Часы на микроконтроллере atmega8 своими руками. «Тикающие» часы с будильником на микроконтроллере Atmega48. Фото и видео часов

Данная статья описывает конструкцию цифровых часов на микроконтроллере Attmega8 , которые снабжены секундомером, будильником, таймером обратного отсчета. В часах реализована функция отображения дня недели и даты с возможностью комбинированного отображения даты и времени. Имеется автоматическое переключение на летнее и зимнее время, а так же учет високосного года.

Дисплей построен на шести 7-сегментных светодиодных индикаторов с регулировкой яркости. Часы также оснащены резервным питанием от батарей.

Описание конструкции микроконтроллерных часов

Как уже было сказано выше, часы имеют шестизначный дисплей, состоящий из двух трехзначных дисплеев T-5631BUY-11, работающий в мультиплексном режиме. Аноды индикаторов сгруппированы по разрядам и переключаются с помощью транзисторов Т1…Т6.

Катоды сгруппированы в сегменты и питаются непосредственно от микроконтроллера IO1 Attmega8. Частота мультиплексирования составляет 100Гц.

Часы контролируется низкочастотным кварцевым резонатором X1 с частотой 32768 Гц. В результате активации бита CKOPT, разрешающего использование внутренних конденсаторов 36пф для кварца, отпадает необходимость в использовании внешних конденсаторов.

В случае возникновении проблем с запуском генератора, можно попробовать подключить 2 конденсатора по 22пф. Для еще большей точности часов можно вообще отключить внутренние конденсаторы (сбросить бит СKOPT) и оставить только внешние.

Пъезоизлучатель REP1 издает звуковой сигнал будильника и сигнализирует о завершении работы таймера. Во время звукового сигнала на выводе 16 (порт PB2) появляется лог.1. Этот сигнал можно использовать для управления какой-либо нагрузкой.

Управление часами производится тремя кнопками — минуты, часы и режим. Кнопки подключены через резисторы, которые защищают порты микроконтроллер Attmega8. Схема питается от источника 5 вольт (7805). Потребление тока в основном зависит от числа активных индикаторов, а так же от степени настройки яркости.

При максимальной яркости ток потребления доходит до 60 мА. Часы снабжены резервной батареей питания. Во время работы от батареи, часы переходят в экономичный режим, при котором дисплей выключен. Так же в этом режиме не активны и кнопки за исключением случая, когда необходимо отключить звуковой сигнал.

Напряжение резервного питания от 3 до 4,5 В. Это может быть одна батарея на 3В, три NiMH или NiCd по 1,2 В или один аккумулятор Li-Pol или Li-Ion (от 3,6 до 3,7 В). Ток потребления от 3В батареи составляет всего лишь 5…12мA. Время автономной работы часов в экономичном режиме от батареи 3В типа CR2032 со стандартной емкостью 200mAh теоретически должно хватить примерно на 2,5 — 3 лет.

Программное обеспечения для микроконтроллера находится в конце статьи. Биты конфигурации необходимо выставить следующим образом:

Управление часами

Часы управляются с помощью TL1-минута, час-TL2 и TL3-режим. Кнопки часы и минуты используются в режиме часов для назначения часов и минут. В других режимах они имеют различные функции. Кнопка режима переключает между различными режимами, которых в общей сложности 8:

Режим 1-й — Часы

В этом режиме на дисплее отображается текущее время в формате «ЧЧ.ММ.СС». Кнопка часов используется для установки часов. Кнопка минут для установки минут. При ее нажатии происходит сброс секунд.

Режим 2-й — Включение перехода на летнее время и установки года

Здесь Вы можете включать и выключать автоматический переход между летним и зимним временем и установить год. Данные следующего формата «AC ‘RR» (АС – автоматическое время, пробел, последние две цифры года).

Режим 3-й — Таймер обратного отсчета

Это режим позволяет организовать обратный отсчет от заданного значения до нуля. По истечении этого времени раздастся звуковой сигнал и светится светодиод LED1. Звуковой сигнал может быть остановлен нажатием кнопки Режим. Данные следующего формата «ЧЧ.ММ.СС». Максимально возможное значение составляет 99.59.59 (почти 100 часов).

Режим 4-й – Комбинированный вывод информации

В этом режиме, попеременно показывается:

1. текущее время в формате «ЧЧ.ММ.СС»
2. дата в формате «AA.DD.MM.»

Каждый формат отображается в течение 1 секунды. В этом режиме используются кнопки Часов и Минут, для регулировки яркости дисплея (Часы-, Минуты+). Яркость изменяется логарифмически в 6 этапов: 1/1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 и 1/32-й. По умолчанию установлено 1/2

Режим 5-й — Установка дня недели и режим работы будильника

В этом режиме можно установить день недели — с понедельника по воскресенье (отображается как пн, вт, ср, чт, пт, сб, вс), включать будильник и выбирать его режим работы. Данные следующего формата «AA AL._» (день недели, пробел, AL., Настройка будильника).

Кнопка часов устанавливает день недели. Кнопка минут используется для включения/выключения звукового сигнала будильника и выбора режима его работы: «AL._» = будильник не активный, «AL.1″ = будильник сигналит 1 раз (затем автоматически переходит в положение»AL._»), «AL.5» = сигнал будильника только в будние дни (пн-пт, кроме сб-вс), «AL.7» = будильник звонит каждый день

Режим 6-й – Установка дня недели и даты

Кнопка часов позволяет установить день месяца. Кнопка минут позволяет установить месяц.

Режим 7-й — Секундомер

Секундомер позволяет измерять время с точностью 0,1 сек. Максимальное время измерения составляет 9.59.59.9 (почти 10 часов). Данные следующего формата «H.MM.SS.X». Кнопка минут используется для запуска и остановки секундомера. Кнопка часов используется для сброса.

Режим 8-й — Будильник

Этот режим используется для отображения и установить время будильника (ALARM). Данные следующего формата «HH.MM.AL». Кнопка Минуты устанавливает минуту будильника, кнопку Часы устанавливает час будильника.

Ниже приведена схема аналогичных часов, имеющие индикатор с общим катодом

(скачено: 812)

Данные электронные часы, построенные на микроконтроллере Atmega8, оснащены легко читаемым светодиодным дисплеем, будильником с функцией повтора, функцией восстановления работы после отключения питания.

Характеристики часов

• формат отображения времени: часы, минуты;
• будильник с функцией повтора;
• простое управление с помощью 2 кнопок;
• поддержка работы от батарейки;
• напряжение питания: 7…12В / 0,2 A;
• размеры двух печатных плат: 60×21 мм, 58×44 мм.

Принципиальная схема часов показана на рисунке ниже. Схема часов должна быть запитана постоянным напряжением в диапазоне 7…12В. Это может быть любой с нагрузкой по току не менее 200 мА.

К разъему CON5 платы можно подключить зуммер с генератором, который будет выступать в качестве звукового сигнала будильника. К клеммам SA1 и SA2 печатной платы подключаются кнопки, которые служат для ввода настроек и обслуживания часов.

Настройка времени и будильника

При нажатии кнопки SA1 попадаем в меню часов «Set1», где у нас есть возможность установки текущего времени, а еще одно короткое нажатие кнопки SA1 переводит нас в меню установки времени будильника «Set2».

Для выбора и изменения настроек служит кнопка SA2. После выбора как в режиме настройки времени, как и в режиме установки будильника на дисплее начнет мигать первая цифра, после чего можно установить десятки часов с помощью кнопки SA2.

Очередное нажатие SA1 вызовет мигание второй цифры и с помощью SA2 можно установить единицы часов. Последующие два нажатия SA1 позволят установить десятки минут и единицы минут. Во время установки часов и минут устанавливается всегда только одна цифра. Пятое нажатие SA1 возвращает часы к нормальной работе. Также продолжительное время отсутствия нажатия кнопок завершает процедуры установки.

Во время работы часов длительное нажатие кнопки SA2 производит включение/выключение будильника. В момент активации будильника, на несколько секунд отображается время его запуска. Состояние будильника сигнализирует точка, размещена в четвертом разряде. Если будильник активен, этот индикатор горит.

После включения сигнала будильника нажатием любой кнопки можно выключить его на время порядка 5 минут, при этом активируется функция повтора. Этот факт отмечается миганием точки на четвертом разряде индикатора. По истечении 5 минут сигнал будильника будет запущен снова. Снова нажатием любой кнопки, его можно отложить еще на 5 минут, и т. д.

Полное отключение сигнала будильника происходит после длительного нажатия клавиши SA2, или около полутора минутного отсутствия реакции со стороны пользователя.

Работа часов протестирована в Proteus:

Если в ходе эксплуатации часов, окажется, что часы значительно отстают или спешит, можно попробовать уменьшить или увеличить значение конденсатора C1.

(34,7 Kb, скачано: 1 931)

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.

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, 1 995 hits)

(27,3 KiB, 1 473 hits)

(390,1 KiB, 1 296 hits)

(51,7 KiB, 2 494 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