Απλό ψηφιακό ρολόι

Απλό ψηφιακό ρολόι
Απλό ψηφιακό ρολόιΨηφιακό ρολόι με PICΤο απλό ψηφιακό ρολόι
4 5 3 Product


Η προτεινόμενη κατασκευή είναι ένα απλό ψηφιακό ρολόι δωδεκάωρου κύκλου. Είναι μία απλή ηλεκτρονική κατασκευή και αποτελεί ένα καλό σημείο έναυσης για όσους θέλουν να ξεκινήσουν να ασχολούνται με μικροελεγκτές. Για να κατασκευάσουμε το απλό ψηφιακό ρολόι χρησιμοποιούμε έναν μικροελεγκτή 18 ακροδεκτών, τον δημοφιλή PIC16F84A, μία οθόνη (display) ρολογιού 4ων ψηφίων που χρησιμοποιεί ενδείκτες των 7-LED και τρείς διακόπτες τύπου push-button. Το κύκλωμα βασίζεται στην κατασκευή του Dan Matthews, που περιγράφεται αναλυτικά στο φυλλάδιο εφαρμογών AN-590 της Microchip. Στην αρχική κατασκευή του Dan Matthews, χρησιμοποιείται ένας μικροελεγκτής PIC16C54. Εμείς απεναντίας χρησιμοποιούμε τον περισσότερο δημοφιλή PIC16F84A και έχουμε τροποποιήσει κατάλληλα τον κώδικα για να «τρέχει» σε αυτόν. Το ηλεκτρονικό σχηματικό της δικής μας κατασκευής είναι παρόμοιο με αυτό του Dan Matthews, έχουμε όμως σχεδιάσει ένα κατάλληλο τυπωμένο κύκλωμα που απλοποιεί πολύ την κατασκευή. 


Το ηλεκτρονικό σχηματικό

Οι επιμέρους αριθμητικοί ενδείκτες της οθόνης συνδέονται παράλληλα, δηλαδή όλα τα τμήματα Α μαζί, τα τμήματα Β μαζί και ούτω καθεξής. Τα LED της οθόνης ενεργοποιούνται από τη θύρα Β (PORTB) του μικροελεγκτή και οι συνδέσεις έχουν ως : RB1-A, RB2-B, RB3-C...RB7-G. Η κεντρική στήλη του ρολογιού (άνω-κάτω τελεία) συνδέεται στον ακροδέκτη RB-0. 

Το ηλεκτρονικό σχηματικό του απλού ψηφιακού ρολογιού
Το ηλεκτρονικό σχηματικό του ψηφιακού ρολογιού

Αν και τα αντίστοιχα LED όλων των ενδεικτών είναι συνδεμένα παράλληλα, το κάθε ψηφίο του ρολογιού ελέγχεται ξεχωριστά διότι οι ακροδέκτες κοινής καθόδου έκαστου ψηφίου ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται από 4εις ακροδέκτες της θύρας Α (PORTA). Οι συνδέσεις για τις κοινές καθόδους έκαστου αριθμητικού ψηφίου είναι: RA0/Digit1, RA1-Digit2, RA2-Digit3, RA3/Digit4 (τα αριθμητικά ψηφία της οθόνης αριθμούνται από τα αριστερά προς τα δεξιά).

Οι διακόπτες ελέγχου του ρολογιού συνδέονται και αυτοί επίσης στη θύρα Β. Οι ακροδέκτες της θύρας Β χρησιμοποιούνται γενικώς ως ακροδέκτες εξόδου (ψηφιακές έξοδοι) για τον έλεγχο της οθόνης αλλά προκειμένου να ελέγχεται η κατάσταση των διακοπτών, καθιστούμε στιγμιαία ψηφιακές εισόδους τους αντίστοιχους ακροδέκτες της θύρας που είναι συνδεδεμένοι στους διακόπτες. Μόλις αναγνωστεί στιγμιαία η κατάσταση του κάθε διακόπτη, ο αντίστοιχος ακροδέκτης μεταβαίνει και πάλι σε κατάσταση εξόδου. 

Οι ακροδέκτες που συνδέονται στους διακόπτες είναι οι RB1, RB2 και RB3. Οι ακροδέκτες αυτοί γειώνονται με αντιστάσεις των 10 ΚΩ. Η τιμή των 10ΚΩ είναι αρκετά υψηλή για να εξασφαλίζει πρόσδεση με τη γη όταν έκαστος ακροδέκτης χρησιμοποιείται ως είσοδος (για την ανάγνωση της κατάστασης έκαστου διακόπτη) και επιπλέον απορροφούν αμελητέο ρεύμα τη στιγμή που ο ακροδέκτης λειτουργεί ως έξοδος. 

Αν και όλα τα αντίστοιχα  LED της οθόνης είναι συνδεμένα παράλληλα, μόνο ένα ψηφίο της οθόνης ενεργοποιείται κάθε στιγμή. Τα αριθμητικά ψηφία ενεργοποιούνται από τα αριστερά προς τα δεξιά (από τους ακροδέκτες της θύρας Α) σε κάθε κύκλο απεικόνισης και η θύρα Β αλλάζει κατάσταση διαδοχικά για να απεικονίσει διαφορετικό αριθμό σε κάθε ψηφίο. Η διαδοχική απεικόνιση γίνεται αρκετά γρήγορα και δίνεται η αίσθηση ότι όλα τα νούμερα στην οθόνη απεικονίζονται ταυτόχρονα, δίχως να γίνεται αντιληπτό οποιοδήποτε τρεμόσβησμα. 

Σε κάθε κύκλο απεικόνισης (από τα αριστερά προς τα δεξιά) χρησιμοποιείται το 90% του χρόνου για την απεικόνιση της ώρας και το 10% του χρόνου χρησιμοποιείται για την ανάγνωση της κατάστασης των διακοπτών.  Τη στιγμή που ενεργοποιείται κάποιο μπουτόν (διακόπτης push-button) η αντίστοιχη είσοδος συνδέεται με την τροφοδοσία μέσω μίας αντίστασης των 820Ω. Η τιμή των 820Ω έχει επιλεγεί με κριτήριο να μη διαταράσσει το ρεύμα οδήγησης των LED.  


Λειτουργία 

Το απλό ψηφιακό ρολόι είναι δωδεκάωρου κύκλου, επομένως δεν υπάρχει διάκριση μεταξύ π.μ και μ.μ (προ μεσημβρίας και μετά μεσημβρίας). Μόλις το κύκλωμα τροφοδοτηθεί για πρώτη φορά, απεικονίζει την ένδειξη «12:00» στην οθόνη. Όση ώρα κρατάμε πατημένο τον SW1, στην οθόνη απεικονίζονται τα δευτερόλεπτα του τρέχοντος λεπτού της ώρας. Ο διακόπτης SW2 χρησιμοποιείται για να αλλάζουμε τα λεπτά και ο SW3 για να αλλάζουμε την ώρα. 


Χρήση

Το απλό ψηφιακό ρολόι είναι αρκετά μικρό και μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο κομοδίνο της κρεβατοκάμαρας, στο σαλόνι ή στο γραφείο, χωρίς να καταλαμβάνει σημαντικό χώρο. Το κύκλωμα λειτουργεί με τροφοδοσία από 4 έως 5.5V και καταναλώνει περίπου 40mA υπό κανονική λειτουργία. Αυτό το ρεύμα αντιστοιχεί σε κατανάλωση ισχύος ίση με 0,2W. 

Για να τροφοδοτήσετε το κύκλωμα θα χρειαστείτε οπωσδήποτε ένα μικρό τροφοδοτικό, διότι η κατανάλωση ισχύος είναι απαγορευτική για τα δεδομένα μιας μπαταρίας. Μπορείτε όμως να χρησιμοποιήσετε μπαταρίες για εφεδρεία, σε περίπτωση διακοπής ρεύματος, έτσι ώστε το ρολόι να μην χάνει τη ρύθμιση του σε περίπτωση διακοπής της κύριας πηγής ισχύος. Μπορείτε να συνδέσετε τις μπαταρίες που θα χρησιμοποιήσετε ως εφεδρική πηγής ισχύος, σύμφωνα με το διάγραμμα 1 που παραθέτουμε παρακάτω.  

Χρήση μπαταριών για εφεδρεία
Διάγραμμα 1. Πως να συνδέσετε τις μπαταρίες για εφεδρεία

 

Συνημμένα

Το τυπωμένο κύκλωμα της κατασκευής
Οδηγός τοποθέτησης των εξαρτημάτων - διάγραμμα τοποθέτησης
Ο κώδικας του μικροελεγκτή (hex file)