programowalny zegar z DCF77 (2).pdf

Programowany zegar z DCF77

P R O J E K T Y

Programowany zegar

z DCF77, część 2

AVT−5022

W†drugiej czÍúci opisu

programowanego zegara

z DCF77 autor ods³ania jego

programowe tajniki. Jest to

doskona³a okazja do poznania

moøliwoúci Bascoma!

Chyba najciekawszym fragmen-

tem programu steruj¹cego zegarem

jest podprogram analizuj¹cy od-

bierany sygna³ DCF77 i†koryguj¹-

cy aktualny czas oraz datÍ. Przed-

stawiono go na list. 3 .

Uruchomiony zosta³ TIMER1 ,

skonfigurowany do pracy z†pre-

skalerem o†stosunku podzia³u 64.

A†zatem czÍstotliwoúÊ podawana

na wejúcie rejestru tego timera

wynosi dok³adnie 125000Hz. Na-

leøy teø zauwaøyÊ, øe w†przypad-

ku wyst¹pienia przepe³nienia ti-

mera1 nast¹pi skok do podprogra-

mu DCF_START (dyrektywa ON

TIMER DCF_START ).

Podczas konfigurowania pro-

gramu udzielone zosta³o takøe

zezwolenie na obs³ugÍ przerwania

zewnÍtrznego INT0 . To, czy prze-

rwanie bÍdzie inicjowane opada-

j¹cym, czy wstÍpuj¹cym zboczem

sygna³u moøemy okreúliÊ za po-

moc¹ polecenia konfiguracyjnego

CONFIG INT0 = FALLING lub

CONFIG INT0 = RISING . Podczas

analizy podprogramu dekodowa-

nia transmisji musimy pamiÍtaÊ,

øe sygna³ DCF zosta³ odwrÛcony

w fazie (zanegowany) przez uk³ad

z tranzystorem T7.

OmÛwiliúmy sposÛb dekodo-

wania sygna³u DCF, ktÛry okaza³

siÍ niezbyt skomplikowany. Pozo-

sta³a jednak otwarta jedna sprawa:

sk¹d program wie, øe jest to

sygna³ DCF i†naleøy rozpocz¹Ê

jego dekodowanie? Na szczÍúcie

jednoznaczne okreúlenie startu

transmisji sygna³u DCF nie jest

takøe spraw¹ trudn¹. Zauwaømy,

øe transmisja koÒczy siÍ na 58

impulsie, a†impuls 59 w†ogÛle nie

wystÍpuje. Czas trwania przerwy

pomiÍdzy pocz¹tkami wszystkich

impulsÛw jest sta³y i†wynosi do-

k³adnie jedn¹ sekundÍ. Jest tylko

jeden wyj¹tek: przerwa pomiÍdzy

ostatnim i†pierwszym impulsem

wynosi nie jedn¹, ale dwie sekun-

dy! To w³aúnie zjawisko wyko-

rzystamy do jednoznacznego

okreúlenia pocz¹tku transmisji syg-

na³u (kodu) DCF.

Podczas wystÍpowania impul-

sÛw DCF TIMER1 by³ wykorzys-

tywany do pomiaru ich czasu

trwania. Podczas pomiaru czasu

prawid³owego impulsu timer1 nie

ulega³ nigdy przepe³nieniu,

a†maksymalna wartoúÊ jego rejes-

Elektronika Praktyczna 7/2001

Programowany zegar z DCF77

List. 3.

'Podprogram analizujący odbierany kod DCF77

Dcf:

Pause_counter = 0 'wyzerowanie zmiennej określającej czas upływający pomiędzy impulsami,

'patrz: listing podprogramu DCF_START

Dcf_flag = Not Dcf_flag 'zmienna określająca poziom impulsu DCF zostaje zanegowana

If Dcf_flag = 0 Then 'jeżeli na wejściu INT0 jest stan niski, co oznacza początek impulsu, to:

Config Int0 = Rising 'przerwanie INT0 ma reagować na wstępujące zbocze sygnału

Dcf_receiving_flag = 1 'ustaw zmienną sygnalizującą fakt odbierania impulsu

Counter1 = 0 'wyzeruj rejestry timera0

Start Timer1 'w celu zmierzenia czasu trwania impulsu uruchom timer0

Else 'jeżeli na wejściu INT0 jest stan wysoki, co oznacza koniec odbierania impulsu, to:

Stop Timer1 'wstrzymaj pracę timera0

Config Int0 = Falling 'przerwanie INT0 ma reagować na opadające zbocze sygnału

Dcf_receiving_flag = 0 'wyzeruj zmienną sygnalizującą fakt odbierania impulsu

'W tym momencie program ma “trochę czasu” na dokonanie analizy czasu trwania odebranego

'uprzednio impulsu DCF i wyciagnięcie z niej odpowiednich wniosków. Dla impulsu o czasie trwania

'100 ms, czyli oznaczającego logiczne 0, stan timera0 powinien wynosić 12500. A zatem,

'uwzględniając konieczny margines błędu wynikający z cech transmisji AM:

If Timer1 < 15000 And Timer1 > 10000 Then Dcf_bit = 0

'jeżeli stan rejestru timera0 zawiera się pomiędzy 10000 a 15000, to odebrany bit ma wartość 0

If Timer1 > 20000 And Timer1 < 30000 Then Dcf_bit = 1

'jeżeli stan rejestru tmera0 zawiera się pomiędzy 20000 a 30000, to odebrany bit ma wartość 1

'Czas trwania impulsu DCF drastycznie wykraczający poza zadane wartości może świadczyć tylko o

błędzie w transmisji i musi powodować jej anulowanie. A zatem:

If Timer1 < 10000 Then Start_dcf_flag = 0

'anuluj transmisję jeżeli zawartość rejestru timera0 jest mniejsza od 10000

If Timer1 < 20000 And Timer1 > 15000 Then Start_dcf_flag = 0

'anuluj transmisję jeżeli zawartość rejestr timera0 jest mniejsza od 20000 i większa od 15000

If Start_dcf_flag = 1 Then

'Jeżeli czas trwania odebranego impulsu mieścił się w zadanym przedziale i została określona jego

'wartość logiczna, to w zależności od numeru impulsu program musi wykonać następujące czynności.

Select Case Dcf_counter

Case 1: _sec =0 'jeżeli odebrany został impuls o numerze 0, to wyzeruj

'zmienną sekund

Case 21: Dcf_temp.0 = Dcf_bit'bit 0 zmiennej pomocniczej DCF_TEMP

'przyjmuje wartość odebranego impulsu

' TU WŁAŚNIE NASTĘPUJE

' POCZĄTEK TRANSMISJI DCF77

End If

Return

Mam nadziejÍ, øe analiza

przedstawionych listingÛw frag-

mentÛw programu steruj¹cego na-

szym zegarem pozwoli Czytelni-

kom na pe³ne zrozumienie spo-

sobu dekodowania sygna³u DCF

i†zasady pracy programowego ze-

gara czasu rzeczywistego (RTC).

Nie wspomnieliúmy jeszcze o†do-

datkowych funkcjach zegara:

o†sposobie realizacji timera i†bu-

dzikÛw, a†takøe o†stoperze.

ZarÛwno kontrola zgodnoúci

bieø¹cego czasu z†ustawionym cza-

sem budzikÛw, jak i†odliczanie

czasu przez timer i†stoper odbywa

siÍ w†podprogramie SEC_TIC , do

ktÛrego wykonywany jest skok po

up³ywie kaødej sekundy (tak, jak

to zosta³o ustalone w†konfiguracji

programowego RTC). Dodatkowo,

w†podprogramie SEC_TIC jest in-

strukcja warunkowa pozwalaj¹ca

na detekcjÍ up³ywu kolejnych

minut:

Sectic

If Temp2 <> _min Then

'Czynności do wykonania po

'upływie kolejnej minuty, np.

'porównanie czasu budzika

End If

'Pozostałe czynności do

'wykonania

Temp2 = _sec

Return

Case 22: Dcf_temp.1 = Dcf_bit'bit 1..

Case 23: Dcf_temp.2 = Dcf_bit'bit 2..

Case 24: Dcf_temp.3 = Dcf_bit'bit 3..

Dcf_min = Dcf_temp 'zakończyła się transmisja informacji

'o jednostkach aktualnej minuty i w związku z tym

'zmienna pomocnicza DCF_MIN przyjmuje obliczoną wartość

'zmiennej DCF_TEMP,

Dcf_temp = 0 'która następnie zostaje wyzerowana

Case 25: Dcf_temp.0 = Dcf_bit'bit 0 zmiennej pomocniczej DCF_TEMP

'przyjmuje wartość odebranego impulsu

Case 26: Dcf_temp.1 = Dcf_bit'bit 1..

Case 27: Dcf_temp.2 = Dcf_bit'bit 2..

Dcf_temp = Dcf_temp * 10 'zakończyła się transmisja informacji

'o dziesiątkach aktualnej minuty i w związku z tym

'obliczona wartość zostaje pomnożona przez 10,

'a następnie:

Dcf_min = Dcf_temp + Dcf_min 'obliczona zostaje ostateczna wartość minut

Dcf_temp = 0 'zmienna pomocnicza DCF_TEMP zostaje wyzerowana

'Omawianie dekodowania godzin, dnia miesiąca, miesiąca, roku i dnia tygodnia nie ma chyba

'większego sensu. Odbywa się ono na takiej samej zasadzie, co dekodowanie aktualnej minuty i jego

'analiza nie wnosiłaby niczego nowego w zrozumienie zasady działania programu. Pozwólmy zatem

'programowi mozolnie dekodować następne informacje i przenieśmy się na sam koniec transmisji,

'sygnalizowany odebraniem 58 impulsu

Case 58:

Start_dcf_flag = 0 'koniec transmisji, zerujemy jej flagę

_min = Dcf_min 'przyporządkowanie zmiennej minut odebranej wartości

_hour = Dcf_hour 'przyporządkowanie zmiennej godzin odebranej wartości

_month = Dcf_month 'przyporządkowanie zmiennej miesiąca odebranej wartości

_day = Dcf_day 'przyporządkowanie zmiennej dnia miesiąca odebranej wartości

_year = Dcf_year 'przyporządkowanie zmiennej roku odebranej wartości

_week_day = Dcf_week_day 'przyporządkowanie zmiennej dnia tygodnia

'odebranej wartości

End Select 'koniec wyboru kolejnego impulsu

Incr Dcf_counter 'zwiększ wartość licznika impulsów o 1

Counter1 = 0

'wyzeruj rejestry timera1

Podprogram ìobs³ugiî timera

i†jednego z†budzikÛw zamieszczo-

no na list. 4 .

Program steruj¹cy prac¹ zegara

zosta³ z†koniecznoúci opisany bar-

dzo fragmentarycznie, poniewaø

pe³ny jego listing zajmuje oko³o

5 stron formatu A4. Chcia³em

jedynie przedstawiÊ Czytelnikom

jego najwaøniejsze fragmenty,

a†w†szczegÛlnoúci sposÛb dekodo-

wania sygna³u DCF77.

Start Timer1

'uruchom timer1

End If

Return

tru wynosi³a ok. 30000. Po do-

konaniu pomiaru Timer1 zostaje

ponownie uruchomiony w†innym

celu: zmierzenia czasu trwania

przerwy pomiÍdzy impulsami. Ta

przerwa podczas trwania transmi-

sji wynosi 800 lub 900ms, co

wi¹øe siÍ z†jednokrotnym prze-

pe³nieniem Timera1, natomiast

po jej zakoÒczeniu prawie 2†se-

kundy, co spowoduje dwukrotne

wyst¹pienie przerwania i†dwu-

krotny skok do podprogramu

DCF_START .

Dcf_start:

Incr Pause_counter

'zwiększ o 1 wartość zmiennej

'określającej czas przerwy

'pomiędzy impulsami

If Pause_counter = 2 Then

Pause_counter = 0

Dcf_counter = 0

'licznik impulsów kodu DCF

' zostaje wyzerowany

Start_dcf_flag = 1

'wskaźnik rozpoczęcia i trwania

'transmisji DCF zostaje

'ustawiony na 1

Montaø i†uruchomienie

Na rys. 3† przedstawiono roz-

mieszczenie elementÛw na dwÛch

p³ytkach obwodÛw drukowanych,

wykonanych na laminacie dwu-

stronnym z†metalizacj¹. Montaø ze-

gara rozpoczynamy od wlutowania

w†p³ytkÍ rezystorÛw i†podstawek

pod uk³ady scalone, a†koÒczymy

Elektronika Praktyczna 7/2001

Programowany zegar z DCF77

List. 4.

Sectic:

If Temp2 <> _min Then 'jeżeli upłynęła kolejna minuta, to:

Readeeprom Alarm_hours, 3'odczytaj z pamięci EEPROM dane o godzinie budzenia

Readeeprom Alarm_minutes, 4 'odczytaj z pamięci EEPROM dane o minucie budzenia

If Alarm_hours = _hour And Alarm_minutes = _min And Alarm_on_flag = 1 Then

'jeżeli odczytane dane są zgodne z aktualnym czasem oraz

'jeżeli budzik był aktywny, to:

Alarm_counter = 30 'licznik trwania alarmu zostaje ustawiony na 30

Alarm_counter_flag = 1 'flaga włączenie alarmu zostaje ustawiona na 1

Set Portd.6

'zostaje włączony przekaźnik

ka oraz odleg³oúÊ odbiornika od

urz¹dzeÒ elektronicznych (zaleca-

ne jest minimum 2m). Dotyczy to

w†szczegÛlnoúci komputerÛw i†ko-

mutatorowych silnikÛw elektrycz-

nych, zarÛwno AC, jak i†DC.

Natomiast, wbrew wczeúniejszym

obawom i†z³ym doúwiadczeniom

sprzed paru lat, nie stwierdzi³em

powaøniejszych zak³ÛceÒ pracy

odbiornika wywo³ywanych przez

procesor steruj¹cy zegarem. Od-

biornik pracowa³ poprawnie na-

wet po umieszczeniu go w†odleg-

³oúci kilku centymetrÛw†od pro-

cesora.

Odbiornik powinien leøeÊ na

p³askiej powierzchni (dioda LED

do gÛry), nie moøe leøeÊ pod

katem, ani w†pobliøu metalowych

przedmiotÛw. Naleøy uzyskaÊ jak

najlepszy sygna³ poprzez obraca-

nie odbiornika wokÛ³ jego osi.

Moøna to poznaÊ po regularnym

zapalaniu siÍ diody LED. Powinna

ona zapalaÊ siÍ co 1s na czas ok.

0,1 do 0,2 sekundy i†gasn¹Ê.

Uk³ad zegara zmontowany ze

sprawdzonych elementÛw nie wy-

maga uruchamiania i†dzia³a na-

tychmiast po w³oøeniu w†pod-

stawkÍ zaprogramowanego proce-

sora. Jednak to, øe dzia³a, nie

oznacza wcale, øe juø umiemy go

obs³ugiwaÊ. Zajmijmy siÍ wiÍc

nieco rozbudowanymi procedura-

mi obs³ugi.

End If

' dalsze czynności do wykonania po upływie minuty

'...............................................

End If

If Timer_on_flag = 1 Then 'jeżeli timer jest włączony, to

Decr Timer_seconds 'zmniejsz wartość sekund timera

If Timer_seconds = 255 Then 'jeżeli wartość sekund wynosi 255, to:

Decr Timer_minutes

'zmniejsz wartość minut

Timer_seconds = 59

If Timer_minutes = 255 Then 'jeżeli wartość minut wynosi 255, to:

Decr Timer_hours

Timer_minutes = 59 'wartość minut staje się równa 59

If Timer_hours = 255 Then 'jeżeli wartość godzin wynosi 255, to:

Timer_on_flag = 0 'koniec pracy timera

Readeeprom Timer_minutes,6 'ponownie odczytaj z pamięci EEPROM zapisane

'tam wartość minut timera

Readeeprom Timer_seconds, 7 'ponownie odczytaj z pamięci EEPROM zapisane

'tam wartość sekund timera

Readeeprom Timer_hours, 5 'ponownie odczytaj z pamięci EEPROM zapisane

'tam wartość godzin timera

Reset Pord.6

'wyłącz przekaźnik timera

Beep

'wygeneruj sygnał akustyczny

End If

'w podprogramie SECTIC odbywa się także odliczanie czasu trwania alarmu budzika:

'jeżeli alarm był uaktywniony, to zmniejsz wartość jego licznika

If Alarm_counter_flag = 1 Then Decr Alarm_counter

'jeżeli licznik czasu trwania alarmu osiągnął 0, to zresetuj sygnalizację włączenia alarmu

If Alarm_counter = 0 Then Alarm_counter_flag = 0

'jeżeli alarm jest aktywny, to naprzemiennie włączaj sygnalizację akustyczną

If Alarm_counter_flag = 1 And Flash_flag = 1 Then Portd.4 = Not Portd.4

Return

na zamontowaniu kondensatorÛw

elektrolitycznych i†pozosta³ych ele-

mentÛw o†duøych gabarytach.

Zmontowane p³ytki musimy po-

³¹czyÊ ze sob¹ za pomoc¹ k¹towych

goldpinÛw. Taki sposÛb montaøu

zapewni nie tylko solidne po³¹cze-

nie mechaniczne, ale takøe usta-

wienie p³ytek idealnie pod k¹tem

prostym wzglÍdem siebie.

Odbiornik DCF77 do³¹czamy do

z³¹cza DB9 umieszczonego na tyl-

nej krawÍdzi p³ytki bazowej zega-

ra. Odbiornik nie wymaga oddziel-

nego ürÛd³a zasilania, a†o†jego dzia-

³aniu úwiadczy migotanie diody

umieszczonej w†jego obudowie

oraz punktu dziesiÍtnego na pier-

wszym wyúwietlaczu zegara.

Sygna³ DCF77 nadawany jest

na bardzo niskiej czÍstotliwoúci -

77kHz. Dlatego fala radiowa roz-

chodzi siÍ przy ziemi i jest

podatna na zak³Ûcenia bardzo za-

leøne od warunkÛw pogodowych

i†pory dnia. Zdarza siÍ, øe w†nie-

ktÛrych rejonach o silnych zak³Û-

ceniach odbiÛr tego sygna³u jest

czasami niemoøliwy. Dotyczy to

zw³aszcza duøych aglomeracji

miejskich. ZwiÍkszenie zak³ÛceÒ

nastÍpuje o wschodzie i†zachodzie

s³oÒca oraz w obecnoúci urz¹dzeÒ

elektronicznych (monitory, kom-

putery, telewizory, silniki itd.).

Dlatego bardzo waøne jest, aby

znaleüÊ dla odbiornika jak najlep-

sze miejsce. Istotne jest takøe jego

zorientowanie wzglÍdem nadajni-

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytkach drukowanych.

Elektronika Praktyczna 7/2001

Programowany zegar z DCF77

Tab. 1. Zestawienie funkcji pełnionych przez klawiaturę zegara.

Czas

Przejście do

+ S6 –

+ S3 −

kolejnej

przejście do

funkcji

ustawiania

czasu

Ustawianie czasu

Koniec Zmiana

Zmiana

ustawiania minut

godzin

Data

Przejście do

kolejnej

funkcji

Ustawianie daty

Koniec Zmiana

Zmiana

ustawiania dnia

miesiąca

Budzik 1

Przejście do

kolejnej

funkcji

Ustawianie

Koniec Zmiana

Zmiana

budzika 1

ustawiania minut

godzin

Budzik 2

Przejście do Budzik

kolejnej włączony/

funkcji /wyłączony

Ustawianie

Koniec Zmiana

Zmiana

budzika 2

ustawiania minut

godzin

Timer

Przejście do Start

Stop Reset

kolejnej Timer

Timer timer

funkcji

Ustawianie

Koniec Zmiana Zmiana

Zmiana

timera

ustawiania minut sekund

godzin

Stoper

Przejście do Start

Stop Reset

kolejnej stoper

stoper stoper

funkcji

Po pierwszym w³¹czeniu zasi-

lania uk³ad przechodzi automa-

tycznie w†tryb wyúwietlania aktu-

alnego czasu, z†tym øe na wy-

úwietlaczach ukazuje siÍ pocz¹t-

kowo godzina 00:00, a†zegar roz-

poczyna zliczanie czasu od tej

wartoúci. Mamy teraz dwie moø-

liwoúci do wyboru: albo poczekaÊ

na odebranie transmisji DCF77

i†automatyczne skorygowanie

wskazywanego czasu i†dat, albo

wykonaÊ to rÍcznie. Poniewaø

jednak oczekiwanie na zdekodo-

wanie transmisji moøe trwaÊ do

2†minut (nawet przy dobrych wa-

runkach propagacyjnych), doko-

najmy rÍcznej korekty czasu.

Podczas wyúwietlania czasu, po-

dobnie jak przy korzystaniu z†in-

nych funkcji zegara, moøemy

przejúÊ w†tryb ustawiania naciska-

j¹c jednoczeúnie klawisze S3 i†S6.

Zmiana trybu pracy sygnalizowana

jest trzykrotnym sygna³em akus-

tycznym, ktÛrego zadaniem jest

ostrzeøenie operatora, øe dalsze

naciskanie klawiszy moøe wprowa-

dziÊ istotne zmiany w†pracy zegara.

Do ustawiania czasu, daty oraz

innych wartoúci wykorzystujemy

takøe klawisze S3 i†S6. Naciskanie

klawisza S3 powoduje cykliczn¹

zmianÍ minut, a†klawisza S6 -

godzin. Ustawianie czasu koÒczymy

naciskaj¹c klawisz S2. Zestawienie

funkcji inicjowanych za pomoc¹

poszczegÛlnych klawiszy klawiatury

zegara zamieszczono w †tab. 1 .

Na rys. 4 przedstawiono wyko-

rzystanie kropek dziesiÍtnych na

wyúwietlaczach. Sygnalizuj¹ one

rÛøne tryby pracy zegara z†wyj¹t-

kiem budzikÛw. Wejúcie w†tryb

ustawiania lub kontroli budzi-

kÛw†sygnalizowane jest bowiem

wyúwietleniem ìA1î lub ìA2î na

dwÛch pierwszych wyúwietlaczach.

Zbigniew Raabe, AVT

zbigniew.raabe@ep.com.pl

Rys. 4. Znaczenie kropek

dziesiętnych przy cyfrach

wyświetlacza.

Wzory p³ytek drukowanych w for-

macie PDF s¹ dostÍpne w Internecie

pod adresem: http://www.ep.com.pl/

?pdf/lipiec01.htm oraz na p³ycie

CD-EP07/2001B w katalogu PCB .

Elektronika Praktyczna 7/2001

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: