Кратко о часах: 6 знакомест, время/дата, будильник, микроконтроллер + часы реального времени, одна печатная плата, динамическая индикация, доступная и недорогая элементная база.

Что в результате получилось, можно увидеть на фото:



Основные характеристики часов:

Номинальное напряжение питания, В - 12
Ток потребления, не более, мА - 200
Ток потребления типичный, мА - 150
Индикаторов типа ИН-12Б - 6
Размер ПП, мм - 150x60
Минимальная высота устройства без учета высоты ламп, мм - 36
Минимальная высота устройства с учетом высоты ламп типа ИН 14, мм - 85
Формат индикации времени - Часы\Минуты\Секунды
Формат индикации даты - Число\Месяц\Год
Момент и продолжительность индикации даты - Последние 2 с каждой минуты
Количество кнопок управления - 2
Будильников - 2
Дискретность установки времени срабатывания будильника, мин - 5
Программных градаций подстройки яркости индикаторов - 5

Схема:



Схема выполнена в OrCAD Capture 9.2 и построена на ATMega8 16AI в корпусе для поверхностного монтажа. Нумерация выводов микроконтроллера соответствует корпусу TQFP 32. Замена на микроконтроллер в DIP корпусе в рамках данного проекта не предусмотрена. Часы реального времени DS1307. Точность хода определяется параметрами часового кварца ZQ1. Какой поставите, так ходить и будут. В часах установлены газоразрядные индикаторы ИН-12Б. Нумерация выводов индикаторов осуществляется по часовой стрелке со стороны выводов.

Нумерация выводов транзисторов MPSA42 дана для корпуса TO 92. Впрочем, эти транзисторы в других корпусах имеют другие обозначения.
У Philips они такие:


Канал связи упрощённой версии RS232 использовался в процессе написания программы микроконтроллера и его работа в окончательном варианте не предусмотрена. Звуковой излучатель BA1 имеет встроенный генератор и напряжение питания 5В. При соответствующем подключении подойдёт любой другой на напряжение 12В. Повышающий преобразователь напряжения выполнен на микросхеме MC34063A. (MC33063A). По распространённости и стоимости она несколько уступает таймеру 555, на котором можно построить такой преобразователь, однако дешевле и доступнее MAX1771. Неполярные конденсаторы керамика, полярные - электролиты Low ESR (например, EXR фирмы Hitano, FC Philips, CV AX Sanyo и т.п.). Если Low ESR недоступны, поставьте параллельно электролиту керамику или плёнку. Дроссель в повышающем преобразователе использован типа B82477 (EPCOS) 220 uH на ток 1.16A. Минимальное расчётное значение дросселя составляет 180 uH, минимальный расчётный ток дросселя составляет 800 mA. Не рекомендуется использование дросселя с меньшими значениями (зато с большими рекомендуется :).
Дешифраторами работают два корпуса К155ИД1. В коммутаторе анодного напряжения использована оптопара TLP627. Предвосхищая вопрос, можно ли использовать вместо них распространённую схему на транзисторах MPSA42/MPSA92: теоретически можно, но для данной прошивки нужен дополнительный инвертор и не факт, что временнЫе характеристики ключей совпадут, а прошивка будет управлять динамической индикацией корректно. В общем, четкого ответа автор дать не может, так как им это решение экспериментально не проверено. Величины R23 и R24 предлагается подобрать самостоятельно, так как в авторском варианте они отсутствуют, а без них токи через запятые превышают допустимые уровни.

Описание работы часов.
Программа микроконтроллера написана на BASIC-е. Это наверное не модно и вообще неправильно. Но автор честно и с упорством старался исправить ситуацию. Собирал книги по Си и Ассемблеру, клал их (в различных комбинациях: лицевой обложкой как вверх, так и вниз, иногда - в раскрытом виде) под подушку на время сна и под кота Ваську во время бодрствования. Катал их на общественном транспорте. Насколько известно автору, этот в высокой степени прогрессивный и теперь уже достаточно широко распространённый среди студентов ВУЗов метод имеет повышенную усвояемость. Однако, вопреки уверениям этих самых студентов (проклятые двоечники!) и высокой оценке качества книг котом Васькой, на автора вышеуказанный метод не подействовал. Так что выбирать особо не пришлось, а пришлось довольствоваться BASICом, остаточные сведения о котором сохранились с тех времён, когда аппарат сэра Клайва Синклера был способен выполнять роль домашнего компьютера.
Была произведена попытка разработки простого интуитивно понятного интерфейса пользователя. Что из этого получилось, судите сами. Управление производится всего 2 мя кнопками "MODE" (режим) и "SET" (установка).
Правила интерфейса пользователя:
1. Переход от режима к режиму происходит по кольцу кнопкой "MODE".
2. Установка значения производится кнопкой "SET".
3. Корректируемое значение либо мигает, либо имеет бОльшую яркость.
4. Установка значения секунд заключается в их обнулении.
5. Установка значения минут, часов, дня, месяца, года заключается в прибавлении 1 к текущему значению по кольцу до максимального значения, после чего значение обнуляется.
6. Установка минут срабатывания будильника производится от нуля с дискретностью 5 минут (00-05-10-15:55).
7. Если часы находятся не в основном режиме и нажатия кнопок прекращаются, то по истечении нескольких минут часы возвращаются в основной режим.
8. Отмена звукового сигнала будильника производится кнопкой "SET". При этом в следующий раз при достижении времени срабатывания сигнал будильника будет активирован.
9. Запятые в десятках и единицах секунд говорят об активности будильников 1 и 2 соответственно.
Режимы работы часов приведены ниже в таблице 2. Красным условно обозначены ярко горящие разряды, оранжевым - тускло подсвеченные разряды, чёрным - погашенные разряды. Для времени: Ч часы, М минуты, С - секунды. Для даты: Д - день месяца (число), М - месяц, Г - год. Для установки будильника: 1 - будильник 1, 2 - будильник 2, Х - нет значения (черный, погашен).



Первое включение, программирование контроллера и настройка.
Внимание! Схема содержит опасное для жизни напряжение! Будьте осторожны!
Проверьте правильность монтажа схемы. Затем проверьте цепи питания на предмет наличия короткого замыкания в оных. Если не нашли, попробуйте подать на вход питание от источника 12В. Если не пошёл дым, проверьте напряжение цепи питания D5V0. Как видно из названия, оно должно быть равным 5В. С помощью подстроечного резистора RP1 установите на выходе повышающего преобразователя напряжение величиной 190В (для указанных номиналов). Подождите минут 10: элементы схемы не должны заметно нагреваться. Особенно это касается дросселя высоковольтного преобразователя. Его перегрев говорит о неправильно выбранном номинале или о конструктиве со слишком малым рабочим током. Такой дроссель надо заменить на более подходящий.
Подключите программатор. Автор воспользовался AVR910 USB от премногоуважаемого Prottoss`а (Рыжкова Андрея), за что ему большое человеческое спасибо. Установите фьюзы согласно прилагаемому скриншоту программы AVRprog.



С этого момента понадобится элемент питания ВТ1 типа CR2032. На худой конец просто закоротите контакты панельки элемента питания, но тогда время и дату будете устанавливать каждый раз при прекращении подачи питания.
Запрограммируйте последовательно Flash и EEPROM микроконтроллера с помощью прилагаемых прошивок *.hex и *.epp соответственно. И именно в указанной последовательности. На индикаторах будет отображаться "21-15-00". Секунды при этом "пойдут". Если же вы всё ещё не подключили BT1, то вместо времени и даты увидите на индикаторах что-то вроде "05-05-05" и будете долго искать неисправность и ругать нехорошими словами автора. А автор не любит, когда его ругают нехорошими словами.
Установите требуемые значения времени, даты, будильников в соответствии с таблицей описания режимов работ. Когда дойдёте до настройки яркости, программно включите минимальную яркость индикаторов. Подстройте повышающий преобразователь таким образом, чтобы каждый из индикаторов светился с минимальной яркостью, но полностью. То есть, не должно быть так, что часть цифры индикатора светится, а часть нет. Затем программно выставьте максимальную яркость и проверьте свечение цифр индикаторов. Индикаторы не должны светиться чрезмерно, и не должно быть "объёмного" свечения. Коррекция яркости опять же производится с помощью RP1. После этого снова проверьте свечение при минимальной яркости и так далее до тех пор, пока не будут получены приемлемые результаты. Если же приемлемые результаты не будут получены, попробуйте подобрать номиналы анодных резисторов и повторить вышеуказанные действия. Всё! Настройка часов завершена.

Ещё фото:





Видео работы часов:









Архив со всем необходимым для сборки часов: Вы не можете скачивать файлы с нашего сервера



Дополнение:
Схема была собрана лабораторией radiomaster, проблем не возникло. Собрана из того что было под рукой и старых деталей. Блок питания всей схемы немного изменен в отличии от автора. Был задействован трансформатор, намотана вторичка на 150В и 12В. Далее 12В шло на диодную сборку и конденсатор а после на кренку. 150в шло через фильтр диодную сборку и набор конденсаторов(3*0,1мкФ*400В и 3*3.3мкФ*400В) важна не емкость а количество конденсаторов и их номинал с напряжением, в итоге на выходе из 150В получили ровно 200В и без пульсаций и помех с сети, что отобразилось на более качественной работе часов. Такая схема питания была взята чтоб удешевить конструкцию, увеличить надежность и уменьшить энергопотребление. Схема потребляет не более 15Вт при правильной сборке и подобном источнике питания. Вся информация была взята из архива в конце статьи, там же и скан фьюзов.
ВНИМАНИЕ: вся информация в архиве работает только со схемой и печаткой что в архиве, так что прошивку берите с архива. Все остальное как в статье: программируйте последовательно Flash и EEPROM микроконтроллера с помощью прилагаемых прошивок *.hex и *.epp соответственно ну и тд.