带有微控制器远程控制的时钟恒温器。方案、说明

多功能手表恒温器，可在微控制器上进行远程控制。无线电电子电气工程百科全书

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我需要一个桌面时钟温度计，这样，除了时间之外，我还可以了解街道和房屋的温度。网上有很多这样的设计，甚至有非常先进的设计，但我没有做出赞成其中任何一个的选择。在我看来，每一个都缺少一些对于此类设备来说是必需的东西。我只是有一组特定的要求，我无法从中删除任何内容来重复任何这些构造。

在我看来，时钟的工作应该遵循打开、设置、忘记的原则，即尽量少求助于它们的维护（例如，因走时而调整时间，断电后重新设置）故障、切换夏令时、冬令时等），指示器上的指示应从远处可见，但夜间不能照亮房间，最好有遥控器。进一步思考我还想在手表中添加什么功能，最终得到了一款具有以下功能集的设备：

1.时钟-日历

计数并输出到指示器时、分、秒、星期、日、月、年。
存在当前时间的自动调整，每天执行一次（最大值+/-99,98秒。以0,02秒为步长）。
根据日期（当前世纪）计算星期几。
自动切换到夏季和冬季时间。
闰年计算。

2. 警报

10 个独立的闹钟，可以设置一周中的任何一天或它们的组合。

能够打开声音信号、打开/关闭四个负载中的任何一个，或在触发时启动热控制。

3. 定时器

最大倒计时时间为 99h 59m 59s。

可以在倒计时结束时打开声音信号，打开/关闭四个负载中的任何一个。

4、双通道温度计-恒温器

测量和显示两种温度，例如室内和室外温度，范围为 -55 至 125 °C，分辨率为 0,1 °C。

两个独立的恒温器，能够将受控温度的上限和下限设置在同一范围内。

加热或冷却的可能性。

控制通道负载能力 ~220V, 12A

5. 四通道负载控制

每个通道的负载能力：~220V，12A。

控制：手动、闹钟、定时器（前两个通道与恒温器连接）

6. 设备附加功能

电池备份（当使用电池电源运行时，设备具有完整功能）。

自动（取决于外部照明）或手动调节指示灯亮度。

RC-5 系统上的全红外遥控器，可针对在该系统中工作的遥控器的任何按键进行定制。

按下控制按钮和接受遥控器命令时的声音确认（可切换）。

所有可调参数的非易失性存储器。

循环指示允许您在指示器上显示最多四个参数，并具有可编程的持续时间：
1. 当前时间（小时 - 分钟）
2. 星期几 - 数字
3、第一通道温度（室内）
4.第二通道温度（室外）
具有 RS-485 接口，可通过 MODBUS-RTU 协议与 PC 进行通信，以便进一步集成到“智能家居”系统中

该装置的方案如图所示。 1、由A1、A2、A3三块组成，结构上也是分离的，组装在三块印刷电路板上。

（点击放大）

中央座A1

主要元件是ATmega8-16AI（DD1）微控制器，其中涉及以下节点：

- 定时器T1产生实时时钟、动态指示和亮度控制的时间间隔；
- 外部中断INT1和定时器T2为红外接收器B1服务。
- ADC将光传感器的模拟信号、电源单元和内置电池的电压值转换为数字形式。
- USART模块与计算机通信（9600波特率，8个数据位和1个停止位，无奇偶校验）；
- 定时器 T0 在通过“MODBUS-RTU”协议接收/传输数据包时生成延迟时间间隔
- 看门狗定时器在“挂起”MK 的情况下提供其重新启动；

MK 的时钟频率由 ZQ1 石英谐振器设置为 7,3728 MHz。 MK 由电路 R5C4VD1 设置为其初始状态（复位）。 L1C5——MK中ADC单元的电源电路。连接器 XP1 用于 MK 的在线编程。该装置采用动态指示。按钮扫描过程也与之相关。

B1 用于接收来自 RC-5 系统上运行的遥控器的命令。此时遥控器上的五个按钮将被激活，这将对应本地控制的五个按钮。用户手册中描述了如何设置遥控器。

电阻器 R33 调节中等或最大照度时的亮度。电源和备用电池的受控电压测量精度的设置分别通过电阻器R35、R37来实现。

DD2芯片是一款驱动器，可将TTL RX/TX信号转换为RS-485差分信号，以便与PC进行数据交换，距离可达1200米。
DS18B20 温度传感器具有数字输出，连接在三线电路中并使用 1-Wire 协议进行操作。第一个传感器测量房间内（内部）的温度，第二个传感器测量室外（外部）的温度。

从物理上讲，它们位于同一条线上，因此传感器可以读取温度。 该设备仅适用于 DS18B20 传感器

将两个传感器的序列号写入MC的非易失性存储器的过程如下：

1. 需要将设备完全断电（取出备用电池，关闭AC适配器）
2、连接18个DS20BXNUMX传感器（室温测量）
3. 按住按钮 “向上”， 打开电源。（传感器的序列号将被写入主控的内存中，并发出蜂鸣声）
4. 关闭交流适配器。
5. 关闭传感器。
6. 连接另一个传感器（室外温度测量）
7. 按住按钮 “DN”， 打开主电源（传感器的序列号将被写入MK的内存中，并发出声音信号）
8. 关闭交流适配器
9. 连接两个传感器
10.开机

现在该设备将与这些传感器配合使用。如果需要更换其中任何一个，则必须对相应的传感器重复此过程。如果不需要第二个传感器，则可以将一个传感器分配给两个通道。
温度以0,1°C的分辨率显示在指示器上。测量间隔为 1 秒。

显示单元A2 包含一个带共阳极的五位七段指示器、五个状态 LED 以及控制这一切所需的元件。状态 LED 的用途如下：

HL1（黄色）- 包含任何警报的标志
HL2（红色）-交流适配器或电池输出电压低
HL3（黄色）- 正在运行的计时器的标志
HL4（红色）- 温度计错误
HL5（黄色）- 启用热控制

芯片 DD3 是一个带有锁存器的移位寄存器，能够将输出传输到第三状态，用于将串行输入数据转换为并行数据，以在数字指示器和状态 LED 上显示信息。 VT1～VT5是为了增强对数字指示器共阳极的供电而设计的。

负载控制单元A3 用于切换连接到标准电网 ~ 220V、50 Hz 的任何设备。有4个控制通道。它们中的任何一个都可以通过定时器、闹钟手动打开/关闭。第一和第二通道分别连接到第一和第二热控制通道（其又连接到第一和第二警报器）。每个通道包括一个电磁继电器和一个晶体管开关来控制它。继电器触点切换负载。该装置实现经济的继电器控制。以第一个通道的示例为例。当通道关断时，晶体管VT9截止，电容器C16放电，继电器K1失电。当通道导通时，VT9 打开，电容器 C16 通过继电器 K1 的绕组充电，产生足以吸引该继电器电枢的电流脉冲。电容器充电后，继电器的电枢由流经电阻器R27的较小电流保持。二极管VD11在截止瞬间保护晶体管VT9免遭脉冲击穿。

LED HL6 - HL9 指示相应通道的开启状态。

在我的版本中，通过 XS3-XP1 连接 A4 和 A4 块时会连接内部电池，因为无法从外部访问电池盒。为此，XP4 在引脚 6 和 7 之间有一个跳线。这样做是为了在更换电池或在 MK 存储器中记录热传感器数量时（即电路需要完全断电时）便于维护。如果不需要，则将电池的负极直接连接到负极电源总线。

装置外接电源电压为11...13V，电流不小于0,25A。作为备用电池，最好使用3节“AA”尺寸的碱性电池串联。没有A3模块的器件在最大亮度下的电流消耗约为120mA。如果发生主电源故障，设备会切换到电池供电，同时功能齐全（仅继电器断电），消耗约 10 ..... 20 mA 的电流，并且可以工作至少安装新的上述电池后三天。指示灯几乎熄灭到零，但扫描按钮的过程并没有停止，所以勉强高亮。当您按下本地或遥控器上的任意按钮时，指示灯会再次亮起15秒，以便您查看信息。当主电源恢复时，指示灯再次亮起。

设计

该装置组装在三块由箔玻璃纤维制成的单面印刷电路板上，其细节的图纸和位置位于所附文件中。

中央单元和显示单元的板通过跳线互连并放置在合适尺寸的壳体中。负载控制单元在结构上位于浪涌保护器内部，并通过位于表壳后壁上的连接器通过电缆连接。

更换元素

将微控制器DD1替换为ATmega8-16AU、ATmega8L-8(AI)AU，RS-485驱动芯片替换为SN75176BP、MAX485CPA等1、SFH36-1736、TFMS1836，但请注意不同类型光电探测器输出的位置可能有所不同。作为声音发射器 HA3，除了指定的发射器外，您还可以使用另一种带有内置发电机、电压为 506 ... 36V 的电动或压电发射器，例如 HCM5110X、HPM36A (X)。七段LED指示灯可选用SA5360-XXXXX同系列或类似共阳极系列（可能要选限流电阻R1-R5），不用DA6，可用国产K1206EN14B稳压器。所应用的电磁继电器设计用于08V绕组电源和额定电流10mA。当使用大工作电流的继电器时，需要选择电阻R17-R1。开关电压~142V，电流5A。您可以使用类似的光敏电阻代替光敏电阻 SF12-30，其在强光下的电阻为 24 .... 27 欧姆

可能的设备简化

如果不需要 PC 控制，则不能安装 DD2、R1-R3、XP2 元件。由于IR控制无用，B1、C1、R4不装。您可以在不安装R33的情况下排除自动亮度控制，并代替光敏电阻R32，将常数设置为10k。如果不需要管理负载，则排除 A3 块，并且必须在 XS4 上的 6 到 7 个触点之间安装跳线。如果不需要温度计，则不连接DD4和DD5，不安装R6、HL4。

设备照片

装置的组装与调整

首先，将除 DD1 - DD3、B1 之外的所有元件焊接到板上。请勿连接 DD4 和 DD5。打开电源，测量C10处的直流电压，然后测量C1处的直流电压。在这两种情况下，电压都应在 5,3V 左右。建议根据电阻器 R10-R18（限制各段电流）和 R19 的输出电路，同时从负电源总线向左侧供电，检查数字指示器和状态 LED 的所有段的发光情况 - R23（在基极电路VT1-VT5中）。如果一切顺利，则关闭电源，焊接 DD1 - DD3 和 B1，并将编程器连接到 XP1 连接器（用于 AVR 在线编程的标准六针连接器）。随附用于测试设备性能的演示固件。

DD1 微控制器的 FUSE 位必须按如下方式编程：

• CKSEL3...0 = 1111 - 来自高频石英谐振器的时钟；
• SUT1...0 =11 - 启动时间：16K CK + 64 ms；
• CKOUT = 1 - CKOUT 上的输出时钟被禁用；
• BODLEVEL = 1 - 2,7V 电源电压控制电路的阈值电平；
• BODEN = 0 电源监视器启用
• EESAVE = 0 - 禁止在芯片编程期间擦除EEPROM；
• WDTON = 1 - 看门狗定时器不永久激活；

其余的 FUSE 位最好保持不变。当设置为“0”时，FUSE 位被编程。

演示固件确保了设备的完整运行，但持续时间不到两个小时，这足以检查性能。如需全功能固件，请联系作者 alexperm72@mail.ru。

计算机的控制程序正在开发中。

用户指南（PDF，500 KB）

下载 HEX 固件、LAY 和 GIF 格式的电路板、设备照片

作者：Alexey Batalov，alexperm72@mail.ru，ICQ#：477022759；出版物：mcuprojects.narod.ru

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