OROLOGIO DIGITALE a MICROCONTROLLORE con PIC 16F628A

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Martino Ceccarelli
8 anni fa
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1 OROLOGIO DIGITALE a MICROCONTROLLORE con PIC 6F68A Realizzazione di un preciso orologio digitale (formato HH:MM:SS) utilizzando un microcontrollore della Microchip, il PIC 6F68A

HH:MM:SS) utilizzando un microcontrollore della

2 6 D R6 Q6 D C B + +V Alim. + +9V Batt. M M Solo per Programmazione PIC ICSP 6 M D N00 R 00 - /W D N00 + C 00u S SHIFT IN S ORE U 780 COM R8 OUT R - Montare solo con Batterie Ricaricabili tipo Ni-Cd o Ni-Mh R7 R9 S MINUTI + C 7u R0 6 MCLR RA + U-6F68A RA6 RB7 RB0/INT GND C 0. RB RB RB RB RB RB6 RA0 RA RA RA RA R0 7k A B C D R 70k R7 6 LD +V 9 a 0 b c U-CD d e 6 f 7 g BL PH GND R k7 Q7 BC7 S ON In In In In In In6 In7 9 Com U-ULN00 Gnd 8 Out Out Out Out Out Out6 Out7 6 0 R Q DS TDSR R 00 R 00 R 00 R6 00 R7 00 R8 00 R9 00 R Q R DS TDSR DL DL R 6k8 R 0 Q9 FXT690B Q DS TDSR R Q DS TDSR DL DL R Q DS TDSR DS6 TDSR C B C 0. R BUZ V - Autoscillante Q8 BC7 A C 6.-0p C6 0p R k7 R6 M XT.90 MHz Cext Q Q Q6 6 Q7 Rext Q8 U-CD060 Q9 Q0 Q Rs Q Q GND 8 6 Reset Q 7 Q Q Clock Q6 6 Q7 Q8 U6-CD00 Q9 Q0 Reset Q Q Q Q GND 8 Author: Project: Valter Narcisi - San Benedetto del Tronto (AP) Orologio Digitale con Microchip PIC6F68A Year: 0 Size: B DWG no. Rev.: Scale: : Sheet: of A Note: - info@narcisivalter.it 6

3 ELENCO COMPONENTI Designator Component BUZ V - Autoscillante C 7u - 6V C 00u - V C 0. u C 0. u C 6.-0 pf compensatore C6 0 pf D N00 D N00 DL DIODO LED Rosso Rettangolare DL DIODO LED Rosso Rettangolare DL DIODO LED Rosso Rettangolare DL DIODO LED Rosso Rettangolare DS Display TDSR DS Display TDSR DS Display TDSR DS Display TDSR DS Display TDSR DS6 Display TDSR M Connettore vie (+9V Batt.) M Connettore vie (+V Alim.) M Connettore 6 vie (ICSP) Q Q Q Q Q Q6 Q7 BC7 Q8 BC7 Q9 FXT690B R R R R R R6 R7 R8 R9 R0

-0 pf compensatore C6 0 pf D N00 D N00 DL DIODO LED Rosso Rettangolare DL DIODO LED Rosso Rettangolare DL DIODO LED Rosso Rettangolare DL

4 R 00 - /W R R 00 R 00 R 00 R6 00 R7 00 R8 00 R9 00 R0 7k R 70k R k7 R 6k8 R 0 R k7 R6 M R7 S Pulsante (SHIFT) S Pulsante (ORE) S Pulsante (MINUTI) S Pulsante (ON) U 780 U-6F68A Microcontrollore PIC 6F68A U-CD CD U-ULN00 ULN00 U-CD060 CD060 U6-CD00 CD00 XT Quarzo ITT.90 MHz

Pulsante (MINUTI) S Pulsante (ON) U 780 U-6F68A Microcontrollore PIC

5 OROLOGIO DIGITALE a Microcontrollore: PCB Layout (Disposizione Componenti)

6 OROLOGIO DIGITALE a MICROCONTROLLORE

7 OROLOGIO DIGITALE a MICROCONTROLLORE

8 Essendo l'orologio un oggetto che deve funzionare ore al giorno, 6 giorni l'anno, i componenti dovrebbero essere dimensionati di conseguenza, senza tendere troppo al risparmio: ecco il motivo per cui ho inserito l'integrato ULN00: esso, oltre ad assicurare circa -0 ma di corrente per ogni segmento del display, consente al chip CD di non lavorare in condizioni limite (Per i Display ho utilizzato i Vishay-Telefunken TDSR0: il tipo a segmenti rossi è in grado di sopportare fino a ma di corrente per segmento e visto che vengono pilotati da multiplexer rimanendo accesi solo per ms, è garantita loro una lunga vita!). LA BASE DEI TEMPI La base dei tempi da Hz è stata ottenuta con un quarzo ITT da,90 MHz e da due chip C/MOS, i divisori/contatori CD060 e CD00 (quest'ultimo sostituibile, nello schema, con il modello CD00). Quando si vuole realizzare una base dei tempi molto precisa, è consigliabile partire da un'elevata frequenza del quarzo: l'eventuale tolleranza del valore di quest'ultimo sarà divisa molte volte (nel nostro caso.9.0 volte appunto) ottenendo così una base dei tempi con il massimo grado di precisione. Evitando di collegare il quarzo direttamente sugli appositi piedini del PC Micro, ho potuto "risparmiare" una porta I/O per la funzione SHIFT (e, di conseguenza, facilitarmi il compito in fase di progettazione software). L'uscita da Hz prelevata dal piedino del CD00 si collega il piedino RB0/INT del microcontrollore (nel firmware, il piedino RB0/INT è stato programmato per ricevere gli impulsi da tale porta e generarne un INTERRUPT: questo significa che ad ogni INTERRUPT, cioè ogni secondo, l'orario sarà aggiornato). Lo stesso impulso che esce dal piedino del CD00 pilota anche, tramite il transistor Q9, i LED separatori. A proposito dei LED, il PCB ne prevede l'utilizzo del tipo rettangolare: poi, volendo, è possibile coprirne una parte con del nastro nero per ridurre la "grandezza del segmento" e farlo diventare una sorta di piccolo punto quadrato. Il compensatore C è utile per "correggere" eventuali piccole tolleranze del quarzo: per la taratura, collegate il puntale di un frequenzimetro sul pin 9 di U (CD060) e regolate il compensatore fino a leggere una frequenza di 90 Hz.

Vishay-Telefunken TDSR0: il tipo a segmenti rossi è in grado di sopportare fino a ma di corrente per segmento e visto che vengono pilotati da multiplexer rimanendo accesi solo per ms, è garantita

9 IL BUZZER Il Buzzer BUZ (del tipo autoscillante da V) è stato inserito principalmente per un motivo: l'emissione di un breve beep al raggiungimento della nuova ora (così come avviene su alcuni orologi digitali da polso o alcune radiosveglie). Inoltre esso emette un brevissimo beep ad ogni pressione dei tasti MINUTI e ORE ed un beep lungo all'accensione oppure dopo il Reset dell'orologio. LA BATTERIA IN TAMPONE DA 9V L'orologio è predisposto per il collegamento di una batteria ricaricabile da 9V al Ni-Mh (oppure anche al Ni-Cd) che entra in funzione solo durante un eventuale Black-Out: al contrario, durante il funzionamento normale dell'orologio, la batteria si ricarica (e mantiene la sua carica fino al prossimo eventuale Black-Out). Potete utilizzare anche una normale batteria alcalina da 9V, non ricaricabile, ma in questo caso è necessario rimuovere la resistenza R da 00 ohm. In presenza di Black-Out, le cifre del display si spengono (per risparmiare corrente ed evitare che la batteria si scarichi precocemente): i quattro puntini luminosi continueranno a svolgere la loro funzione indicando che l'orologio è comunque in funzione (e la batteria non è ancora scarica!). Per visualizzare l'ora, in caso di Black-Out, è necessario agire sul pulsante S (ON). Il beep che scandisce le ore funziona anche durante un Black-Out. I COMANDI L'orologio digitale prevede pulsanti: MINUTI, ORE, SHIFT e ON. MINUTI - Ad ogni pressione di questo pulsante, le cifre dei minuti aumentano di un'unità: arrivati a "9", la successiva pressione visualizzerà "00" e così via. Ad ogni pressione del pulsante MINUTI, i secondi sono azzerati. ORE - Ad ogni pressione di questo pulsante, le cifre delle ore aumentano di un'unità: arrivati a "", la successiva pressione visualizzerà "0" e così via. La prima cifra a sinistra (decine di ORE) quando zero, è spenta automaticamente. SHIFT - Quando il pulsante dei MINUTI o delle ORE sono premuti insieme al pulsante SHIFT, le cifre vengono decrementate (conteggio all'indietro). ON - In caso di Black-Out, la pressione di questo pulsante permette di vedere l'orario (questo pulsante funziona solo se è stata inserita la batteria in tampone). IL RESET DELL'OROLOGIO Se per qualche motivo si ha la necessità di resettare l'orologio, è sufficiente premere insieme i pulsanti MINUTI e ORE: un lungo beep segnala il Reset e l'orario mostrato sarà :0:00 (che è anche l'orario di default all'accensione dell'orologio).

LA BATTERIA IN TAMPONE DA 9V L'orologio è predisposto per il collegamento di una batteria ricaricabile da 9V al Ni-Mh (oppure anche al Ni-Cd) che entra in funzione solo durante un eventuale

10 MODIFICHE SUCCESSIVE Il progetto ha subito una sola modifica dopo la sua realizzazione: l'inserimento di un pulsante di TEST tra il piedino del micro e la massa, premendo il quale si avvia una procedura che visualizza in sequenza i sei display per verificare il corretto funzionamento di ogni segmento (durante il test, un TOC segnala il cambio di cifra). Una volta terminato il TEST, l'orologio ritorna al suo funzionamento originale ()durante il test, il conteggio dell'orologio non si ferma, ma continua anche se le cifre non vengono visualizzate). I dettagli della modifica sono visibili nelle immagini successive (nel mio prototipo ho inserito un piccolo microswitch tra il microcontrollore e il connettore ICSP). Per questa piccola modifica è stato creato un nuovo firmware, la versione.0 scaricabile sotto (Nella precedente versione firmware, il piedino del microcontrollore era stato programmato come MCLR mentre in questa nuova versione, il piedino funziona come normale porta di Input). IN CONCLUSIONE Nelle pagine successive sono visualizzati il PCB Layout (disposizione dei componenti) ed il Master. In poco spazio sono stati inseriti 6 display, circuiti integrati e altri componenti per cui i ponti da inserire sono 0 (quelli segnati in rosso), molti dei quali sotto i display: è il prezzo che si paga quando non si vuole utilizzare i circuiti stampati a doppia faccia, sempre molto difficili da realizzare a livello hobbistico. In fondo al manuale potete trovare il firmware per la programmazione del PIC. Schema elettrico, disposizione componenti e circuiti stampati sono stati realizzati con l'editor Protel99SE.

Una volta terminato il TEST, l'orologio ritorna al suo funzionamento originale ()durante il test, il conteggio dell'orologio non si ferma, ma continua anche se le cifre non vengono visualizzate).

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