Приветствую, радиолюбители-самоделкины!
Часы уже давно стали важной и неотъемлемой часть жизни любого современного человека — даже не стоит говорить о том, как изменилась бы жизнь, если б не было возможности в любой момент быстро посмотреть точное и время. Сейчас наручные часы распространены несколько меньше, чем раньше, ведь под рукой всегда есть смартфон, который оперативно покажет не только время, но и погоду, а также множество других полезных параметров. Однако так было далеко не всегда — даже привычные наручные часы появились относительно недавно. Проблема измерения отрезков времени встала перед человечеством уже давно, и люди буквально «выкручивались как могли», используя разные средства для измерения времени, ведь до появления электроники в привычном виде было ещё далеко — распространены были солнечные часы, которые используют для работы тот факт, что солнце «перемещается» по небосводу в течение дня, известно также, что люди использовали специальные свечи, которые равномерно прогорают, ориентируя человека о прошедших промежутках времени. Средства измерения были не такими точными, но и ритм человеческой жизни был совсем другим — не нужно было с точностью до минуты приходить на важные совещания, стоя по пути в пробках с мыслями, «успеть или нет». Сейчас большую часть существующих часов можно поделить -на две категории — строчные и цифровые. Первые больше привычны старшему поколению, в них время можно увидеть наглядно текущее значение часов, минут и секунд по положению стрелок на циферблате. Цифровые же часы используют для отображения цифровые экраны или семисегментные светодиодные индикаторы, на которых время может отображаться в формате ЧЧ:ММ, либо ЧЧ:ММ:СС, если требуется индикация секунд. Цифровые часы более компактны, сейчас они встроены во многие цифровые гаджеты и уже не так часто используются в виде отдельного устройства. Если стрелочные часы сделать с нуля собственными руками в домашних условиях практически невозможно без особых навыков, то вот с цифровыми несколько проще — семисегментные индикаторы продаются в любом магазине радиодеталей и стоят не так дорого. Для того, чтобы на индикаторе отображалось текущее время необходима также специальная схема с использованием микроконтроллера, который будет управлять работой индикатора а также позволит настраивать часы на текущее время. Схема простейших часов представлена ниже.
Как можно увидеть, здесь используется микроконтроллер Attiny2313, достаточно распространённый и недорогой, найти их в продаже можно даже на Алиэксперессе. Семисегментный индикатор необходим 4-х разрядный, для отображения одновременно 4-х знаков, два для часов, два для минут, используется также десятичная точка между значением минут и часов. Схема обладает самыми лаконичными возможностями — она просто непрерывно отображает текущее время, дополнительные возможности, такие как будильник, таймер, отображение даты и значения секунд в этом устройстве нет — для этого есть смартфоны, смарт-часы и прочие гаджеты. Как пишет автор, схема собирается для того, чтобы закрепить навыки постройки устройств на микроконтроллере, к тому же, пользоваться чем-то собранным своими руками гораздо приятнее, нежели ширпотребскими китайскими товарами, особенно если это часы, к которым взгляд обращается не по разу в течение дня.
Рассмотрим в отдельности каждый элемент схемы. Питание поступает на 20 вывод микроконтроллера, при этом на схеме можно увидеть, что плюс питания через конденсаторы на 100 мкФ и 0,1 мкФ замыкается на землю — конденсаторы нужны для фильтрации помех по питанию, этот момент особенно критичен, поскольку используется микроконтроллер, а они чувствительны к помехам и просадкам питания. Конденсатор на 100 мкФ, но можно брать и более ёмкий, например, на 220 либо 470 мкФ — хуже не будет, тип конденсатора — электролитический, напряжение должно быть как минимум 10 вольт, подойдут также на 16 либо 25В. Обратите внимание, что электролитические конденсаторы имеют полярность — минус помечен на их корпусе полоской, минус должен подключаться к минусу питания схемы, плюс, соответственно, к плюсу. Второй конденсатор низкой ёмкости, подойдёт на 100-220 нФ, тип — плёночный либо керамический, он служит для фильтрации высокочастных помех, особенно актуально в том случае, если схема питается от импульсного блока питания. Такой конденсатор уже не имеет полярности, подключается любой стороной. Резистор от плюса, идущий к 1 выводу микроконтроллера — подтяжка вывода «reset», она нужна для стабильности работы, чтобы микроконтроллер случайно не перезагружался. Ко 2 и 3 выводам, как можно увидеть, подключаются пара кнопок, они замыкают выводу на минус, а резисторы, идущие от этих выводов к плюсу питания служат также для подтяжки — такая схема необходима для чёткого считывания микроконтроллером нажатий кнопок. Кнопки можно использовать практически любые малогабаритные, их параметры не играют роли, главное, чтобы были без фиксации и удобно было нажимать. Одна из кнопок служит для настройки часов, вторая — для минут, как подписано на схеме. Выводы 4 и 5 микроконтроллера служат для обеспечения тактирования от внешнего кварцевого резонатора — он подключается между этими выводами, подойдёт любой, главное, чтобы был рассчитан на частоту 10 МГц. Купить кварц можно купить в любом магазине радиодеталей, они стоят в районе 10-15 рублей и имеют специфичный металлический корпус — трудно с чем-либо перепутать. Обратите внимание, что кварц имеет всего 2 вывода — если выводов больше, то это уже нечто другое. Конденсаторы от 4 и 5 выводов к минусу нужны для правильного возбуждения кварца, лучше всего подойдут керамические, ёмкость может быть 22-30 пФ.
Несколько слов про прошивку микроконтроллера. В отличие от простых аналоговых микросхем, микроконтроллер представляет собой просто бесполезный кирпичик, до тех пор, пока в него не залита прошивка — с ней он начинает выполнять определённый алгоритм после подачи питания, в данном случае — управлять индикаторов. Для прошивки Attiny2313 потребуется AVR программатор, например, прекрасно подойдёт недорогой USBasp, который можно приобрести на Алиэксперессе. Микроконтроллер подключается к программатору, программатор — к компьютеру, и с компьютера происходит процесс прошивки, с помощью специальных программ, например такой, как изображена на картинке выше. При прошивке также нужно установить фьюзы — параметры работы микроконтроллера, их необходимо установить в соответствии с представленным скриншотом. Сама прошивка находится в архиве в конце статьи.
Питание схемы — 5В, если подать больше — микроконтроллер сгорит, если перепутать полярность — микроконтроллер тоже сгорит, поэтому с питанием нужно быть внимательным. Использовать можно разные источники, например, сетевой адаптер на 9-12В, поставив после него стабилизатор на 5В, трансформатор с выпрямителем и тем же стабилизатором на 5В. Самый оптимальный вариант, который и использовал автор — ненужное зарядное от сотового телефона, как правило, они все рассчитаны как раз на нужное напряжение 5В. Ток потребления схемы совсем небольшой, поэтому мощность источника не критична. Использовать также можно любой USB выход, например, от Power Bank’a, либо использовать литий-ионные аккумуляторы с преобразователем 3,7 в 5В, в этом случае питание получится автономным. Ниже представлены фото используемого автором сетевого адаптера, а также его внутреннее устройство.
Вся схема собирается на небольшой печатной плате, микроконтроллер при этом желательно установить в панельку, чтобы можно было в дальнейшем перепрошить и использовать в других проектах. Ниже фото собранной платы, сам рисунок дорожек можно найти в архиве вместе с прошивкой.
Индикатор для данной схемы необходим с общим катодов (с общим анодом не подойдёт), подключать его необходимо строго в соответствии со схемой, иначе загораться будут не те цифры. Резисторы на 100 ом, стоящие последовательно с каждым сегментом, нужны для ограничения тока через светодиоды. Контакты D1-D4 — катоды каждого разряда, также подключаются к соответствующим выводам микроконтроллера.
Часы можно установить в подходящий корпус и вывести на лицевую часть сам индикатор и две кнопки для настройки. Такое устройство может показаться неказистым — но зато оно сделано собственноручно, а потому играет большую ценностью, нежели многофункциональные, но покупные часы. Удачной сборки!
chasy_na_mk.rar
[19,98 Kb] (скачиваний: 26)
Источник (Source)
Подборки: Часы Микроконтроллер Плата Схема Электроника Микросхема
Источник: