87_90.pdf

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

Dział „Projekty Czytelników” zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze

odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż

sprawdzamy poprawność konstrukcji.

Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie,

że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany . Honorarium za publikację

w tym dziale wynosi 250,− zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie

prawo do dokonywania skrótów.

Programowany sterownik zegarowy

Urz¹dzenie

przedstawione w†artykule

pozwala programowaÊ

w†trybie rocznym pracÍ

czterech urz¹dzeÒ. DziÍki

wbudowanej nieulotnej

pamiÍci nastaw,

konsekwencje awarii

zasilania zosta³y

ograniczone do minimum.

Rekomendacje :

urz¹dzenie szczegÛlnie

przydatne dla úpiochÛw

lubi¹cych celebrowaÊ

wczesnoranne wstawanie...

Projekt

111

lejnym jego atutem. Oso-

biúcie wiele razy spotka³em

siÍ z†urz¹dzeniami, ktÛrych

nie sposÛb by³o obs³uøyÊ bez

tytu³u doktora nauk technicz-

nych. Ponadto urz¹dzenie jest

odporne na wszelkie zaniki na-

piÍcia, poniewaø praca zegara

jest podtrzymywana za pomoc¹

akumulatora. Uk³ad dzia³a nie-

zawodnie od ponad roku. Ani

razu nie spÛüni³ siÍ z†zaparze-

niem herbatki (tylko by sprÛbo-

wa³...).

Z†dnia na dzieÒ stajÍ siÍ

coraz bardziej leniwy. Takie

czasy. OtÛø kiedy uczÍszcza-

³em jeszcze do szko³y úred-

niej, mieszka³em w†internacie.

Co rano w³¹cza³ siÍ szczerze

znienawidzony przeze mnie

budzik, ktÛry bezlitoúnie

dzwoni¹c, skaka³ po blacie

mojego biurka. KoÒczy³o siÍ

zawsze tak samo. Budzik ob-

rywa³ w†ìczapÍî, a†ja powoli

zwleka³em siÍ z†³Ûøka, ubiera-

³em i†po toalecie w†lodowatej

wodzie, z†paskudnym humo-

rem, kierowa³em siÍ w†stronÍ

internackiej sto³Ûwki. Tak by-

³o do czasu, kiedy to posta-

nowi³em podnieúÊ sobie kom-

fort mÍcz¹cej egzystencji. Le-

karstwem na codzienne nie-

wygody okaza³ siÍ projekt pre-

zentowany w†artykule. Od

momentu jego opracowania

wszystko zmieni³o siÍ nie do

poznania. Codziennie rano

najpierw w³¹cza siÍ zaparzacz

do herbaty, po kilku minutach

w³¹cza siÍ radio, a†po chwili

w†pokoju robi siÍ jasno. Po

wypiciu szklanki gor¹cej her-

baty, od razu nabiera³o siÍ si³

i†ochoty do øycia...

Zapewne kaødy Czytelnik

znajdzie jeszcze wiele innych

zastosowaÒ dla prezentowane-

go urz¹dzenia. W†kaødym b¹dü

razie zapotrzebowanie na domo-

w¹ automatykÍ istnieje i†nic nie

wskazuje na zmianÍ tej sytuacji.

Na naszym rynku dostÍp-

nych jest wiele zegarÛw steru-

j¹cych, jednak w†wiÍkszoúci

przypadkÛw s¹ to urz¹dzenia

przystosowane do pracy z†jed-

nym odbiornikiem. Opracowany

przeze mnie sterownik nie ma

tej wady, umoøliwia bowiem ste-

rowanie aø czterema niezaleø-

nymi urz¹dzeniami (kaøde

o†mocy do 600 W), bazuj¹c przy

tym na jednym elektronicznym

kalendarzu. Ponadto urz¹dzenie

zapewnia niezwykle ³atw¹

i†przejrzyst¹ obs³ugÍ, co jest ko-

Opis uk³adu

ìSercemî urz¹dzenia jest

mikrokontroler 89C4051 firmy

Atmel ( rys. 1 ). Ma on wbudo-

wane 4†kB nieulotnej, repro-

gramowalnej pamiÍci Flash.

W†omawianym projekcie jest

ona wykorzystana prawie

w†ca³oúci - program zajmuje

4095 bajtÛw tej pamiÍci. Ko-

lejnymi waønymi uk³adami s¹

tutaj zegar PCF8583 oraz pa-

miÍÊ EEPROM 24C04, komu-

nikuj¹ce siÍ z†procesorem za

poúrednictwem magistrali I 2 C.

Do komunikacji uøytkownika

z†urz¹dzeniem s³uøy wyúwiet-

lacz numeryczny (znakowy)

LCD 16*2 oraz klawiatura

Prezentowany w artykule sterownik wyposażono

w programowalny zegar czasu rzeczywistego oraz

kalendarz, co daje możliwość zaprogramowania

pracy urządzenia w trybie rocznym. Ponadto

urządzenie wyposażone jest w awaryjne źródło

zasilania, co pozwala na zachowanie prawidłowego

czasu i daty, nawet po odłączeniu sterownika od

sieci. Informacje dotyczące załączeń/wyłączeń

odbiorników przechowywane są w nieulotnej

pamięci zewnętrznej typu EEPROM. W podstawo−

wej wersji urządzenia pozwala ona na zachowanie

25 cykli załącz/wyłącz. Pamięć ustawień według

producenta może być przeprogramowywana co

najmniej 100000 razy, a więc urządzenie

zapewnia trwałość i niezawodność oraz komfortową

obsługę i eksploatację.

Elektronika Praktyczna 7/2003

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

Rys. 1. Schemat elektryczny sterownika

zbudowana z†trzech mikro-

przyciskÛw. Program g³Ûwny

(napisany w†Bascomie) nie

jest skomplikowany. Ograni-

cza siÍ on do podstawowych

operacji wykonywanych

w†nieskoÒczonej pÍtli. Do

operacji tych naleø¹:

- odczyt danych z†zegara

(uk³adu RTC),

- prezentacja danych na wy-

úwietlaczu,

- sprawdzenie stanu klawia-

tury.

Jeøeli na ostatnim etapie

nie wykryto wciúniÍcia øad-

nego z†przyciskÛw, to pro-

gram wraca do pocz¹tku.

W†przeciwnym wypadku bÍ-

d¹ realizowane poszczegÛlne

podprogramy, po czym mik-

rokontroler wrÛci do pÍtli

g³Ûwnej.

ZarÛwno zasilanie awaryj-

ne, jak i†podúwietlanie wy-

úwietlacza moøna pod³¹czaÊ

lub od³¹czaÊ za pomoc¹ jum-

perÛw (odpowiednio JP2

i†JP3). Uk³ad wyjúciowy wy-

konano standardowo - ele-

mentami wykonawczymi s¹

triaki BT136/600. Mikrokont-

roler steruje nimi poprzez op-

totriaki MOC3020 zapewnia-

j¹ce separacjÍ galwaniczn¹

sterownika od sieci zasilaj¹-

cej. Zasilacz rÛwnieø nie jest

zbyt oryginalny. Zastosowano

w†nim transformator TS2/16,

mostek prostowniczy, stabili-

zator 7805 i†kilka kondensa-

torkÛw filtruj¹cych.

twÍ goldpinÛw, a†na p³ytce

drukowanej sterownika odpo-

wiednie gniazdo. Dwie p³ytki

zastosowano w†celu zminima-

lizowania wymiarÛw urz¹dze-

nia. Z†tego teø powodu pod-

j¹³em decyzjÍ o†zastosowaniu

laminatu dwustronnego. Na

jednej z†p³ytek znajduje siÍ za-

silacz i†uk³ad wykonawczy, na

drugiej umieúci³em ca³¹

ìinteligencjÍî urz¹dzenia, czy-

li mikrokontroler wraz z†jego

peryferiami. PomiÍdzy p³ytka-

mi naleøy w†koÒcowej fazie

montaøu wykonaÊ kilka po³¹-

czeÒ krÛtkimi odcinkami do-

wolnego przewodu. NastÍpnie

ìposk³adaneî (z wlutowanymi

elementami) p³ytki naleøy po-

³¹czyÊ trzema d³uøszymi úru-

bami, przy czym p³ytka zasi-

lacza znajduje siÍ niøej, a†nad

ni¹ p³ytka procesora, do ktÛrej

to z†kolei do³¹czamy wyúwiet-

lacz. Naleøy zauwaøyÊ, øe na

p³ytce uk³adu wykonawczego

nie przewidziano miejsca na

bezpieczniki dla sterowanych

urz¹dzeÒ. Nie jest to jednak

niedopatrzenie konstruktora

(gdzieøby tam znowu...), ale

dzia³anie celowe. Dla wygody

uøytkowania urz¹dzenia bez-

pieczniki te naleøy umieúciÊ

w†gniazdach, ktÛre powinny

Montaø i†uruchomienie

Montaø uk³adu jest prosty

i†jedyny problem, zw³aszcza

dla niecierpliwych wyznaw-

cÛw lutownicy, moøe stano-

wiÊ sztywne umieszczenie nad

sob¹ dwÛch p³ytek drukowa-

nych (schematy montaøowe

pokazano na rys. 2 i† 3 ), z†ktÛ-

rych sterownik siÍ sk³ada oraz

umieszczenie ich w†obudowie.

Poza tym montaø nie powi-

nien sprawiÊ øadnych k³opo-

tÛw. Jak zwykle zaczynamy od

montowania podstawek,

a†koÒczymy na elementach

wyøszych. Pod wszystkie uk³a-

dy scalone zalecam stosowa-

nie podstawek, a†zw³aszcza

pod procesor, gdyø jak znam

øycie, uøytkownicy wielokrot-

nie bÍd¹ jeszcze modyfikowali

jego program. Wyúwietlacz naj-

lepiej zamontowaÊ w†taki spo-

sÛb, by moøna by³o pÛüniej go

wymieniÊ. Najproúciej uczyniÊ

to lutuj¹c do wyúwietlacza lis-

Rys. 2. Schemat montażowy płytki procesora

Elektronika Praktyczna 7/2003

Elektronika Praktyczna 2/98

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

informacji dokonujemy zapisu

za pomoc¹ przycisku SET. Ana-

logicznie postÍpujemy podczas

wprowadzania daty.

Przed dokonywaniem ja-

kichkolwiek ustawieÒ zale-

cam skasowanie pamiÍci. Do-

konujemy tego poprzez rÛw-

noczesne wciúniÍcie klawiszy

TIME i†DATE w†trybie g³Ûw-

nym programu (podczas pre-

zentacji godziny i†daty). Na-

stÍpnie naciskamy SET (->).

Po skasowaniu zawartoúci pa-

miÍci urz¹dzenie przejdzie do

trybu g³Ûwnego.

Aby przejúÊ do trybu usta-

wiania zdarzeÒ, naleøy pozy-

tywnie odpowiedzieÊ na pyta-

nie postawione przez sterow-

nik po naciúniÍciu klawisza

SET (->). Kiedy na wyúwietla-

czu pojawi siÍ napis

ìNastÍpne...î, to oznacza, øe

w†pamiÍci nie znajduj¹ siÍ

dalsze/øadne ustawienia. Na-

leøy wÛwczas nacisn¹Ê kla-

wisz SET (->), po czym urz¹-

dzenie przejdzie do trybu po-

bierania danych okreúlonych

przez nas zdarzeÒ. Naleøy te-

raz wpisaÊ dane, o†ktÛre po-

prosi sterownik. Po zakoÒcze-

niu tej operacji pojawi siÍ na-

pis ì*** OK! ***î. Teraz mo-

øemy przejúÊ do trybu g³Ûw-

nego. Od teraz nasze urz¹dze-

nie (np. AGD) bÍdzie obs³ugi-

wane przez nasz sterownik.

Moøemy rÛwnieø dopisywaÊ

kolejne cykle za³¹cz/wy³¹cz

(po naciúniÍciu klawisza SET

(->)). Tak wygl¹da tryb progra-

mowania urz¹dzenia. Proste?

Jeøeli zdecydujemy siÍ po-

nownie przejúÊ do trybu usta-

wieÒ, nie przywita nas juø napis

ìNastÍpne...î. Zamiast niego po-

jawi siÍ tam godzina za³¹czenia

pierwszego wprowadzonego

przez nas cyklu za³¹cz/wy³¹cz,

a†przed ni¹ stosowny numerek

kolejnoúci wprowadzenia. Teraz

moøemy dokonaÊ korekty wpro-

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1, R15...R17: 1k

Ω

R7...R14: 220

Ω

PR1: potencjometr

napłytkowy miniaturowy

4,7k

Ω

Kondensatory

C1: 2200

F/25V

F/16V

Półprzewodniki

D1...D4, D6, D7: 1N4148

D5: mostek prostowniczy

1A/50V

US1: AT89C4051

zaprogramowany

US2: PCF8583

US3: AT24C04

US4: 7805

Q3...Q6: BT136

Q7...Q10: optotriak

MOC3020

Różne

Q1: rezonator kwarcowy

11,059 MHz

Q2: rezonator kwarcowy

zegarkowy 32768 Hz

TR1: transformator TS2/16

FUSE 1: bezpiecznik 100 mA

FUSE 2...5: bezpiecznik 3 A

DP1: wyświetlacz LCD 16*2

JP2, JP3: goldpin 3*1

S1−S3: przycisk typu

microswitch

Bat 1: akumulatorek 3,6V

Rys. 3. Schemat montażowy płytki zasilacza

znaleüÊ siÍ na úciance obudo-

wy. Na triaki zalecam za³oøe-

nie radiatora. Jeøeli chcemy

uøyÊ wyúwietlacza z†podúwiet-

laniem, konieczne jest zasto-

sowanie radiatora rÛwnieø

przy stabilizatorze. Tak na-

prawdÍ wystarczy kawa³ek

aluminiowej b¹dü miedzianej

blaszki.

wszystkich 25 ustawieÒ, zaj-

muje procesorowi trochÍ cza-

su, dlatego teø za³¹czanie/wy-

³¹czanie odbywaÊ siÍ moøe

z†lekkim opÛünieniem (kilka

sekund). Niemniej jednak, mo-

øe bardziej zaawansowani ode

mnie programiúci poradz¹ so-

bie z†tym w†inny, szybszy

i†bardziej wydajny sposÛb?

Procedura obs³ugi cykli

za³¹cz/wy³¹cz

Jak juø wspomniano, dane

dotycz¹ce cykli za³¹cz/wy³¹cz

przechowywane s¹ w†nieulot-

nej pamiÍci EEPROM. Wyko-

rzystano tutaj 250 bajtÛw tej

pamiÍci. Dziel¹c tÍ liczbÍ

przez dziesiÍÊ, otrzymamy

wynik 25 moøliwych cykli za-

³¹cz/wy³¹cz. Dlaczego tak?

OtÛø do prawid³owego obs³u-

giwania cykli (zdarzeÒ) po-

trzebne s¹ nastÍpuj¹ce dane:

1. Godzina w³¹czenia

2. Minuta w³¹czenia

3. Godzina wy³¹czenia

4. Minuta wy³¹czenia

5. DzieÒ zdarzenia

6. Miesi¹c zdarzenia

7. Numer sterowanego urz¹-

dzenia

£atwo wiÍc zauwaøyÊ, øe

dane jednego cyklu zajmuj¹

7†bajtÛw. Dziel¹c pamiÍÊ na

25 zdarzeÒ, otrzymamy 10 baj-

tÛw, gdzie pozosta³e trzy po-

zostaj¹ wolne. Moøe je wyko-

rzystaÊ dociekliwy konstruk-

tor, rozbudowuj¹c urz¹dzenie

o†np. obs³ugÍ dni tygodnia itp.

Za obs³ugÍ zdarzeÒ odpowie-

dzialna jest pÍtla g³Ûwna pro-

gramu, a†zw³aszcza fragment

przedstawiony na list. 1 .

Poniewaø procedura ta wy-

konywana jest w†pÍtli, wszyst-

kie dane sprawdzane s¹ na

bieø¹co. Jeøeli wszystkie wa-

runki naszego ustawienia od-

powiadaj¹ aktualnej godzinie

i†dacie, dochodzi do wykona-

nia odpowiedniego zdarzenia.

Niestety sprawdzenie tych

wszystkich warunkÛw, dla

Programowanie

sterownika

Teraz nadszed³, zapewne

wyczekiwany przez wielu kon-

struktorÛw, moment urucho-

mienia naszego cacka. Po pod-

³¹czeniu poprawnie zmontowa-

nego uk³adu na wyúwietlaczu

pojawi siÍ powitalny komuni-

kat w†postaci mojego adresu e-

mail. NastÍpnie uk³ad prze-

jdzie do wykonywania g³Ûwne-

go programu. Na wyúwietlaczu

pojawi siÍ informacja o†czasie

oraz dacie i†o†ile nie za³oøyliú-

my jeszcze odpowiedniego

jumpera akumulatorka, bÍdzie

to godzina 00:00:00 oraz data

01.01. Po tej niezwykle upojnej

chwili wpatrywania siÍ w†wy-

úwietlacz dobieramy siÍ do kla-

wiatury! Wszelkich manipula-

cji dokonujemy za pomoc¹

trzech przyciskÛw: TIME, DA-

TE, SET.

Po naciúniÍciu przycisku

TIME (<-) sterownik zapyta nas,

czy chcemy zmodyfikowaÊ go-

dzinÍ. Analogicznie po naciú-

niÍciu przycisku DATE - zapy-

ta, czy chcemy ustawiÊ datÍ.

Aby dokonaÊ zmiany czasu al-

bo daty, naleøy na zadane py-

tanie odpowiedzieÊ klawiszem

SET (->). Moøna rÛwnieø odpo-

wiedzieÊ negatywnie i†wrÛciÊ

do pÍtli g³Ûwnej programu (op-

cja ESC) klawiszem: <-. Przy

ustawianiu zegara licznik se-

kund zostanie wyzerowany. Te-

raz moøemy przejúÊ do usta-

wiania godzin i†minut. S³uø¹

do tego w†tym momencie odpo-

wiednio przyciski TIME i†DA-

TE. Po ustawieniu prawid³owej

wadzonych przez nas uprzednio

danych (klawisz SET (->)). Wy-

bieraj¹c opcjÍ NEXT (klawisz

DATE), moøemy natomiast

przejúÊ do trybu wprowadzania

kolejnych zapisÛw.

Teraz jeszcze jedna bardzo

waøna sprawa odnoúnie wpisy-

wania cykli za³¹cz/wy³¹cz.

Mianowicie bardzo czÍsto za

pomoc¹ nieskomplikowanego

triku programistycznego moø-

List. 1. Obsługa cykli załącz wyłącz

Licznik = Licznik + 10

X = Licznik + 1 : Call Read_eeprom(x, Value)

If Minuty = Value Then

X = Licznik + 2 : Call Read_eeprom(x, Value)

If Godziny = Value Then

X = Licznik + 3 : Call Read_eeprom(x, Value)

If Dni = Value Or Value = 32 Then

X = Licznik + 4 : Call Read_eeprom(x, Value)

If Miesiace = Value Or Value = 13 Then

X = Licznik + 9 : Call Read_eeprom(x, Value)

Call Wlacz_urzadzenie

End If

X = Licznik + 5 : Call Read_eeprom(x, Value)

If Minuty = Value Then

X = Licznik + 6 : Call Read_eeprom(x, Value)

If Godziny = Value Then

X = Licznik + 9 : Call Read_eeprom(x, Value)

Call Wylacz_urzadzenie

End If

If Licznik = 250 Then Licznik = 0

Elektronika Praktyczna 7/2003

R2...R6: 100

C2: 100nF

C3...C5: 33pF

C6: 2,2

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

na w†znaczny sposÛb rozsze-

rzyÊ funkcjonalnoúÊ danego

urz¹dzenia mikroprocesorowe-

go. Tak teø sta³o siÍ i†tym ra-

zem. Tryb roczny pozwala na

bardzo precyzyjne sterowanie

urz¹dzeniami. Jednak przyzna-

cie, øe w†przypadku, gdy chce-

my, aby dane zdarzenie zacho-

dzi³o codziennie o†takiej samej

godzinie, bezcelowym i†zapew-

ne bardzo mÍcz¹cym by³oby

wprowadzanie wszystkich dni

roku. Zreszt¹ dni mamy 365,

a†ustawieÒ tylko 25. Ponadto

moøe rÛwnieø zaistnieÊ ko-

niecznoúÊ w³¹czania danego

urz¹dzenia takiego samego

dnia kaødego miesi¹ca albo od-

wrotnie, kiedy chcemy, aby

urz¹dzenie w³¹cza³o siÍ co-

dziennie podczas wybranego

miesi¹ca. Nasz sterownik

umoøliwia takie triki! ByÊ mo-

øe podczas wprowadzania cyk-

li za³¹cz/wy³¹cz natkn¹³eú siÍ,

Czytelniku, na dwa plusy ì++î,

ktÛre pojawiaj¹ siÍ po przekro-

czeniu dnia 31 oraz po prze-

kroczeniu 12 miesi¹ca. Te plu-

sy oznaczaj¹, øe ten argument

bÍdzie ignorowany. £atwo wiÍc

zauwaøyÊ, øe w†przypadku ig-

norowania dni oraz ignorowa-

nia miesiÍcy zdarzenie odby-

waÊ siÍ bÍdzie codziennie,

w†przypadku ignorowania dni

- cykle wykonywane bÍd¹ co-

dziennie, oraz w†przypadku ig-

norowania miesiÍcy - co mie-

si¹c danego dnia.

gdzie zamieszczane bÍd¹ ko-

lejne wersje oprogramowania

(wraz z†danymi o†autorach

oczywiúcie). Jasnym jest chy-

ba fakt, øe ca³a ìinteligencjaî

zaleøy od programu proceso-

ra. SprzÍt nie gra tu wi¹ø¹-

cej roli, zw³aszcza jeøeli cho-

dzi o†przeznaczenie uk³adu.

BÍdÍ wiÍc czeka³ na wszel-

kie propozycje i†rozwi¹zania

programowe nowych zastoso-

waÒ urz¹dzenia. Niestety

z†bÛlem serca muszÍ stwier-

dziÊ, øe te 4†kB pamiÍci to

trochÍ ma³o (dla mnie i†Bas-

coma). Moøe uda Wam siÍ

znacznie ograniczyÊ d³ugoúÊ

kodu poprzez wykorzystanie

innego kompilatora (np. jÍ-

zyka C, ewentualnie ASM)?

PrzyznajÍ, øe program, ktÛry

udostÍpni³em, to nie jest ar-

tystyczne dzie³o, ale wystar-

cza do prawid³owego funk-

cjonowania urz¹dzenia. Jed-

nak ca³¹ zabawÍ zwi¹zan¹

z†sortowaniem pozostawiam

Wam, drodzy Czytelnicy. Mi-

³ej zabawy!

Mariusz Ciszewski

elemid@wp.pl

Od redakcji: przygotowa-

ne przez autora projektu p³yt-

ki drukowane wymagaj¹ mo-

dyfikacji polegaj¹cej na po-

grubieniu úcieøek doprowa-

dzaj¹cych pr¹d do obci¹øe-

nia, warto takøe pogrubiÊ do

co najmniej 20...30 milsÛw po-

zosta³e úcieøki - u³atwi to wy-

konanie p³ytek w†warunkach

domowych. Tak zmodyfikowa-

ne wzory p³ytek publikujemy

na wk³adce i†na CD-EP7/

2003B.

Aktualizacja

oprogramowania

Jeøeli zainteresowanie

uk³adem bÍdzie duøe, a†pro-

gramiúci aktywni, za³oøÍ

stronÍ WWW sterownika,

Elektronika Praktyczna 7/2003

Elektronika Praktyczna 2/98

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: