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无线电电子与电气工程百科全书 天文钟。 无线电电子电气工程百科全书
引起读者注意的设计是一种用于测量时间的高精度装置，换句话说，是一种精密计时器，其尺寸与手表的尺寸相同，具有自主供电功能。 它包含相对较少数量的公共组件。 印刷电路板是在家制作的。 为了适应腕表的尺寸，精密计时器组件被放置在两块印刷电路板上。 在底板上，其示意图如图所示。 1 包含 DS3231M+ (DD1) 精密实时时钟芯片和 ATtiny2313A-SU 微控制器 (DD2)。 微控制器由内部 RC 发生器提供时钟，从而释放其 PA0 和 Pa1 引脚，以便通过 I 接口与时钟芯片进行通信2C.
单片机的B端口控制LED指示灯显示的数字元件，指示灯的阳极放电，控制按钮连接到D端口的输出。 该计时器由单节 CR2032 锂电池供电，电压为 3 V。主电源电压从微控制器的 PD1 输出提供给 DD0 芯片，备用电源电压（Vb）——通过肖特基二极管VD1来自锂电池。 这保证了当微控制器DD1处于“睡眠”模式时过渡芯片DD2模式具有低电流消耗。 当按下位于另一块电路板上与其连接的按钮时，电阻器 R4 可以保护 PD0 输出，防止其与公共线发生短路。 下印刷电路板的图纸如图所示。 2. 它设计用于安装表面贴装元件 - 尺寸为 1206 的电阻器和电容器、SOIC 封装中的微电路。 该板提供用于连接微控制器和编程器的触点。
上板方案如图3所示。 1、具有四位LED指示灯HG1、电池G1和按钮SB3-SB4。 电路板图纸 - 如图所示。 0805. 其上的电阻尺寸为224。电池放置在CH2032-XNUMX 支架中。
该板由两面层压的玻璃纤维制成，厚度为 1 毫米。 制造完成后，需要仔细检查印制导线是否有开路和短路情况。 安装零件后，将板对板跳线焊接到底板上。 考虑到安装密度高和导体宽度窄，在将板相互连接之前，有必要再次确保其上没有断路或短路。 板之间应插入由薄厚纸板制成的绝缘垫片。 电源接通后，程序将单片机置于微耗模式，并关闭时钟芯片的主电源。 在没有主电源的情况下，该芯片也会进入经济模式。 微控制器根据外部中断请求“唤醒”。 通过SB0按钮中断INT1，当前时间显示在指示器上，通过SB1按钮中断INT2 - 设置时间。 在时间设置模式下，按SB1按钮改变小时寄存器的内容，按SB2按钮改变分钟寄存器的内容。 改变只有朝着增加的方向才有可能。 按 SB3 按钮退出时间设置模式。 退出时，程序将时钟芯片的秒寄存器复位。 为了使该按钮起作用，时间设置模式下的程序将 PD0 线从输出切换到输入，反之亦然。 HG1 指示器由使用八位定时器 T0 的程序控制。 当定时器发出中断请求时，信息会显示在指示器上，同时对指示器的操作时间进行计数。 其连续操作的最大持续时间由 TimeDisp 常量设置，默认为 4,7 s。 从按下 SB1 按钮的那一刻起，指示器操作时间（显示当前时间）开始倒计时。 为了方便检查时钟的进度，可以在程序中激活一个片段，允许您使用 SB1 按钮打开和关闭指示器。 为此，请在 Chronometer1 .asm 源代码文件的开头取消注释（删除第一个位置的分号字符）该行 ;#define No_time_limit_for_dispiay 检查时钟后，必须再次注释掉该行，因为意外长期包含指示器会导致电池快速放电。 文章所附的是该程序的两个版本的启动文件。 创建一个 (Chronometer1 .hex) 时，指定的行被注释掉，而当创建另一个 (Chronometer1NoUmit.hex) 时，它生效。 分隔冒号的闪烁是通过软件实现的。 它还可以在数十小时的放电中消除微不足道的零。 在时间设置模式下，指示灯的持续时间没有限制，冒号关闭。 接口一2C 的运行频率为 100 kHz，其软件实现取自 V. Trumpert 所著的《AVR-RISC 微控制器》（基辅：MK-Press，2006 年）。 指示位切换表和数字代码表位于微控制器的程序存储器中。 DS3231M+ 芯片可对石英谐振器老化时的频率漂移进行校正。 校正值存储在芯片的老化偏移寄存器中。 天文钟程序不提供此类校正，并且将 0 写入上述寄存器（SIGN=0 常量）。 如有必要，您可以更改此常量。 如果时钟快，则应分配一个正值（最高有效位为零），如果落后，则应分配一个负值（最高有效位等于XNUMX）。 初级单位 恒定放电会使时钟晶体振荡器的频率改变约 0,1 ppm。 更改常量后，您应该重新翻译程序并将生成的 HEX 文件加载到微控制器中。 ATtiny2313A-sU 微控制器的配置必须与表匹配。 扩展配置字节保持不变。 表
所制造的计时器在指示器打开且电源电压为 3 V 时消耗的平均电流为 5 mA，在“睡眠”模式下为 1 μA。 每64 s进行一次发电机频率的温度校正，温度测量过程的持续时间为125 ... 200 ms，此时消耗的电流为575 μA。 每年进行492750次温度测量和频率校正，消耗约16mAh电量。 电池容量为 200 mAh，足以让天文台表运行至少两年。 组装完成后，计时器必须连接到编程器，将程序下载到微控制器并设置其配置。 关闭编程器并连接电池后，按下SB1按钮，指示灯将显示“_0:00”，冒号闪烁。 按SB2按钮，进入时间设置模式。 然后，按下 SB1 按钮，设置当前小时，按下 SB2 按钮设置当前分钟。 按 SB3 按钮退出时间设置模式。 在这种情况下，DD1微电路的内部秒寄存器将被重置为零，这允许您将天文钟与控制时钟或精确时间信号同步。 再次按下SB1按钮，您将在指示器上看到设定的时间。 要检查天文钟的准确性，您必须耐心等待至少一个月。 在此期间，他的读数不应超过 3 秒。 否则，您可以更改老化偏移寄存器中的值。 上面描述了如何执行此操作。 还可以使用精确的频率计来检查天文钟的准确性，微电路中 32768 Hz 的频率输出由软件激活。 要测量微控制器板上的触点“32768 Hz”和“17”之间的频率，必须临时连接一个标称值为 10 kOhm 的电阻，并在触点“32768 Hz”和“16”之间连接一个频率计。 测试期间，可以使用两个 AA 尺寸元件为天文台表供电。 还需要测量不同工作模式下的消耗电流，并检查温度频率校正的运行情况；正常工作时，与电源串联的微安表会显示周期为64秒的消耗电流浪涌。 。 微控制器程序可以从 ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/08/chrono.zip 下载。 作者：N.萨利莫夫
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