Часы

В этой статье описана конструкция часов с функцией термометра. Значения температуры поступают на устройство с двух беспроводных датчиков температуры по радиоканалу, выполненному на радиочастотных модулях приемопередатчика NRF24L01+.

 

Данные часы - термометр созданы на базе двухканального беспроводного термометра.

ФУНКЦИИ

Данное устройство выполняет следующие функции:

• Часы. На экране часов отображается текущее время и дата (день, месяц и год).
• Будильник. Реализовано два будильника. Каждый будильник может быть настроен для управления зуммером и (или) реле.
• Термометр. Значения температуры поступают от двух беспроводных датчиков температуры. 

СХЕМА

Как и двухканальный беспроводной термометр данное устройство конструктивно состоит из базового блока, схема которого представлена на рисунке 1 и двух беспроводных датчиков температуры, схема которых представлена в статье о двухканальном беспроводном термометре.

Рисунок 1: Принципиальная схема базового блока часов - термометра.

В устройстве применены следующие компоненты:

Поз. обозн.	Наименование
А1	LCD модуль на базе индикатора от Nokia 5110
А2	Модуль часов реального времени на базе микросхемы DS1307
А3	Модуль приемо-передатчика на базе микросхемы NRF24L01+
С1	Конденсатор 1...4,7 мкф
С2...С4	Конденсатор 0,1...0,47 мкФ
С5	Конденсатор 47мкФ х 25В
D1	Микроконтроллер PIC18F2585
D2	Микросхема AMS1117ADJ
E1	Плата питания на базе микросхемы LM2596S ADJ
R1...R4	Резистор 4,7кОМ, 0.125Вт
R5	Резистор 200 Ом, 0.125Вт
R6...R9	Резистор 4,7кОм, 0.125Вт
R10	Резистор 120 Ом, 0.125Вт
К1	Реле JQC-3F(T73)-5VDC
H1	Звукоизлучатель со встроенным генератором HCM1205X
VD1...VD5	Диод 1N4007
VT1	Транзистор IRLM2803
Т1	Трансформатор с выходным напряжением от 7 до 12 В
F1	Предохранитель 250В/0.1А
S1...S3	Кнопка тактовая (любая)
Х1	Разъем PLS5
Х2	Сетевая вилка
Х3	Разъем или клемник (любой)

Функции устройства выполняет микроконтроллер PIC18F2585 фирмы Microchip - микросхема D1. Микроконтроллер работает от внутреннего тактового генератора. Занесение в микроконтроллер программного обеспечения ("прошивки") производиться через разъем внутрисхеммного программирования X1. Цоколевка сигналов разъема X1 полностью соответствует цоколёвке разъема программаторов PICKIT2 и PICKIT3.

В качестве индикатора A1 применен модуль с дисплеем, применяемым в телефонах Nokia 5110, и широко представленный в интернет магазинах.

 

Дисплей этого модуля программно совместим с индикатором от телефона Nokia 3310. Преимуществом данного модуля по сравнению с индикатором Nokia 3310 является наличие в конструкции модуля  встроенной подсветки.

Отчет времени и даты возложено тоже на готовый модуль часов реального времени A2, выполненный на базе микросхемы DS1307.

Микроконтроллер D1  осуществляет связь с модулем часов реального время по последовательному двухпроводному интерфейсу I2C.

Микроконтроллер D1 осуществяет прием данных по радиоканалу от беспроводных датчиков температуры с помощью модуля приемопередатчика A3, выполненного на базе микросхемы NRF24L01+. 

Обмен информации микроконтроллера с модулем приемопередатчика осуществляется по последовательному интерфейсу SPI.

Микроконтроллер при общении с модулями приемопередатчика NRF24L01+ и часов реального времени DS1307 использует частично одни и те же выводы при этом в программном обеспечении постоянно переключая работу внутреннего модуля последовательного интерфейса с одного типа интерфейса на другой (I2C и SPI).

Для задания режима работы часов - термометра, установки параметров времени, даты, будильников и других настроек устройства используются три кнопки  S1 "+", S3 "-" и S2 "Выбор", которые подключены к портам ввода-вывода микроконтроллера D1.

Микроконтроллер D1, индикатор Nokia 5110 (модуль А1) и модуль А2 часов реального времени DS1307 питаются стабилизированным напряжения +5В от модуля питания, выполненного на микросхеме LM2596S ADJ.

А вот модуль приемопередатчика NRF24L01+ необходимо питать напряжением +3,3В, поэтому применена микросхема линейного стабилизатора AMS1117ADJ. Микросхема AMS1117ADJ является стабилизированным источником постоянного тока с регулируемым выходным напряжением (мною была применена по причине ее наличия - как то давно за "гроши" приобрел сотню таких микросхем у "китайцев"). Так как напряжение +3,3В является стандартным, то в данном устройстве можно применить микросхему AMS1117-3.3 с фиксированным выходным напряжением 3, 3В, при этом из схемы следует удалить резистор R10, а резистор R5 - закоротить.

А дальше в схеме все понятно:

• к контроллеру подключаются зуммер со встроенным генератором H1 и при необходимости реле K1 с помощью транзисторного каскада VT1;
• трансформатор Т1 и диодный мост VD2...VD5 служат для понижения сетевого напряжения переменного тока и преобразования в напряжение постоянного тока.

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ

Часы - термометр работают в двух режимах, условно назовем их:

• режим "Работа";
• режим "Конфигурирование".

В режиме "Работа" на индикаторе информация отображается на нескольких кадрах:

• Кадр  "Часы" (наименование кадра не отображается). На этом кадре выводиться информация о текущем времени и дате, а также информация, поступающая от двух датчиков температуры;

• Кадр "Термометр" (наименование кадра не отображается). Выводятся два значения температуры;

• Кадр "Радиодатчик 1". На этом кадре мы можем видеть значения температуры и напряжения питающего элемента, поступающих от датчика №1;

• Кадр "Радиодатчик 2". А здеь - информацию, поступающую от датчика №2;

Выбор отображаемого кадра изображения выполняется кнопкой S1 "+". Нажатием кнопки S3 "-" выполняется включение/отключение подсветки индикатора. Нажатием кнопки S2 "Выбор" выполняется вход в режим "Конфигурирование".

Режим "Конфигурирование".

При нажатии кнопки S2 "Выбор" в режиме "Работа" мы попадем в меню "Настройки".

Кнопками "+" и "-" происходит перемещение курсора верх и вниз соответственно. При нажатием кнопки "Выбор" входим в подменю: "Время/Дата", "Будильни 1"или "Будильник 2", отмеченное курсором. Если курсор стоит в первой позиции "Выход", то при нажатие кнопки "Выбор" произойдет выход из режима "Конфигурирование".

При выборе позиции "Время/Дата" попадаем в подменю установки параметров времени и даты.

Далее при выборе "Время" или "Дата" входим в настройки соответственно текущнго времени и даты.

       

При выборе "Будильник 1" или "Будильник 2" входим в соответствующее подменю.

В этом подменю можно включить или отключить будильник, устанавить время срабатывания будильника, настраивается работа зуммера и реле.

Работа будильников.

Как уже говорилось в данном устройстве имеется два будильника. Каждый будильник, если он включен, при достижении времени срабатывания будильника может подать звуковой сигнал (если зуммер включен в настройках соответствующего будильника), а также может управлять реле. Для управления реле в настройках будильника необходимо установить действие, какое должно быть выполнено при срабатывании будильников. При срабатывании будильников реле можно включить или отключить. Если настроить один будильник на управление включением реле, а второй будильник на отключение реле, то с помощью реле можно в заданное время управлять подключенной  к контактам реле нагрузкой.

Для выключения звукового сигнала будильника необходимо нажать кнопку "-".

ВНЕШНИЙ ВИД