Предлагаемые вниманию читателей настенные часы-термометр выполнены по самой простой схеме и не содержат дорогих элементов. На индикаторе большого размера, собранном из единичных светодиодов, текущее время в часах и минутах периодически сменяется значениями температуры на улице и в помещении.
Рис. 1
Схема часов-термометра изображена на рис. 1. Их основой служит микроконтроллер AT89C2051-12PU (DD1). Тактовая частота микроконтроллера задана кварцевым резонатором ZQ1 на 3,6864 МГц. Она выбрана из условия деления её значения в герцах на 12 без остатка. Это необходимо для точного хода часов — в используемом микроконтроллере длительность машинного цикла равна двенадцати периодам тактовой частоты. Точная регулировка хода производится под
строечным конденсатором C4. Её можно выполнять по частотомеру, подключённому к одному из выводов кварцевого резонатора ZQ 1 через конденсатор ёмкостью 1 пФ.
Рис. 2
Индикатор часов-термометра состоит из четырёх семиэлементных знакомест (разрядов). Каждый элемент содержит по три соединённых параллельно светодиода. В качестве примера на рис. 2 показаны расположение и соединение светодиодов разряда десятков часов (крайнего левого). Напряже
нием, подаваемым через резисторы R8-R14 на катоды светодиодов одноимённых элементов каждого разряда, микроконтроллер управляет напрямую. Динамическая индикация организована с помощью ключей на транзисторах VT1 -VT4, коммутирующих по сигналам микроконтроллера общие аноды светодиодов разрядов индикатора. Два светодиода (HL43 и HL44), разделяющие на индикаторе разряды часов и минут, мигают с периодом 1 с, обозначая ход часов.
При включении часов выключателем SA2 на индикатор выводится время 00:00. Его точное значение устанавливают кнопками SB1 и SB2. После первого нажатия на SB2 начинает мигать разряд десятков часов. Выведенную в нём цифру изменяют, нажимая на SB1. Следующими нажатиями на кнопку SB2 поочерёдно переходят к установке единиц часов, десятков и единиц минут. При удержании SB1 нажатой изменяемое значение увеличивается со скоростью примерно две единицы в секунду, а достигнув максимального для данного разряда числа, возвращается к нулю. После установки единиц минут при нажатии на кнопку SB2 происходит запуск часов.
Микроконтроллер обменивается информацией по организованному программно интерфейсу 1-Wire с двумя цифровыми датчиками температуры DS18B20 — установленным на улице BK1 и размещённым в помещении BK2. Если температура в помещении не интересует, то датчик BK2 можно отключить выключателем SA1.
После 10с отображения времени программа микроконтроллера подаёт датчику BK1 команду измерить температуру и в течение 2 с выводит её значение в целых градусах Цельсия в двух правых разрядах индикатора,
сопровождая его буквой У (улица) в крайнем левом разряде. Затем такая же процедура выполняется с датчиком BK2, показания которого сопровождаются буквой П (помещение). В обоих случаях интервал измеряемой температуры от -55 до +99 оС. Её отрицательные значения помечаются минусом во втором слева разряде индикатора.
При отсутствии датчика BK1 или выключенном BK2 программа микроконтроллера определяет это и пропускает соответствующую процедуру измерения температуры и её вывода на индикатор. Учтите, что в начале своей работы программа заносит в энергонезависимую память датчиков значения некоторых параметров, требующиеся для их правильной работы в описываемом устройстве. Поэтому после первого подключения датчика (например, в случае его замены) необходимо выключить и вновь включить питание часов-термометра.
Рис. 3
Печатная плата часов-термометра показана на рис. 3. Она изготовлена
из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита. Все элементы на ней смонтированы на стороне печатных проводников. Это позволило использовать плату в качестве задней крышки корпуса часов. Сам корпус склеен из органического стекла. Плата со светодиодами расположена у его прозрачной передней стенки, между ними находится светофильтр из цветной (красной или зелёной) плёнки. Светодиоды синего цвета свечения, тип которых указан на схеме, могут быть заменены другими любого цвета, но повышенной яркости, чтобы не увеличивать потребляемый часами-термометром ток. Датчик температуры BK1 следует поместить в небольшой кожух, чтобы защитить от солнечных лучей, и закрепить за окном на расстоянии около метра от стены.
Программа микроконтроллера (файл prog.asm) написана на языке ассемблера для микроконтроллеров семейства MCS-51 и транслирована в загрузочный файл prog.hex с помощью интегрированной среды разработки 8051 IDE for Windows (http://www.acebus. com/download/win8051.zip). Программирование микроконтроллера может выполняться с помощью любого программатора, способного работать с микроконтроллерами серии AT89.
Постоянное напряжение внешнего блока питания, подаваемое на разъём X1, может находиться в интервале 7…24 В. Я использовал зарядное устройство от сотового телефона. В случае отключения внешнего питания часы переходят на резервное от батареи GB1, составленной из пяти-шести гальванических элементов типоразмера АА. Малый ток потребления используемых светодиодов (единицы миллиампер) позволил отказаться от отключения индикатора при переходе на резервное питание.
Программу микроконтроллера можно скачать здесь.
Автор: А. Самусь, пгт.Левинцы Кировскойобл.
