Часы на контроллере atmega8. Многофункциональные цифровые часы на микроконтроллере Attmega8

Схема принципиальная электрическая

В одном устройстве объединено две функции: собственно измерение температуры и времени (часы). Индикация производится попеременно, сменяясь через десять секунд. Для настройки часов используется две кнопки, аналогично простым китайским электронным часам: одна отвечает за выбор параметра, вторая за его изменение. Питается устройство от сети с помощью постоянного стабилизированного источника тока напряжением пять вольт (плата от зарядного устройства телефона).

Датчиком температуры является микросхема DS18B20. Так как в устройстве «Часы-термометр» нет своей батареи, при пропадании питания естественно показания будут сбиваться. И что бы это не явилось причиной какого-нибудь опоздания человека на жизненно важные дела, имеется интересная «фишка» - при подаче питания вместо времени на дисплее будут отображаться прочерки, пока не нажмёшь одну из двух кнопок настройки.

Корпусом самодельного измерителя температуры послужила подходящая коробочка от запонок. В неё была помещена сама плата часов-термометра и плата вытащенная из телефонного зарядника. Датчик DS18B20 сделан выносным и подсоединяется через разъём.

Список необходимых деталей

• Микроконтроллер Atmega8 - 1шт.
• Кварц 32768 Гц - 1 шт.
• Датчик температуры DS18B20 - 1шт.
• Семи сегментный индикатор(4 - разряда) - 1 шт.
• Резисторы SMD типоразмера 0805:
• 620 Ом - 8шт.
• 0 Ом (перемычка) - 1шт.
• 4,7 кОм - 1шт.
• Тактовые кнопки - 2 шт.

Видео работы устройства на Ютуб-канале

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

Привет всем! Хочу предложить Вашему вниманию простые часы-пропеллер, которые я собрал на контроллере Atmega8. Они изготовлены из доступных деталей и их легко повторить и изготовить. Единственное что - необходим программатор для прошивки контроллера часов и пульта управления.

Для основания часов был использован обычный вентилятор 120 мм (кулер). Вентиляторы для этих часов можно использовать любые, как с вращением по часовой стрелке, так и против, потому что пока собирал эти часы, программу немного переделал и сделал переключение отображения символов с пульта программно.
Схема самих часов довольно простая и собрана на микроконтроллере Atmega8, для синхронизации работы которого использован часовой кварц с частотой 32768 Гц.
Часы питаются от приёмной катушки, энергия на которую передаётся с генератора с передающей катушкой. Обе эти катушки составляют воздушный трансформатор.

Со схемой и конструкцией генератора, особых проблем не возникло, так как был использован генератор от плазменного шара.

Генератор собран на распространённой микросхеме TL494 и позволяет менять ширину и частоту выходных импульсов в широких пределах.
Даже с зазором в сантиметр между катушками - напряжения вполне хватает для пуска часов. Только следует учесть, что чем больше зазор между катушками, тем больше нужно делать ширину импульса и соответственно от этого растёт и потребление тока от источника.

При включении генератора в первый раз, ширину импульсов (скважность) ставим на минимум (ручка регулятора в верхнем по схеме положении, то есть 4 нога через резистор R7 притянута к 14, 15, 2 ноге TL-494). Частоту генератора крутим, пока не исчезнет писк, это примерно 18-20 Кгц (настройка на слух), а если есть чем измерить частоту, то настраиваем её соответственно в этих пределах.
На плате генератора ещё дополнительно собран регулятор напряжения на LM317, предназначенный для регулировки скорости вращения вентилятора.
На схеме его нет, не дорисовал
. Посмотрите демонстрационное видео работы часов.

Видео.

Плата самих часов крепится к основанию вентилятора. Я закрепил её двухсторонним скотчем.

Потом переделал немного схему часов с фоторезистора на инфракрасный фотодиод (рисунок ниже).
В передатчике вместо простого светодиода, у меня теперь стоит инфракрасный.
Резистор вместо 2к поставил 100к.

Ответственными моментами при изготовлении часов являются - изготовление воздушного трансформатора и центровка (вернее балансировка) платы часов на основании вентилятора.

К этим моментам отнеситесь серьёзнее.

Воздушный трансформатор.

В основу взял кулер 120 мм обычный с бронзовыми втулками. Плата часов к основанию приклеена на двусторонний скотч.
С кулера откусываем лопасти и обтачиваем и выравниваем напильником, наждачкой. Катушки сделаны на каркасе из кабельного канала. Придумал такую конструкцию не я, просто взял эту идею из инета. Для намотки трансформатора делается основа из кабельного канала. Через каждые 5 мм на бортиках канала делаем надрез и аккуратно сворачиваем его в круг, диаметр подберите так, чтоб он плотно сел на пластмассовое основание вентилятора.

Далее на оправку из кабельного канала, наматываем 100 витков эмалированного провода, диаметром 0.25.
Ток потребления собранного трансформатора, у меня получился 200 мА (это с довольно заметным зазором между катушками).
В целом вместе с двигателем вентилятора, ток потребления получается в районе 0.4-0.5А.
Первичную (передающую) катушку делаем также, но стараемся сделать минимальный зазор между катушками. Передающая катушка тоже содержит 100 витков провода 0.3 (можно тем-же 0.25).
На схеме у меня немного другие моточные данные этих катушек.

Плата часов.

Планка со светодиодами сделана на стеклотекстолите. В ней сверлится отверстие, в это отверстие вставляется кусок трубки от телескопической антенны и припаивается к плате (трубочку антенны нужно зачистить от блестящего покрытия). Можно использовать любую подходящую трубочку, или прикрепить плату другим способом, например с помощью винта с гайками.
Плату со светодиодами соединил с платой часов обычным эмалированным (намоточным) проводом, он более жёсткий по сравнении с монтажным и не трепится при вращении.

Для балансировки всей платы, с другой её стороны приклеиваем термоклеем винт, диаметром 3-4 мм, накручивая с другой стороны на винт различные гайки - добиваемся минимальной вибрации.
Для проверки работоспособности платы часов - коротим фоторезистор отверткой, пинцетом, светодиоды при этом должны моргнуть.
Часы начинают работать при появлении 5В (логическая единица) на 5 ноге атмеги. То есть при освещении фоторезистора - на 5 ноге должно быть 5В,
Когда фоторезистор не освещён, на 5-й ноге атмеги должен быть логический 0 (около 0В), для этого подбираем резистор на землю с 5 ноги. На схеме стоит 2 кОм, у меня получилось 2.5 Ком.
Внизу на основании вентилятора приклеиваем светодиод так, чтобы при каждом обороте двигателя вентилятора - фоторезистор проходил как можно ближе к источнику света (светодиоду).

Пульт управления.

Пульт управления предназначен для управления работой часов, переключения режимов отображения индикацией (смена направления вращения вентилятора), установки времени часов.

Схема пульта собрана на микроконтроллере ATTINY2313. На плате установлен сам МК с обвязкой и шесть кнопок, предназначенных для управления часами.

Корпус для пульта собирать не стал, поэтому только фото самой платы.

Информация по назначению кнопок пульта;
H+ и Н- настройка часов
М+ и М- настройка минут
R/L смена направления (для винтов крутящихся по часовой и против часовой)
font смена шрифта (тонкий, жирный и надпись сайт)
при надписи сайт кнопками H+ и H - регулируется ширина надписи.

В прикреплённом архиве содержатся все необходимые файлы для сборки часов;

Архив для статьи

Если у Вас возникнут какие либо вопросы по конструкции часов, задавайте их на форуме, постараюсь по возможности помочь и ответить на возникшие вопросы.

– часы с цифровой коррекцией точности, календарь
– будильник с установкой по дням недели.
– два термометра.
– индикация на 8-и разрядный семисегментный индикатор. Анимированная смена индикации.
– автоматическая регулировка яркости индикатора.

Описание часов.

1. Функции.

– часы, формат отображения времени 24-х часовый, часы-минуты-секунды. Ежечасно срабатывает короткий звуковой сигнал («кукушка»), если разрешен в настройках. Сигнал не срабатывает в ночном режиме.

– календарь, формат отображения ДД-ММ-ГГ.

– 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. Если звук не отключен, то через 5 минут будильник включится снова на одну минуту. Всего 5 повторов, дальше звук отключается до следующего срабатывания будильника. Когда работа будильника разрешена, при отображении времени в младшем разряде индицируется точка. Выбор дней недели для работы будильника.

– термометр, два датчика. Диапазон измеряемых температур -55,0 ÷ 125,0 о С.

– индикация. Поочередная.

– настраиваемая анимация смены показаний.

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

– в основном режиме кнопкой SET производится ручное переключение отображаемой информации.

– переключение между дневным и ночным режимами яркости в заданное время.

– автоматическая регулировка яркости индикатора в зависимости от освещения.

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 :

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

– минуты;

– часы;

– день недели.

Группа dAtE :

– год;

– месяц;

– дата.

Группа Corr :

– величина коррекции.

Группа ALAr :

– время срабатывания будильника, в старшем разряде символ A ;

– глобальная активация будильника AL On - будильник активен, AL OFF - работа будильник запрещена;

– активация будильника по дням недели. На индикаторе "On ", если работа будильника разрешена, "OFF ", если запрещена.

Группа diSP :

– время индикации температуры датчика "Улица". В старших разрядах символы "tУ

– время индикации температуры датчика "Дом". В старших разрядах символы "td ". Диапазон установки 0÷99 сек; Если установлен 0, то на индикаторы выводиться не будет.

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

– время индикации даты. В старших разрядах символы "tdt ". Диапазон установки 0÷99 сек. Если установлен 0, то на индикаторы выводиться не будет.

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

Группа LiGH :

– максимальная яркость индикатора в дневном режиме. В старших разрядах DAУ . Диапазон установки 0÷99;

– время включения дневного режима. В старшем разряде символ d .

– максимальная яркость индикатора в ночном режиме. В старших разрядах niGH . Диапазон установки 0÷99;

– время включения ночного режима. В старшем разряде символ n .

Группа Sound :

– включение режима «кукушка». В старших разрядах символы cuc , если ежечасный звуковой сигнал разрешен, то в младших разрядах On , если запрещен – OFF .

2.3. Устанавливаемый параметр мигает.

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

3. Примечания.

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

2.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.

3. Если время индикации для всех параметров установлено 0, тогда на индикатор будет выведено время без анимации.

4. В дневное время нажатие на кнопки озвучивается коротким сигналом.

4. Особенности схемы.

1. 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.

2. Пищалка BUZ1 должна быть со встроенным генератором. В зависимости от тока потребления возможно придется установить усилитель (транзисторный ключ).

3. Индикатор с общим катодом. Если яркость окажется недостаточной, тогда следует установить дополнительные ключи (в архиве в папке Clock_ULN2803_v4).

4. При прошивке МК следует установить FUSE для работы от внутреннего тактового генератора частотой 8 МГц.

5. В проекте (это по сути уже схема) не показаны выводы питания микросхем.

6. При изготовлении переменный резистор RV1 следует заменить фоторезистором. Резистор R18 подобрать по наиболее оптимальному изменению яркости индикатора при изменении освещенности.

24.02.2015 Исправлена ошибка при смене индикации в варианте с ULN2803.

16.03.2015 Исправлена нечеткость работы одного из эффектов анимации.

28.03.2015 Небольшие изменения в индикации тире при отображении времени. Версии файлов 4.1

Видео работы программы, от пользователя wolf2000 .