2-х проводной схеме подключения. Если планируется измерять температуру в помещении, где установлены часы, то датчик все равно следует выносить за корпус часов.

3. Пищалка BUZ 1 должна быть со встроенным генератором. В зависимости от тока потребления возможно придется установить усилитель (транзисторный ключ).

10 будильников на каждый день недели.
Отсрочка сигнала, если будильник не отключить, срабатывает примерно через 5 мин.
8 будильников на отдельную ножку мк, вкл\откл нагрузки.
Два датчика температуры DS18B20 (дома и на улице).
Таймер 99 часов.
Яркость индикатора настраивается для дневного и ночного времени.
Изменяемый параметр плавно меняет яркость, как в АОН.
При пропадании 220 вольт потребление от батарей 40 микроампер.
Будильник срабатывает при любом режиме питания.
Часы могут последовательно показывать до 4 режимов.

Форматы отображения.
0
1		Часы-минуты-секунды.
2		Часы-минуты.
3		Часы-минуты, День недели.
4		Число_месяц_день недели.
5
6
7
8
9
A
b		Температура 1 датчик, Температура 2 датчик.