avt-868 Programowalny zegar z LCD proc. 89.PDF

Programowany zegar z wyświetlaczem LCD

P R O J E K T Y

Programowany zegar

z wyświetlaczem LCD

AVT−868

W†Elektronice Praktycznej,

podobnie jak w†innych

pismach przeznaczonych dla

elektronikÛw, opisano juø

wiele uk³adÛw zegarÛw

elektronicznych. Pomimo to,

zainteresowanie takimi

urz¹dzeniami nie s³abnie,

szczegÛlnie kiedy wyrÛøniaj¹

siÍ nietypowymi rozwi¹zaniami

i†eleganckim wygl¹dem.

W†wiÍkszoúci, jeøeli nie we

wszystkich, z†opisanych w†EP

zegarÛw uøywano do zobrazowania

up³ywu czasu wyúwietlaczy sied-

miosegmentowych LED. Wyúwietla-

cze takie maj¹ dok³adnie tyle samo

zalet co i†wad i†nie zawsze wytrzy-

muj¹ konkurencjÍ z†wyúwietlaczami

alfanumerycznymi LCD.

Proponowany zegar zosta³ po-

myúlany jako miniaturowy modu³

- panel, ktÛry moøna rÛwnie dobrze

wbudowaÊ w†istniej¹ce juø urz¹-

dzenie jak i, po odpowiednim

obudowaniu, stosowaÊ autonomicz-

nie. SzczegÛlnie polecam zastoso-

wanie go jako domowego zegarka

umieszczonego np. w†sypialni. £a-

godne, oliwkowe úwiat³o emitowa-

ne przez podúwietlany wyúwietlacz

LCD nie tylko nie denerwuje i†nie

utrudnia zaúniÍcia, ale w†ciemnoúci

wytwarza mi³y nastrÛj.

Do skonstruowania tego zegara

sk³oni³a mnie jeszcze inna oko-

licznoúÊ. Mia³em zamiar kolejny

raz wyprÛbowaÊ w†praktyce moø-

liwoúci, jakie daje opisywany

w†Elektronice Praktycznej rewela-

cyjny pakiet BASCOM i†zaprezen-

towaÊ rezultaty moich doúwiad-

czeÒ Czytelnikom.

Napisanie programu obs³uguj¹-

cego zegar okaza³o siÍ wyj¹tkowo

³atw¹ czynnoúci¹, szczegÛlnie pod-

czas realizowania procedur obs³u-

guj¹cych wyúwietlacz alfanume-

ryczny LCD, odczytuj¹cych i†zapi-

suj¹cych dane do i†z†uk³adu ze-

gara czasu rzeczywistego i†odczy-

tywania temperatury z†popularne-

go termometru cyfrowego DS1820.

Program zosta³ napisany w†ci¹gu

kilku godzin, i†to niezbyt wytÍ-

øonej pracy.

Samo, ³atwe i†przyjemne, pisa-

nie programu to jeszcze nie wszys-

tkie udogodnienia oferowane przez

pakiet BASCOM. Kaødy napisany

program wymaga wielokrotnego

przetestowania w†celu wykrycia

i†poprawienia b³ÍdÛw. Czynnoúci

te zajmuj¹ programiúcie zwykle

najwiÍcej czasu, g³Ûwnie ze wzglÍ-

du na koniecznoúÊ wielokrotnego

programowania procesora, umiesz-

czania go w†uruchamianym uk³a-

dzie i†po stwierdzeniu wystÍpo-

wania ewentualnego b³Ídu, po-

nownego programowania uk³adu.

Elektronika Praktyczna 7/2000

Programowany zegar z wyświetlaczem LCD

Rys. 1. Schemat elektryczny zegara.

Zupe³nie inaczej mia³a siÍ spra-

wa podczas pisania i†testowania

programu w†úrodowisku BASCOM-

a. Ca³y program (z†wyj¹tkiem frag-

mentu odczytu danych z†termo-

metru DS1820) zosta³ przetestowa-

ny bez koniecznoúci programowa-

nia procesora, wy³¹cznie z†wyko-

rzystaniem wbudowanego w†BAS-

COM emulatora sprzÍtowego i†pro-

gramowego. Da³o mi to niespoty-

kany dot¹d komfort pracy i†pew-

noúÊ, øe po usuniÍciu z†programu

dyrektywy symulacji, skompilowa-

niu go i†zaprogramowaniu proce-

sora, wszystko powinno dzia³aÊ od

razu poprawnie. Tak teø siÍ sta³o,

a†program wymaga³ jedynie drob-

nych przerÛbek polegaj¹cych na

dostosowaniu opÛünieÒ czasowych

do znacznie szybszej w†porÛwna-

niu z†symulacj¹, pracy programu.

Jedynie procedura odczytu da-

nych z†termometru DS1820 wyma-

ga³a testowania programu bezpo-

úrednio w†zaprogramowanym pro-

cesorze. Stosowany przeze mnie

emulator sprzÍtowy MCS Electro-

nics nie pozwala (jak dot¹d) na

emulacjÍ transmisji 1WIRE. S¹dzÍ

jednak, øe po konsultacji z†firm¹

MCS Electronics uda mi siÍ w†naj-

bliøszym czasie usun¹Ê tÍ niedo-

godnoúÊ.

Prezentowany uk³ad realizuje

nastÍpuj¹ce funkcje:

1.Wyúwietlanie bieø¹cego czasu

z†rozdzielczoúci¹ 1s.

2.Wyúwietlanie aktualnej daty.

3.Funkcja budzika ustawianego

z†rozdzielczoúci¹ 1†minuty.

4.Alternatywne wyúwietlanie tem-

peratury panuj¹cej w†pomiesz-

czeniu.

Opis dzia³ania uk³adu

Schemat elektryczny zegara po-

kazano na rys. 1 . Sercem uk³adu

jest dobrze nam znany procesor

typu AT89C2051 firmy ATMEL.

W†naszym uk³adzie do mikro-

kontrolera zosta³y do³¹czone na-

stÍpuj¹ce urz¹dzenia peryferyjne:

1. Zegar czasu rzeczywistego

zrealizowany na popularnym uk³a-

dzie PCF8583. Uk³ad ten (zosta³

szczegÛ³owo omÛwiony w†EP9/94)

zawiera w†swojej strukturze zegar

- kalendarz 4-letni, uk³ad trans-

misji I 2 C, wyjúcie generacji prze-

rwania INT oraz generator stabi-

lizowany zewnÍtrznym rezonato-

rem kwarcowym 32768Hz.

PCF8583 dysponuje 240 bajtami

wolnej pamiÍci EEPROM, ktÛr¹

konstruktor moøe wykorzystaÊ

zgodnie z†aktualnymi potrzebami.

Elektronika Praktyczna 7/2000

Programowany zegar z wyświetlaczem LCD

W†naszym uk³adzie PCF8583 po-

siada dwa ürÛd³a zasilania: wspÛl-

ne z†reszt¹ uk³adu i†awaryjne,

z†baterii BT1 o†napiÍciu 1,5V.

Obydwa ürÛd³a zasilania separo-

wane s¹ za pomoc¹ diod D1 i†D2.

2. Wyúwietlacz alfanumeryczny

LCD jest sterowany przez proce-

sor w†trybie czterobitowym.

W†uk³adzie zastosowano wyúwiet-

lacz 2x16 znakÛw z†podúwietla-

niem, ale moøliwe jest takøe

uøycie taÒszych wyúwietlaczy bez

podúwietlania. Kontrast wyúwiet-

lacza regulowany jest za pomoc¹

potencjometru montaøowego PR1.

3. KlawiaturÍ czteroprzycisko-

w¹ (S1..S4), s³uø¹c¹ do obs³ugi

funkcji zegara.

4. Alternatywnie moøna do³¹-

czyÊ do uk³adu termometr typu

DS1820 (z³¹cze CON3). Procesor

automatycznie rozpoznaje obec-

noúÊ do³¹czonego termometru

i†odpowiednio organizuje ekran

wyúwietlacza, zapewniaj¹c miejs-

ce dla dodatkowej informacji.

Procesor jest taktowany sygna-

³em z wewnÍtrznego oscylatora,

ktÛrego czÍstotliwoúÊ stabilizowa-

na jest kwarcem Q1 o†czÍstotli-

woúci rezonansowej 11,059MHZ.

Poniewaø zegar czasu rzeczywis-

tego jest taktowany odrÍbnym os-

cylatorem (z rezonatorem kwarco-

wym Q2), czÍstotliwoúÊ rezonan-

sowa kwarcu Q1 moøe byÊ doúÊ

dowolna (od 8†do 24MHz)

AnalizÍ pracy uk³adu rozpocz-

niemy od momentu pierwszego

w³¹czenia zasilania, a†pos³ugiwaÊ

siÍ bÍdziemy przy tym fragmen-

tami listingu programu obs³uguj¹-

cego zegar.

Natychmiast po w³¹czeniu zasi-

lania procesor rozpoczyna cyklicz-

ne odczytywanie zawartoúci pamiÍ-

ci RAM uk³adu PCF8583, a†kon-

kretnie rejestrÛw przechowuj¹cych

informacjÍ o†aktualnym czasie i†da-

cie. Podprogram odczytu tych da-

nych, napisany w†dialekcie MCS

BASIC stosowanym w†pakiecie

BASCOM, jest wyj¹tkowo prosty:

Sub Gettime

I2cstart 'inicjalizacja

'magistrali I 2 C

I2cwbyte &HA0 'podanie adresu

'podstawowego PCF8583

I2cwbyte 2 'wybranie drugiego

'rejestru

I2cstart 'start transmisji

I2cwbyte &HA1 'zgłoszenie

'zamiaru odczytu informacji

I2crbyte S,Ack

'odczyt rejestru sekund

'(z potwierdzeniem - Ack)

I2crbyte M,Ack

'odczyt rejestru minut

'(z potwierdzeniem - Ack)

I2crbyte H,Ack

'odczyt rejestru godzin

'(tryb 24h)

'(z potwierdzeniem - Ack)

I2crbyte Yd,Ack

'odczyt dnia miesiąca

'(z potwierdzeniem - Ack)

I2crbyte Wm,Nack

'odczyt miesiąca

'(bez potwierdzenia - Nack)

I2cstop

'zatrzymanie transmisji

Rys. 2. Wygląd wyświetlacza po

pierwszym włączeniu zegara.

Rys. 3. Ustawianie czasu.

End Sub

Poniewaø zegar zosta³ urucho-

miony po raz pierwszy, to rejestry

uk³adu PCF8583 s¹ wyzerowane

i†na wyúwietlaczach ukaøe siÍ naj-

prawdopodobniej informacja, nie-

zbyt odpowiadaj¹ca aktualnemu

czasowi ( rys. 2 ). A†zatem, pierw-

sz¹ czynnoúci¹, jak¹ bÍdziemy mu-

sieli wykonaÊ, bÍdzie ustawienie

w³aúciwego czasu i†daty. Naciska-

my klawisz S1 (ustawianie czasu)

i†za pomoc¹ klawiszy S1 i†S2

ustawiamy godziny i†minuty aktu-

alnego czasu ( rys. 3 ). CzynnoúÊ tÍ

potwierdzamy klawiszem S3, po-

wracaj¹c do trybu wyúwietlania

aktualnego czasu i†daty. Z†kolei,

po naciúniÍciu klawisza S2 uzys-

kamy dostÍp do trybu ustawiania

daty. Podobnie jak to by³o w†przy-

padku minut i†godzin, za pomoc¹

klawiszy S1 i†S2 ustawiamy aktu-

alny dzieÒ miesi¹ca i†miesi¹c ( rys.

4 ). Naleøy zwrÛciÊ uwagÍ, øe po

kaødorazowym ustawieniu czasu

licznik sekund jest zerowany.

Ustawiony czas i†data zapisy-

wane s¹ natychmiast we w³aúci-

wych rejestrach uk³adu PCF8583.

Podprogram wykonuj¹cy tÍ opera-

cjÍ jest rÛwnie prosty, jak odczy-

tywanie danych:

Rys. 4. Ustawianie daty.

Rys. 5. Ustawianie alarmu.

Rys. 6. Wygląd wyświetlacza po

dołączeniu czujnika temperatury

I2cstart 'ponowne

'rozpoczęcie transmisji

I2cwbyte &HA0 'ustawienie trybu

'zapisu

I2cwbyte 2 'wybranie drugiego

'rejestru (sekund)

I2cwbyte S'zapis sekund

I2cwbyte M 'zapis minut

I2cwbyte H 'zapis godzin

I2cwbyte Yd 'zapis dnia

'miesiąca

I2cwbyte Wm 'zapis miesiąca

I2cstop

Sub Settime

I2cstart 'inicjalizacja

'magistrali I 2 C

I2cwbyte &HA0 'podanie adresu

'podstawowego PCF8583

I2cwbyte 0 'wybranie zapisu

'do rejestru kontrolnego

I2cwbyte 8 'ustawienie

'parametrów zapisu

I2cstop

‘koniec transmisji

End sub

'zatrzymanie

'transmisji

Nasz zegar, jak na tego typu

uk³ad przysta³o, wyposaøony jest

w†budzik, ktÛry moøemy ustawiaÊ

po naciúniÍciu w†trybie wyúwiet-

lania czasu przycisku S4. Czas

Elektronika Praktyczna 7/2000

Programowany zegar z wyświetlaczem LCD

budzenia ustawiamy identycznie

jak aktualny czas i†datÍ, z†tym, øe

budzik moøe byÊ uaktywniony lub

wy³¹czony za pomoc¹ przycisku

S4 ( rys. 5 ), w†trybie ustawiania

czasu budzenia.

Elementem wykonawczym

uk³adu budzika jest przekaünik

RL1 o†duøej obci¹øalnoúci stykÛw.

Jak do tej pory, nic nie wspo-

minaliúmy o†termometrze wbudo-

wanym w†nasz zegarek. Pozostaje

on w†ìukryciuî, aø do momentu

do³¹czenia do z³¹cza CON3 ter-

mometru cyfrowego typu DS1820.

Program automatycznie rozpozna-

je fakt do³¹czenia tego uk³adu

i†natychmiast, po przeorganizowa-

niu ekranu wyúwietlacza, rozpo-

czyna wyúwietlanie temperatury

w†pomieszczeniu ( rys. 6 ). Tempe-

ratura wyúwietlana jest z†rozdziel-

czoúci¹ 0,1 O C, a†procedura odczy-

tu zawartoúci rejestrÛw uk³adu

DS1820 jest rÛwnie prosta, jak

procedury obs³ugi zegara czasu

rzeczywistego.

1wreset 'reset magistrali

'I 2 C

1wwrite &HCC 'odczyt zawartości

'RAM (scretchpad)

1wwrite &HBE 'odczyt zawartości

'RAM (scretchpad)

Bd(1) = 1wread(9)

'odczyt zawartości RAM

'(scretchpad)

1wreset 'reset magistrali

'I 2 C

Tmp = Bd(1) And 1

'kalkulacja danych

If Tmp = 1 Then Decr Bd(1)

'do osiągnięcia

T = Makeint(bd(1),Bd(2))

'precyzji 0,1 O C

T = T * 50 : T = T - 25 :

T1 = Bd(8) - Bd(7) :

T1 = T1 * 100

T1 = T1 / Bd(8) : T = T + T1 :

T = T / 10

X = T / 10

End Sub

*) Czas oczekiwania nie moøe byÊ

krÛtszy od 300ms, dla ìpewnoúciî

zada³em czas 350ms i†st¹d koniecz-

noúÊ dwukrotnego wydania polece-

nia ìwaitmsî (maksymalnie ìwaitms

255î).

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

PR1: potencjometr montażowy

miniaturowy 2,2k

R1..R4: 3,3k

Ω

R5:

4,7k

Ω

Kondensatory

C1, C2: 33pF

C3: 33pF lub trymer 56pF

C4: 100

F/10V

C5: 100nF

C6: 1

F/10V

C7: 220nF

Półprzewodniki

D1: BAT85

D2, D3: 1N4148

IC1: zaprogramowany procesor

89C2051

IC2: PCF8583

IC3: DS1820

T1: BC548

Różne

CON1: ARK3

CON2: ARK2

DP1: wyświetlacz alfanumeryczny

16*2

Q1: rezonator kwarcowy

11,059MHz

Q2: rezonator kwarcowy 32768Hz

RL1: przekaźnik RM96−5V

S1..S4 przycisk microswitch 10 mm

goldpin 1x14, 1x2 jumper

ząłcze szufladowe 1x14

Sub Read1820

1wwrite &HCC : 1wwrite &H44

'inicjalizacja konwersji

'A/D

Waitms 250 'oczekiwanie na

'koniec konwersji*)

Waitms 100 'oczekiwanie na

'koniec konwersji*)

Efektem ìodnalezieniaî przez

uk³ad termometru i†poprawnego

odczytania temperatury jest wy-

úwietlenie w†dolnej czÍúci wy-

úwietlacza alfanumerycznego jej

aktualnej wartoúci (rys. 6).

No i†tak, omawiaj¹c fragmenty

programu steruj¹cego naszym ze-

garem, opisaliúmy takøe jego dzia-

³anie. Naleøy jeszcze tylko dodaÊ,

øe uk³ad powinien byÊ zasilany

napiÍciem sta³ym, stabilizowanym

o†wartoúci +5VDC. Jako bateriÍ BT

moøna zastosowaÊ praktycznie do-

wolne ogniwo 1,5V, nawet typu

ìzegarkowegoî. Zapewni ona pod-

trzymanie pracy zegara czasu

rzeczywistego w†momentach

przerw w†zasilaniu zegara. Roz-

wi¹zanie to pozwala na niestoso-

wanie jakiegokolwiek zasilania

awaryjnego zegara.

elektrolitycznych.

Uwaga: Przyciski S1..S4 oraz

rz¹d goldpinÛw ³¹cz¹cy p³ytkÍ

bazow¹ z†wyúwietlaczem naleøy

wlutowaÊ od strony druku!

Po sprawdzeniu jakoúci mon-

taøu lutujemy wyúwietlacz do sze-

regu goldpinÛw wystaj¹cych

z†p³ytki od strony druku i†nastÍp-

nie wk³adamy uk³ady scalone

w†podstawki. Podczas montaøu

nie naleøy wzorowaÊ siÍ na fo-

tografiach zamieszczonych w†arty-

kule. W†uk³adzie prototypowym

zastosowano bowiem roz³¹czalne

po³¹czenie pomiÍdzy p³ytk¹ a†wy-

úwietlaczem, co w†wykonaniu

uk³adu docelowego wymaga³oby

k³opotliwego przed³uøania przy-

ciskÛw S1..S4.

Zbigniew Raabe, AVT

zbigniew.raabe@ep.com.pl

Montaø i†uruchomienie

Na rys. 7 pokazano rozmiesz-

czenie elementÛw na dwÛch p³yt-

kach obwodÛw drukowanych wy-

konanych na laminacie jedno-

stronnym. Montaø wykonujemy ty-

powo, rozpoczynaj¹c od wlutowa-

nia w†p³ytki diod i†rezystorÛw,

a†koÒcz¹c na podstawkach pod

uk³ady scalone i†kondensatorach

Rys. 7. Rozmieszczenie elementów

na płytce drukowanej.

Wzory p³ytek drukowanych w for-

macie PDF s¹ dostÍpne w Internecie

pod adresem: http://www.ep.com.pl/

pcb.html oraz na p³ycie CD-EP07/

2000B w katalogu PCB .

Elektronika Praktyczna 7/2000

R6: 4,7k

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: