Часы с календарем на индикаторах ИН-12

Предлагаемые часы показывают текущее время и дату, обладают функциями будильника. Их особенность - использование газоразрядных цифровых индикаторов ИН-12.

Подобные индикаторы широко применялись в электронных часах и цифровых измерительных приборах в семидесятые годы прошлого века.

Об индикаторах

Индикаторы серии ИН-12 - газоразрядные приборы, имеющие общий анод и десять (у ИН-12A) катодов в виде цифр от 0 до 9. Отличие ИН-12Б - ещё один катод в виде десятичной запятой.

Если приложить между анодом и одним из катодов достаточно высокое напряжение, в индикаторе возникает тлеющий газовый разряд и покрывающее действующий катод оранжевое свечение хорошо видно сквозь стеклянный баллон.

Внешний вид такого индикатора показан на рис. 1.

Рис. 1. Газоразрядные индикаторы ИН-12Б.

Они широко применялись, пока не были вытеснены семиэлементными светодиодными индикаторами разнообразного цвета свечения и не требующими для своей работы высокого (120...180 В) напряжения. Тем не менее применение газоразрядных цифровых индикаторов в "ретро"-часах вполне уместно.

Принципиальная схема

В часах, схема электронного блока которых изображена на рис. 2, а схема платы индикаторов - на рис. 3, использованы четыре индикатора ИН-12А и два ИН-12Б.

Можно установить и все шесть индикаторов одного типа, но если это будут ИН-12А, то исчезнут разделительные точки между разрядами часов, минут и секунд. К вилкам XP2 и XP3 электронного блока присоединяются соответственно розетки XS2 и XS1 платы индикаторов.

Рис. 2. Принципиальная схема часов с календарем на газоразрядных индикаторах ИН-12 и МК ATtiny2313.

Разъём XP1 предназначен для программирования микроконтроллера ATtiny2313-PU (DD2). Коды из файла 1 .hex необходимо занести в программную FLASH-память микроконтроллера, а из файла 1.eep - в его EEPROM.

Конфигурацию микроконтроллера оставляют такой, какой она былаустанов-лена на заводе-изготовителе микросхемы. Для коммутации катодов газоразрядных индикаторов применён специально разработанный в своё время для этой цели дешифратор двоичного кода в позиционный К155ИД1 (DD3).

Он питается напряжением 5 В и по входам совместим с микросхемами структуры КМОП и ТТЛ, но имеет высоковольтные выходы с открытым коллектором.

Питаются индикаторы сетевым напряжением, выпрямленным диодным мостом VD1 и стабилизированным стабилитроном VD3. В связи с этим все цепи часов имеют гальваническую связь с сетью 220 В, и при их налаживании необходимо соблюдать меры электробезопасности.

Поскольку индикация динамическая, напряжение на аноды индикаторов подаётся поочерёдно с помощью электронных ключей на транзисторах VT1-VT12.

Микросхема часов реального времени с календарём DS1307 (DD1) отсчитывает секунды, минуты, часы, день недели, число, месяц и год. Автоматически учитывается число дней в каждом месяце, различаются високосные и не високосные годы.

Эта микросхема имеет встроенный узел, который в случае перерыва в подаче основного напряжения питания на вывод 8 микросхемы переключает её на питание от литиевого элемента G1.

Часы реального времени DD1 связаны с микроконтроллером DD2 линиями SDA и SCL интерфейса I2C. Программа микроконтроллера получает от них информацию о времени и выводит на индикаторы текущее время в часах (формат их представления 24-часовой), минутах и секундах.

В последние 10 с каждой минуты выводится текущая дата в формате ДД.ММ.ГГ. Имеющаяся в микросхеме DD1 информация о дне недели не используется.

Рис. 3. Схема подключения индикаторов ИН-12.

Имеется возможность установить время и дату срабатывания будильника. При совпадении текущего времени с заданным программа включит звуковой сигнал. Исполняемая мелодия не отличается оригинальностью, что связано со сравнительно небольшим объёмом программной памяти микроконтроллера ATtiny2313.

Детали и конструкция

Если заменить его на ATtiny4313, у которого такой памяти в два раза больше, а в остальном эти микроконтроллеры идентичны, то можно записать в неё более интересную мелодию. Ещё один вариант - установить в часы микросхему музыкального синтезатора (например, ВТ8028С-ХХХ) с заранее запрограммированной мелодией.

Технические данные этой микросхемы и перечень её вариантов с разными мелодиями можно найти по ссылке www.transistor.by/i/pdf/bt8028.pdf.

Все элементы часов смонтированы на трёх односторонних печатных платах. На рис. 4 изображена плата электронного блока, на которой установлены все его элементы, за исключением кнопок SB1-SB3и выключателя SA1, вынесенных на отдельную небольшую плату (рис. 5). Чертёж платы индикаторов показан на рис. 6.

Рис. 4. Печатная плата для схемы часов с календарем на индикаторах ИН-12.

Рис. 5. Плата управления для часов.

Рис. 6. Чертёж платы индикаторов.

Платы в собранном виде представлены на рис. 7. На них установлены углеродистые постоянные резисторы мощностью 0,25 Вт (CR025S) и 2 Вт (CR200S), но можно применить и отечественные С1-4 или металлодиэлектрические МЛТ, С2-23. Оксидные конденсаторы - алюминиевые серии ECR, аналог К50-35. Остальные конденсаторы - керамические с диэлектриком X7R. На рис.

8 показаны описываемые часы, собранные в корпусе, согнутом из листовой стали толщиной 0,5 мм. Органы управления находятся на задней стенке корпуса, там же выведен шнур питания.

Рис. 7. Платы в собранном виде.

При включении в сеть часы начинают работать сразу, но показывают неправильное время. Для установки правильных значений времени и даты, а также времени срабатывания будильника необходимо нажать на кнопку SB2. При её первом нажатии из основного режима часы переходят в режим установки будильника.

При втором нажатии происходит переход из режима установки будильника в режим установки времени, а при третьем - в режим установки даты. Четвёртое нажатие кнопки SB2 возвращает часы в основной режим работы. Этой же кнопкой выключают сигнал будильника.

В режиме установки будильника индикаторы HG1 и HG2 выключены. Индикаторы HG3 и HG4 отображают час срабатывания будильника, а HG5 и HG6 - минуты этого события.

В режиме установки текущего времени индикаторы HG1 и HG2 показывают устанавливаемый час, HG3 и HG4 - минуты, а HG5 и HG6 выключены. В микросхему DD1 установленное время будет записано с нулевым значением секунд. В режиме установки даты все индикаторы включены и отображают (слева-направо) число, месяц и год.

Рис. 8. Фото готовых часов на индикаторах ИН-12.

Для того чтобы в любом из режимов внести изменения в показания часов или установить время срабатывания будильника, необходимо нажать на кнопку SB3. При этом станет мигать пара индикаторов со значением, подлежащим изменению. Например, в режиме установки даты после первого нажатия на кнопку SB3 замигают индикаторы HG5 и HG6 со значением года.

После второго нажатия это будут индикаторы HG3 и HG4 со значением месяца, а после третьего - HG1 и HG2 со значением числа месяца. Нажатиями на кнопку SB1 можно увеличить выведенное на мигающие индикаторы значение.

Когда оно достигнет максимума, следующим станет минимальное значение, после чего увеличение продолжится. Четвёртое нажатие на кнопку SB3 приведёт к записи установок в микросхему DD1, а все индикаторы перестанут мигать. Дальнейшие нажатия на эту кнопку приведут к повторению описанного цикла. Чтобы вернуться в основной режим, следует нажимать на кнопку SB2.

Программа и прошивка для МК - Скачать.

А. Неугодников, с. Партизанское, Крым. Украина. Р-08-2014.

1 3596 На микроконтроллерах

часы газорязрядный индикатор микроконтроллер avr микроконтроллер