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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Uhr-Wecker-Thermometer mit IR-Fernbedienung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Leistungsregler, Thermometer, Wärmestabilisatoren Das den Lesern vorgestellte Gerät basiert auf einer modernen Elementbasis und unterscheidet sich von den zuvor in der Zeitschrift veröffentlichten Designs durch seine erweiterten Fähigkeiten und die Verwendung einer IR-Fernbedienung zur Steuerung. Das beschriebene Gerät dient dazu, die aktuelle Uhrzeit anzuzeigen, zu einem bestimmten Zeitpunkt Tonsignale abzugeben und die Temperatur an zwei Punkten (innen und außen) im Bereich -55...+99 °C mit einer Genauigkeit von ±1 °C anzuzeigen . Zeit und Temperatur werden abwechselnd angezeigt (für 10, 1 und 2 s). Das Einstellen der Uhrstände, der Weckzeit, das Ausschalten des Weckers sowie das Löschen und Beleuchten der Anzeige erfolgt über die IR-Fernbedienung. Der Wecker gibt Tonsignale mit einer Pause von 10 s ab: zuerst zwei kurze (jeweils ca. 0,1 s) einfache, dann ebenso viele doppelte (mit einer Pause von 0,1 s) und danach zwei dreifache ( mit der gleichen Pause). Nach Ablauf einer Minute werden im Sekundentakt aufeinanderfolgende Signale ausgegeben, bis der Wecker ausgeschaltet wird (dieser „Algorithmus“ ist praktisch, wenn ein Kind im Zimmer schläft). Es gibt eine Snooze-Funktion (Wiederholung des Signals nach einer bestimmten Zeit), sodass Sie nach dem ersten Signal noch etwas schlafen können. Wenn die Anzeige ausgeschaltet ist (z. B. nachts, um Kinder beim Einschlafen nicht zu stören), leuchtet sie beim Auslösen des Alarms auf und zeigt die aktuelle Uhrzeit an, bis sie sich ausschaltet oder in den Schlummermodus wechselt. Es gibt eine kurze akustische Reaktion auf das Drücken der Fernbedienungstasten, eine Anzeige (durch LED) über die Übertragung von Befehlen von der Fernbedienung und eine Notstromversorgung bei Stromausfall (in diesem Fall gibt der Wecker ein kontinuierliches Signal). . Das schematische Diagramm des Geräts ist in Abb. dargestellt. 1. Seine Basis ist der Mikrocontroller DD2 AT89C4051 [1]. Es steuert den Betrieb aller Knoten. Es enthält nichtflüchtigen Programmspeicher (4 KB), RAM (128 Byte), zwei Timer, ein Interrupt-System usw.
Für einen zuverlässigen Start und Schutz des Mikrocontrollers vor Stromausfällen kommt die Mikroschaltung KR1171SP47 (DA1) zum Einsatz. Es behält einen niedrigen Pegel an seinem Ausgang (Pin 3), wenn die Versorgungsspannung weniger als 4,7 V beträgt. Der Kondensator C6 verzögert den Übergang in den Log-Zustand. 0 (d. h. Starten des Mikrocontrollers), nachdem die Versorgungsspannung über den Schwellenwert ansteigt. Als letzten Ausweg kann dieser Chip nicht mit der von Atmel empfohlenen Standard-Reset-Schaltung installiert werden. Aufgrund von Stromausfällen kann es jedoch zu Fehlfunktionen des Geräts kommen. Die Geräteanzeige besteht aus fünf LED-Digitalanzeigen SA08-11GWA von Kingbright. Anzeige – statisch. Um die Helligkeit des Leuchtens zu reduzieren, sind im Stromversorgungskreis der Anzeigen Dioden VD5 und VD6 enthalten. Bei der Zeitanzeige zeigen HG1 und HG2 Zehner- bzw. Stundeneinheiten an, HG3 - Bindestriche (-), HG4 und HG5 - Zehner- und Minuteneinheiten (z. B. 22-11), im Temperaturmessmodus zeigt HG1 sein Vorzeichen an (nur für negative Werte) und HG2, HG3 und HG4, HG5 sind jeweils ein numerischer Wert und eine Maßeinheit (z. B. -18 °C für einen Außensensor und 23 °C für einen Innensensor, wie angegeben durch das „.“-Symbol in der vierten Ziffer). Zur Steuerung der Anzeigeeinheit werden nur drei Mikrocontroller-Ausgänge verwendet: P1.2 (14) – zur Datenübertragung; P1.3 (15) – zum Gating jedes auf P1 2 gesetzten Bits; P1.4 (16) – zur Ausgabe der in DD3-DD7 geladenen Daten an deren Ausgänge. Das 74HC595 [2] ist ein 35-Bit-Seriell-Ein-/Parallel-Aus-Register mit Latch. Dadurch können Sie zunächst Daten hineinladen und diese erst dann an den Ausgang senden. Ausgänge können in den dritten Zustand überführt werden. Jeder Pin kann einen Strom von bis zu XNUMX mA liefern. Als Uhr wurde die Mikroschaltung PCF8583 [3] verwendet, wodurch man vergessen konnte, dass die Zeit bei fehlender Stromversorgung verloren gehen kann (die Genauigkeit der Zeit hängt fast ausschließlich vom Quarzresonator ZQ1 bei 32768 Hz ab). Der PCF8583 verfügt über einen statischen Speicher, der erkennt, wann die Uhr zum ersten Mal eingeschaltet wird (um sowohl den Mikrocontroller als auch die Uhr selbst auf den Normalbetrieb vorzubereiten) und einen Hardware-Alarm. Wenn die eingestellte Zeit mit der aktuellen übereinstimmt, erscheint am Pin INT (7) ein niedriger Logikpegel. Dadurch wird der Stromversorgungskreis des elektromagnetischen Emitters HA1 geschlossen und ein Interrupt-Signal an Pin RZ.Z (7) des Mikrocontrollers DD2 gesendet. Anschließend wird das Signal vom INT-Pin programmgesteuert abgeschaltet und die Steuerung des Emitters an den Mikrocontroller übergeben (über einen elektronischen Schalter an den Feldeffekttransistoren VT1, VT2). Die Uhr wird über den l2C-Bus gesteuert, der per Software organisiert ist (im Mikrocontroller ist er nicht vorhanden). Zur Bereitstellung von Tonsignalen wird ein elektromagnetischer Sender NSM1606X von JL World mit eingebautem Generator verwendet, der mit einer Frequenz von etwa 2200 Hz arbeitet. Die Batterie GB1 dient zur Stromversorgung des Uhrenchips und des Tonsenders im Falle eines Stromausfalls. Wie bereits erwähnt, gibt der Alarm in diesem Fall ein Dauersignal ab, das nur durch Drücken der Taste SB1 ausgeschaltet werden kann. Zum Empfang der Steuersignale der Fernbedienung wurde ein integrierter IR-Empfänger SFH506-36 von Siemens verwendet [4]. Diese Mikroschaltung reagiert sehr empfindlich auf Rauschen im Stromversorgungskreis und enthält daher einen VD4C8C9-Filter. Das Gerät wird von einem stabilisierten Spannungswandler gespeist, der auf der Mikroschaltung MC34063 (inländisches Analogon - KR1156EU5) basiert. Die Funktionsweise solcher Konverter ist in [5] ausführlich beschrieben. Das schematische Diagramm der IR-Fernbedienung ist in Abb. dargestellt. 2. Es basiert auf einem kleinen, in China hergestellten Taschenrechner in Form eines Mobiltelefons (es werden Gehäuse, Tastatur und Akku, bestehend aus zwei 389A-Elementen, verwendet). Als Sender wurde die Mikroschaltung SAA3010 [6] (analog - INA3010D Integral-Software) in einem SOIC-Gehäuse verwendet. Dieser Chip arbeitet im IR-Fernbedienungssystem RC-5, das von Philips zur Steuerung von Haushaltsgeräten entwickelt und weit verbreitet ist (wird in vielen Fernsehgeräten verwendet, darunter auch in solchen, die beispielsweise von Horizon Software hergestellt werden).
Im Standby-Modus verbraucht der SAA3010 nur wenig Strom, was die Bedienung der Fernbedienung sehr komfortabel macht – ein separater Netzschalter ist nicht erforderlich. Der Mikroschaltkreis geht beim Drücken einer beliebigen Taste in den aktiven Zustand über und kehrt beim Loslassen in den Mikroverbrauchsmodus zurück. Die verwendete RC-5-Codesystemnummer ist 0 (zur TV-Steuerung). Um beispielsweise die Arbeit mit dem Fernseher nicht zu beeinträchtigen, kann bei Bedarf problemlos auf eine andere Kodierungstabelle umgestellt werden, wenn dieser den gleichen Standard verwendet. Es ist auch akzeptabel, eine vorgefertigte Fernbedienung von jedem Haushaltsgerät aus zu verwenden, wenn Sie sich um die Neucodierung der Befehle kümmern. Mit der Bedienung der RC-5 IR-Fernbedienung können Sie sich im Artikel [7] vertraut machen. Als Ferntemperatursensoren werden DS1621-Mikroschaltungen von DALLAS verwendet. Sie sind gut, weil sie für den Austausch die 12C-Schnittstelle nutzen, die wir bereits in Software erstellt haben. Dies bedeutet, dass sie an dieselben Mikrocontroller-Pins wie die Uhr angeschlossen werden können. Der Messfehler wird vollständig von den Sensoren bestimmt und überschreitet ±0,5 °C nicht, die Anzeigegenauigkeit beträgt 1 °C. Nähere Informationen zu digitalen Temperatursensoren finden Sie auf der Website [8]. Ein paar Worte zum Standort der Sensoren. Der äußere muss vor direkter Sonneneinstrahlung und vor Luftströmen bei Raumtemperatur geschützt werden, die durch die Risse in den Rahmen eindringen, und der innere muss so positioniert werden, dass er möglichst weit von erhitzenden Gegenständen (Heizkörper, Lampen usw.) entfernt ist. ). Es empfiehlt sich, den externen Sensor abzudichten, um Korrosion der Leiterplatte usw. zu vermeiden (der Autor verwendete Silikondichtmittel). Dadurch verringert sich die Wärmeleitfähigkeit, aber bei trägen Strömungsprozessen, wie etwa Änderungen der Atmosphärentemperatur, ist dies durchaus akzeptabel.
Zweck der Fernbedienungstasten: „TS“ – Zeiteinstellung. Geben Sie nach dem Drücken die Uhrzeit im 24-Stunden-Format mit unbedeutenden Nullen ein, d. h. wenn es derzeit halb neun Uhr morgens ist, dann 0 8 - 3 0. Nachdem Sie sichergestellt haben, dass die Uhrzeit korrekt eingegeben wurde, drücken Sie eine beliebige Taste und die Gerät wechselt in den Uhrmodus. „BS“ – Einstellen der Weckzeit. Der Vorgang ähnelt dem Einstellen der Uhrzeit. „OFF“ – deaktiviert den Alarm. Die gleiche Funktion erfüllt der SB2-Knopf im Uhrengehäuse. "LED" - Anzeigen deaktivieren/aktivieren. Durch Drücken einer beliebigen anderen Taste während der Alarm ertönt, wird der Alarm in den Schlummermodus versetzt. Das Aussehen der Fernbedienung und die Installationsansicht der Haupteinheit des Geräts sind in Abb. dargestellt. 3. Codes "Firmware" Mikrocontroller in Form einer Hex-Datei sind in der Tabelle dargestellt. Das Programm ist in C geschrieben. Dies bietet Möglichkeiten für eine weitere Modernisierung. Das Programm wurde in der integrierten Umgebung Keil mVision2 V2.36 entwickelt und kompiliert. Assembler – A51-Version V7.04, Compiler – C V7.04, Linker – BL51-Version V5.02. Die Projektdatei ist termo.Uv2. Eine ausführliche Beschreibung des Compilers finden Sie auf der Website [9] (dort können Sie auch eine Demoversion „herunterladen“).
Das Steuerprogramm wird mit dem TURBO-Programmierer in die Steuerung geschrieben. Vor der Programmierung müssen Sie prüfen, ob die Installation mit dem Schaltplan des Geräts übereinstimmt. Eine korrekt zusammengebaute Struktur erfordert keine Anpassung. Literatur
Autor: D. Chibyshev, Omsk
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