Таймер минуты секунды на pic схема. Программирование микроконтроллеров AVR. Алгоритм работы таймера на микроконтроллере

Когда ЛУТ перестает устраивать своим качеством, начинаешь искать альтернативу и приходишь к фоторезисту. Дает куда более качественный и повторяемый результат без особого труда и в домашних условиях. При изготовлении печатных плат с помощью фоторезиста, возникает необходимость в точном отсчете временных интервалов, вот для этих целей и был изготовлен этот таймер. Хотя думаю ему можно найти и другое применение.

Таймер отсчитывает секундные интервалы времени, выполнен на микроконтроллере PIC 16F 886 фирмы Microchip. Максимальное время - 999 секунд. Управление осуществляется тремя кнопками. Таймер имеет возможность сохранения 7 временных интервалов, в энергонезависимой памяти.

Для индикации применен семисегментный индикатор с общим катодом и высотой символа 14 мм. Коммутирующим элементом является реле.

Кнопками S1 и S3 устанавливают необходимый временной интервал, Кнопка S2 - служит для запуска/останова таймера и выбора режима работы. По окончании отсчета, таймер подает звуковой сигнал, каждые 10 сек. до нажатия кнопки S2. Кнопки S1 и S3 имеют режим автоповтора.

Конструктивно таймер выполнен на двух платах. На одной из них расположен блок питания и реле, коммутирующее нагрузку, а на второй цифровая часть, с элементами управления.

Платы крепятся между собой с помощью металлических стоек высотой 30 мм.

Для отсчета секундных временных интервалов применен алгоритм Брезенхема.

Подключение таймера:

Порядок подключения сети 220 В и нагрузки указан на фото.

Работа с таймером:

При включении таймер находится в последнем рабочем режиме, который был выбран до выключения.

Кратковременное нажатие кнопки S2, запускает отсчет времени, повторное нажатие останавливает отсчет. Длительное нажатие (более 2 с.) кнопки S2, дает возможность выбора временных интервалов сохраненных в памяти «Р1…Р7». Для редактирования временных интервалов, выбираем одну из ячеек «Р1…Р7» и длительным нажатием кнопки S2 входим в режим редактирования. Режим «РУ» - позволяет непосредственно устанавливать временные интервалы при работе таймера.

Вы не можете скачивать файлы с нашего сервера прошивку, исходник MPLAB, печатку Eagle

На нашем сайте, посвящённом различным электронным самоделкам, уже неоднократно публиковались схемы . Конечно они уступают современным промышленным аналогам, где имеется дисплей, возможность программирования и другие сервисные функции. И вот пришло время разместить такую схему, которая на равных будет конкурировать с лучшими фирменными образцами. Цифровой таймер используются для управления работой электрических устройств, по запрограммированному графику. Этот программируемый таймер делается на основе микроконтроллера PIC16F628A , который может быть запрограммирован, чтобы составить расписание включения и выключения электрического прибора, подключенного к нему, который управляется через реле. Таймер позволяет вручную задать время включения и выключения. Максимальный интервал времени, который можно настроить для включения и выключения, составляет 99 часов 59 минут. Проект разработан под использование 16х2 ЖК-дисплея и 4 кнопки.

Здесь 5 вольтовое реле управляется транзистором PN2222, который, в свою очередь, управляется RB3 PIC16F628A. Цифровые входы из 4 кнопок читаются с помощью порта ввода/вывода RA2, RA3, RA4, и RB0. Стандартный 16?2 символьный ЖК-дисплей используется для отображения состояния устройства, программы, меню и времени. ЖК работает в 4-битном режиме, поэтому только 6 выводов I/O PIC16F628A необходимы для работы. Пьезоэлектрический зуммер дает звуковой сигнал, когда таймер запускается и останавливается. Он также подает звуковой сигнал, когда устройство включено или выключено. Напряжение питания схемы поступает от стабилизатора LM7805. На вход её подается 9 В от сетевого адаптера. Подсветка LED повышает читаемость дисплея LCD в условиях низкой освещенности состоянии.

Работа таймера и функции кнопок

Таймер получает команды от 4-х кнопок. Их функции следующие:

Время : позволяет задать время включения и выключения. Когда таймер изначально включен, устройство находится в выключенном состоянии, и время 0. Нажав эту кнопку, можно переключаться между on и off на дисплее.

Выбор : позволяет выбрать между on и off параметрами, а также часовой и минутной цифрой. Выбранная цифра увеличивается нажатием кнопки ON/OFF.

Ввод : когда соответствующее время выбрано, нажатие данной кнопки завершит установки.

Пуск/стоп : чтобы запустить или остановить таймер. Если он уже включен, вы можете остановить его в любое время при нажатии на эту кнопку.

Данная схема таймера на микроконтроллере PIC16F684 позволяет осуществлять независимый выбор момента выключения и включения нагрузки. Отличительным качеством данного таймера служит использование ЖК-индикатора SoG со встроенным последовательным интерфейсом.

Описание работы таймера на микроконтроллере

Индикатор имеет 8 семи-сегментных цифр. Индикация времени начинается четырьмя цифрами посередине. Часы и минуты разделяются десятичной точкой. Индикация включенной или выключенной нагрузки таймера отображается с правой стороны индикатора (0 –выключено,1 – включено)

Все управление таймером осуществляется посредством 4-х кнопок. Если нажать и удерживать кнопку «Установка» на протяжении 2 секунд, то активируется режим установки. Сначала устанавливается реальное время (часы и минуты). После установки времени необходимо один раз нажать на «установка»

Для установки времени включения и выключения микроконтроллерного таймера необходимо нажать соответствующую кнопку. Также после выбора необходимого значения необходимо один раз нажать «установка».

Функционирование микроконтроллера осуществляется от встроенного RC-генератора частотой 8 МГц. Схема внутренних часы функционируют от кварцевого генератора 32768 Гц. Все основное время микроконтроллер находится в режиме sleep, поэтому среднее значение тока потребления составляет примерно 5…7 мкА.

В роли ключа используется IRLML2502 (BSS138). Тактильные кнопки произвольные. Прочие радиоэлементы SMD. Штекер для программирования микроконтроллера PLS5 с нумерацией выводов как в PICKit2.

Таймер на ATmega8 простой, небольшая схема, на часовом кварце

Описание управления.

Если в работе осталось меньше десяти часов, ведущий нуль убирается, если осталось меньше часа, на индикатор выводятся ММ:СС, при настройке таймера формат времени ЧЧ:ММ.
Когда осталось меньше 20 секунд, на сигнальный вывод (РС4) подаются импульсы с периодом 0,5с.
при нажатии кнопки SW4 во время работы таймера останавливает полностью счет, последующие нажатия по очереди восстановляют предыдущую настройку или обнуляют таймер

Если джампер Jmp1 замкнут, то при появлении питания, таймер продолжает отсчет. Если разомкнут, то отсчет пока питания нет, не идет (пауза). При резервном питании, индикация отсутствует. Точка около единиц часов мигает.
При нажатии на кнопку СБРОС таймер отключает нагрузку, останавливается и обнуляется, при еще одном нажатии восстанавливается предыдущая настройка. Точка мигает только когда идет счет.

точки индикатора:

Не мигают: таймер остановлен
- мигает средняя - таймер запущен

Индикаторы ОА .

Автор проекта VasylYE найти его можно здесь http://elektron.ucoz.ru/forum/

В предыдущей статье — я написал, что это последняя разработка такого устройства с использование семисегментных светодиодных индикаторов, но оказалось, что я поспешил. Дело в том, что в этой конструкции используется лишь 40% памяти микроконтроллера, да и еще остался один незадействованный вывод порта микроконтроллера (кроме вывода RESET). Поэтому было принято решение исправить эту несправедливость по отношению к МК и добавить еще один канал управления нагрузками. После проведенной работы память МК используется на 99% и задействованы все выводы МК. Полное название измененной конструкции:
«Двухканальный термометр, двухканальный термостат (терморегулятор) с возможностью работы по времени, одноканальный таймер реального времени на микроконтроллере ATmega8 и датчиках температуры DS18B20»

Описание и характеристики двухканального термометра, термостата (терморегулятора), одноканального таймера реального времени
на ATmega8 и DS18B20

Так-как данная конструкция «вышла» из предыдущей — , и подробно описана (все характеристики термометров и термостатов, режимы работы, реакция на ошибки — остались без изменений), я остановлюсь только на нововведении — таймере реального времени.

Таймер реального времени

В конструкцию введен таймер реального времени , который позволяет управлять своей, третьей нагрузкой, в режиме реального времени в течении 24 часов и позволяет в течении суток задать два временных интервала управления нагрузкой. Также таймер позволяет задать в течении суток для каждого канала термостатирования (терморегулирования) по одному временному интервалу управления нагрузками.
Что я подразумеваю под таймером реального времени. По сути, это внутренние часы с дискретностью 10 минут. При первоначальной настройки устройства устанавливается реальное текущее время с точностью до 10 минут, а дальше таймер отсчитывает 24 часовые интервалы с шагом в 10 минут как обыкновенные часы.

Дискретность отсчета временных интервалов 10 минут принята по двум причинам:
— удобство вывода информации на трехразрядном индикаторе, к примеру 22 часа 40 минут — 22,4
— управление нагрузкой с точностью до 10 минут вполне достаточна для большинства задач (реально точность составляет 5 минут — если вам надо включить нагрузку в 7 часов 35 минут, то можно установить или 7,4 или 7,3)

Введение таймера немного изменило алгоритм работы с устройством (об алгоритме работы я расскажу ниже). Теперь нажатием кнопки «Выбор» можно попасть в два меню:
— меню установки пределов температур работы термостатов и временных интервалов работы термостатов, временных интервалов управления нагрузкой по таймеру
— меню коррекции хода часов и установки текущего времени.
Так как МК работает от внутреннего RC-генератора (8 МГц), который не отличается стабильностью и зависит как от температуры МК, так и питающего напряжения, функция коррекции хода часов позволяет подстроить точность хода для конкретных условий. А функция установки текущего времени позволяет установить текущее реальное время при первоначальной настройке или уточнять его при сильном отличии от реального времени.
Показания таймера при работе устройства не высвечиваются, узнать «который час» можно только при входе в режим установки текущего времени.

Управление нагрузками по таймеру не осуществляется (выключено), если время включения и выключения установлены в ноль. В принципе, управление нагрузками по таймеру не осуществляется при равенстве времени включения и выключения.

При входе в меню коррекции хода часов и установки текущего времени таймер останавливается. Поэтому, при коррекции хода часов необходимо, до выхода из меню, установить текущее время.

Схема трехканального термометра, термостата, таймера на ATmega8

Схема устройства создана в программе и в принципе не отличается от схемы двухканального термостата (добавлен третий канал управления нагрузкой и изменены, для разнообразия, схемы управления нагрузками):

Так-как в схеме применены «выводные» детали, то для удобства размещения конструкции в подходящем корпусе схема разделена на две части:
— Блок индикации — индикаторы и кнопки
— Блок управления — все остальное
Надо было бы вывести в блок индикации и светодиоды, которые сигнализируют о включенных каналах, но это можно сделать и самостоятельно при разводке платы (добавить три пары контактных площадок для светодиодов и соединить их с блоком управления проводами).

Конструкция устройства

Основа устройства — микроконтроллер ATmega8 с тактовой частотой 8 МГц от встроенного генератора с внутренней RC-цепочкой.
Для подстройки частоты внутреннего генератора необходимо при программирование МК записать в EEPROM-память по нулевому адресу значение калибровочной ячейки для тактовой частоты 8 МГц. В выложенном ниже НЕХ-файле EEPROM-памяти по умолчанию записано число $В1 (В1) — среднее значение калибровочных ячеек 5 проверенных микроконтроллеров.
Кроме того, для правильной работы таймера реального времени, а работает он по прерываниям от таймера/счетчика Т1 при равенстве счетного регистра и регистра сравнения OCR1A, при программировании EEPROM-памяти следом за значением калибровочной ячейки записывается число 33050 (1А81) которое программным путем заносится в регистр сравнения OCR1A. При коррекции хода таймера меняется и значение этого числа.

Индикация текущих температур и значений в режиме установки осуществляется на два трехразрядных семисегментных индикатора с схемой включения «общий катод».

Датчики DS18B20 подсоединяются к устройству через 3-х контактные штыревые линейки DS1 и DS2, нумерация выводов которых соответствует нумерации выводов датчиков.

Управление разрядами осуществляется маломощными биполярными транзисторами NPN-типа.

Вход в меню, установка значений , запуск режимов однократного нагрева (охлаждения) осуществляется тремя тактовыми кнопками типа DTS:
— S1 — «Выбор»
— S2 — » + »
— S3 — » — »

— для каналов термостатирования — через оптосимисторы МОС3063 и симисторы ВТ139-800Е по стандартной схеме включения, что позволяет управлять нагрузками мощностью до 3,5 кВт (если мощность нагрузки более 300-400 Вт — симисторы необходимо ставить на радиаторы)
— для канала от таймера — через миниатюрное механическое реле с напряжением питания катушки 5 Вольт, что позволяет, в зависимости от примененного реле, управлять нагрузкой до 2 — 2,5 кВт

Обращаю ваше внимание на подключение сетевого напряжения 220 вольт к устройству и включение нагрузки — подключать надо как на схеме, с учетом «фазы» и «нуля» сетевого напряжения.

Питание устройства осуществляется от любого источника постоянного тока напряжением 7-25 Вольт. Схему можно запитать и от ненужного зарядного устройства от сотового телефона с выходным напряжением 5 +-0,5 Вольт. В этом случае можно из схемы исключить стабилизатор 7805 и конденсаторы С4, С5. Средний ток потребления устройством 40 миллиампер.

При необходимости организации резервного питания (для бесперебойной работы таймера) можно применить, к примеру, такую схему:

Детали, примененные в конструкции:

Управление трехканальным термометром, термостатом, терморегулятором, таймером

1. Вход в меню

В устройстве имеется два меню.
При «коротком» нажатии на кнопку «Выбор» на индикаторах высвечивается надпись «ON—-OFF», входим в меню:
— установки пределов температур работы термостатов и временных интервалов работы термостатов, временных интервалов управления нагрузкой по таймеру
При «длинном» нажатии кнопки «Выбор» надпись «ON—-OFF» сменяется надписью «Cor—-USt», при этом надо отпустить кнопку, входим в меню:
— коррекции хода часов и установки текущего времени

Обращаю внимание, что при входе в меню (длинное или короткое нажатие кнопки «Выбор») все каналы управления нагрузками отключаются.

2. Меню «Коррекции хода и установки текущего времени» (длинное нажатие кнопки «Выбор»)

После входа в меню сразу попадаем в режим коррекции хода часов:
«Cor—-00»
Повторным нажатием кнопки «Выбор» переходим в режим установки текущего времени:
«USt—-00.0»
В режиме установки текущего времени смотрим на свои самые точные часы и кнопками «+» и «-» устанавливаем ближайшее время с точностью до 10 минут.
К примеру — текущее время 20 часов 37 минут, устанавливаем на индикаторе «20,4» (20 часов 40 минут) и ровно в 20.40, нажатием кнопки «Выбор» выходим из меню. Все, реальное время выставлено, часы запущены.
Корректировать ход часов можно от +50 единиц до -50 единиц. Первоначальное значение «00» («00» появляется всегда при входе в этот режим)
При изменении установки на единицу ход часов увеличивается (+1) или уменьшается (-1) примерно на 4 секунды за 24 часа.
Точность хода часов можно проверить на канале управления нагрузкой по таймеру без подключенной нагрузки по зажиганию светодиода.
К примеру, в 21.00 мы установили текущее время, задали включение нагрузки — 8.50, выключение — 9.00. Утром замерили время выключения нагрузки. Допустим нагрузка отключилась в 8 часов 59 минут 20 секунд. Значит таймер отстал на 40 секунд за 12 часов. За 24 часа отставание составит уже 80 секунд. 80 секунд делим на 4 = 20. В режиме коррекции устанавливаем показание 20, затем переходим в режим установки текущего времени, устанавливаем ближайшее текущее время, например 9.1, и в 9 часов 10 минут, нажатием кнопки «Выбор» выходим в рабочий режим.

Обращаю внимание, что при отсутствии резервного источника питания, при «пропадании» сетевого напряжения часы обнуляются и текущее время необходимо устанавливать заново.

3. Меню установки температурных и временных интервалов для термостатов

Напомню режимы работы каналов термостатирования (терморегулирования):
— режим термостатирования — поддержание определенной температуры
— режим терморегулирования — поддержание температуры в определенных границах
— режим однократного нагрева (охлаждения)
Все эти режимы подробно описаны в статье , там же приведены подробные инструкции и возможности каждого режима.
С введением в конструкцию таймера реального времени появилась возможность для каждого канала задавать в течении суток один временной интервал работы канала. Для этого в меню введены дополнительные строчки времени включения и выключения каналов.
К примеру, нам надо чтобы 1-й канала термостатирования работал только в ночное время с 23.00 до 6.30. Для этого в 1-м меню (короткое нажатие кнопки «Выбор»):
— после установки верхнего и нижнего температурного предела появятся еще две строчки: «t.On——00,0» и «t.OF——00,0» (тоже самое будет и для второго канала)
— кнопками «+» и «-» устанавливаем: «t.On——23,0» и «t.OF——06,3»
Теперь, в 23.00 1-й канал начнет работать в заданном режиме, а 6.30 канал будет отключен, и так каждые сутки.
По режиму однократного нагрева/охлаждения. Если временной интервал не выбран (время включения/выключения установлены в «0»), то запуск этих режимов осуществляется в ручном режиме, нажатием соответствующей кнопки. Этот режим может работать и по времени.
Допустим нам надо на 2-м канале термостатирования с утра, к 7.00, нагреть воду в баке до 45 градусов, учитывая, что вода в баке до этой температуры нагревается за 25 минут:
— устанавливаем «2.On——00» и «2.OF——45»
— устанавливаем «t.On——06,3» а «t.OF» оставляем по умолчанию «t.OF——00,0»
Теперь, 2-канал автоматически запуститься в 6.30 минут, и по достижению температуры воды 45 градусов отключится.
При использовании режима однократного нагрева/охлаждения совместно с таймером сохраняется возможность и ручного запуска режима, но при этом следует учитывать, что в промежуток времени «t.OF—-t.On» (для предыдущего примера — с 24.00 до 6.30) ручной режим невозможен. Поэтому, для того, чтобы в любой момент времени запустить режим вручную, необходимо «t.OF» устанавливать на 10 минут меньше чем «t.On».

4. Меню установки временных интервалов для таймера

Таймер реального времени позволяет задать два временных интервала в течении суток для управления нагрузкой по таймеру.
Для этого в меню введены дополнительно четыре строчки:
— t1.1 — время включения для первого временного интервала
— t1.0 — время выключения для первого временного интервала
— t2.1 — время включения для второго временного интервала
— t2.0 — время выключения для второго временного интервала
Временные интервалы не должны пересекаться.
Допустим, нам необходимо включать освещение во дворе два раза в сутки: с 21.00 до 0.30 и с 5.30 до 7.00
Устанавливаем:
— t1.1 — 21,0
— t1.0 — 00,3
— t2.1 — 05,3
— t2.0 — 07,0
Теперь нагрузка по таймеру будет включена в 21.00 и в 5.30, и выключена в 0.30 и в 7.00