Zegar ustawiany za pomocą GPS

Transkrypt

1 PROJKTY VT Zegar ustawiany za pomocą PS Zwykle zadaniem zegara jest jak najdokładniejsze wskazywanie bieżącej godziny. Najlepiej, aby używając terminu zegarmistrzowskiego chód zegara był jak najdokładniejszy, ponieważ to zegar ma nam wskazywać godzinę, a nie my jemu poprzez korygowanie wskazań. le nawet, jeśli zegar jest dokładny, to i tak wymaga korekty ze względu na czas letni, zimowy, a gdy ma wbudowany kalendarz, to należy uwzględnić lata przestępne. Popularną metodą synchronizacji czasu jest zastosowanie odbiornika. Jest to system sprawdzony, ale podatny na zakłócenia, a ponadto widok odbiornika z dużą anteną ferrytową przywodzi na myśl stary radioodbiornik i współcześnie raczej zniechęca. Opisywany zegar bazuje na rozwiązaniu dużo bardziej nowoczesnym, jako wzorzec czasu wykorzystując system PS, dzięki czemu można powiedzieć, że ma kosmiczną dokładność. Rekomendacje: doskonały zegar do zainstalowania w różnych miejscach publicznych: poczekalniach dworcowych, na budynkach użyteczności publicznej, szkołach itp. Podstawowym założeniem dla tego projektu było wyeliminowanie potrzeby ingerencji użytkownika, dlatego współpracując z odbiornikiem PS zegar automatycznie ustawia się. Większość takich odbiorników wysyła dane w formacie NM0. Ten standard opisuje kilkadziesiąt ramek zawierających wiele parametrów. Oprogramowanie zegara wyszukuje ramkę w formacie RM (recommended minimum gps data) przesyłaną przez większość odbiorników. Przykładowe ramka ma postać: $PRM,0,,.,N,000.,W,.,.,0,00.,W*0 Opis jej parametrów składowych umieszczono w tabeli. la potrzeb zegara najistotniejszy jest aktualny czas UT. Oznacza on wzorcowy czas uniwersalny ustalany na podstawie TI (International tomic Time) uwzględniający nieregularność ruchu obrotowego Ziemi i koordynowany względem czasu słonecznego. Należy jednak zwrócić uwagę, że jest to czas właściwy dla południka zerowego, za który przyjęto południk przechodzący przez obserwatorium astronomiczne w miejscowości reenwich, a więc jest czasem strefowym W ofercie VT* VT-/,,, UK VT-/,,, UK Podstawowe informacje: Wyświetlanie czasu (godziny, minuty i sekundy) oraz daty. Możliwość ustawiania czasu za pomocą odbiornika PS. utomatyczne zmiana na czas letni i zimowy. ateryjne podtrzymanie zasilania. Wyświetlanie godzin i minut za pomocą wyświetlacza L cm, sekund L, cm. Możliwość współpracy z wyświetlaczem L o wysokości cyfr, cm. Opcjonalne wyświetlanie temperatury. Wymiary: sterownik 0 mm mm mm; płytka wyświetlacza podstawowego mm mm mm; płytka wyświetlacza dużego 0 mm 0 mm 0 mm. Zasilanie: V /0,. odatkowe materiały na TP: ftp://ep.com.pl, user: 0, pass: rxoaagj wzory płytek P Projekty pokrewne na TP: (wymienione artykuły są w całości dostępne na TP) VT- Mega stoper wielofunkcyjny licznik, nie tylko czasu (P /0) VT- Zegar ze stuletnim kalendarzem i termometrem (P 0-/0) VT- Inteligentny zegar z wyświetlaczem L (P /0) VT- Zegar cyfrowy z analogowym sekundnikiem (P /0) VT- Tiny clock dw /00) VT- Mikroprocesorowy zegar (dw /00) VT- igantyczny zegar (dw /00) VT-0 Programowany zegar z (P -/00) VT-00 Zegar cyfrowy z wyświetlaczem analogowym (P /00) VT- Zegar z budzikiem (---) * Uwaga: Zestawy VT mogą występować w następujących wersjach: VT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i wyłącznie. ez elementów dodatkowych. VT xxxx płytka drukowana P (lub płytki drukowane, jeśli w opisie wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodatkowych. VT xxxx płytka drukowana i zaprogramowany układ (czyli połączenie wersji i wersji UK) bez elementów dodatkowych. VT xxxx płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymieniony w załączniku pdf VT xxxx to nic innego jak zmontowany zestaw, czyli elementy wlutowane w P. Należy mieć na uwadze, że o ile nie zaznaczono wyraźnie w opisie, zestaw ten nie ma obudowy ani elementów dodatkowych, które nie zostały wymienione w załączniku pdf VT xxxx oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli występuje, to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając w link umieszczony w opisie kitu) Nie każdy zestaw VT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą wersję zamawiasz! (UK,,, lub ). LKTRONIK PRKTYZN /0

2 Zegar ustawiany za pomocą PS pierwszej strefy czasowej, od którego liczy się czas pozostałych stref. zas właściwy dla danego obszaru zależy od długości geograficznej, a dokładniej od państwa, na którego terenie się znajdujemy. Na przykład, iszpania i rancja znajdują się w strefie UT, choć położone są na długości geograficznej odpowiadających strefie UT0. by zegar wskazywał właściwy czas należy ustawić obwiązującą strefę czasową. Polska znajduje się w strefie czasowej UT, czyli czas jest przesunięty o godzinę do przodu względem czasu uniwersalnego i takie jest domyślne ustawienie zegara. zas uniwersalny nie uwzględnia zmian czasu na zimowy i letni. Zmiana czasu na letni, czyli o godzinę do przodu, odbywa się w ostatnią niedzielę marca, natomiast zmiana na czas zimowy, czyli o godzinę do tylu, odbywa się w ostatnią niedzielę października. Nie są to stale daty, ponieważ każdego roku wypadają w inny dzień miesiąca. Informację o obowiązywaniu czasu letniego/ zimowego można uzyskać analizując datę, N R0V 00/ 00n X z X X I MP0 V MP N SL p p S N V R R R k k k S SL S I 0 OUT IN I 0 OUT IN POW 00/ 00/ N V 00/ 00n 00n 00/ 00/ 00n 00n RST V 0 P(/RST) R V I M-P P0(0) P() P() P() P(/S) P(/SL) P(XTL/TOS) 0 P(XTL/TOS) V P0(RX) P(TX) P(INT0) P(INT) P(XK/T0) P(T) P(IN0) P(IN) P0(IP) P(O) P(SS/O) P(MOSI/O) P(MISO) P(SK) S S RST MISO SK RS ON ON_ISP V MOSI R k V S TRM SW SW OTO S SL SI S S S S S S S S S V V 0 I I I I I I I I I VS O O O O O O O O 0 R V UN V R R R R R R O O O O O O S S S S S S S S I I I I I I I I I O O O O O O O O 0 00R ULN0 V R R R R0 R R R R O O O O O O O O R0 k SW R k SW R k V 00n R R TRM R R k 00R 00n V SI R R R 00R SW TRM SI S S V T V S 0 0 OTO SW SW O O O O O O O O O O O O O O ISP Rysunek. Schemat ideowy płytki głównej zegara LKTRONIK PRKTYZN /0

3 PROJKTY S S OTO OTO L 0 P P L 0 P P L 0 P P L 0 P P a L I b OM c d e f g P S S 0 OTO S S 0 a L I 0 b OM c d e f g P ON Rysunek. Schemat ideowy wyświetlacza standardowego a informacja o aktualnej dacie jest dostępna w zdaniu RM (parametr w tab. ). o obliczeń nie wystarczy tylko informacja o dniu miesiąca, miesiącu i roku, potrzebny jest jeszcze jeden parametr dzień tygodnia. Jest on określany przez oprogramowanie, w którym zapisano, że -go stycznia 000 roku była sobota, więc znając aktualną datę można obliczyć liczbę dni, które upłynęły od tej daty i wyznaczyć aktualny dzień tygodnia. ysponując tymi danymi można określić czy obowiązuje czas zimowy, czy letni. odawanie i odejmowanie godzin względem czasu uniwersalnego, związane ze strefami czasowymi i zmianami czasu bardzo komplikuje utrzymanie integralności b c d e 0 g L OM P b c d e 0 g L OM P 0R R L L Tabela. Parametry zawarte w ramce RM Lp Parametr zdania RM Znaczenie $ Znacznik początku PRM Typ RM (recommended minimum gps data) 0 ktualny godzina MMSS UT ktualność danych: ok, V nieaktywny. Szerokość geograficzna N Szerokość geograficzna: N północna, S południowa 000. ługość geograficzna W ługość geograficzna: W zachodnia, wschodnia. Prędkość obiektu wyrażona w węzłach 0. Kąt poruszania się obiektu wyrażony w stopniach 0 ktualna data MMYY 00. Odchylenie magnetyczne ziemi W Odchylenie magnetyczne ziemi *0 Suma kontrolna b c d e 0 g L OM P b c d e 0 g L OM P 0R R L L0 b c d e 0 g L OM P b c d e 0 g L OM P 0 OTO S S 0 OTO OTO ON Rysunek. Schemat ideowy wyświetlacza opcjonalnego (dużego) struktury clock, która zawiera informacje o dacie i godzinie podzielone na podstawowe elementy (rok, miesiąc, dzień, godzina, minuta, sekunda). Lepszą metodą okazał się zapis czasu w postaci liczby sekund. Zmienna time.digital określa liczbę sekund, która upłynęła od stycznia 000 r. Wartość ta będzie dalej nazywana czasem względnym. Zmienna ma rozmiar bitów i jej zakres w zupełności wystarczy do zliczenia sekund do roku 00. Po tej dacie należałoby wprowadzić małą zmianę w programie. Po każdej sekundzie następuje zwiększenie czasu względnego o jeden. Następnie czas względny zostanie zwiększony lub pomniejszony o wartość wynikającą z ustawionej strefy czasowej (od - do godzin). otografia. Zegar w wersji podstawowej LKTRONIK PRKTYZN /0

4 Zegar ustawiany za pomocą PS otografia. Zegar w wersji z dużym wyświetlaczem Na podstawie czasu względnego jest tworzona struktura clock oraz obliczany dzień tygodnia. W kolejnym etapie, program sprawdza czy obowiązuje czas letni i jeśli tak to do czasu względnego dodawane jest 00 sekund ( godzina) a wynik ponownie przekształcony zostaje na strukturę clock. opiero wtedy otrzymywany jest prawidłowy, aktualna godzina oraz data, zsynchronizowane z czasem UT i uwzględniające strefę czasową oraz zmiany czasu. zas jest synchronizowany sygnałem PS po włączeniu zasilania, a potem okresowo co godziny. Urządzenie oczekuje wtedy na właściwą ramkę RM. Jeśli w ciągu 0 sekund ramka nie zostanie odebrana, to jest to traktowane jako praca bez synchronizacji i sygnalizowane krótkim miganiem dwukropka na wyświetlaczu (ok / s). Jeśli prawidłowa ramka zostanie odebrana, to urządzenie zaktualizuje wskazanie czasu oraz czas zegara RT i zasygnalizuje to długim miganiem dwukropka na wyświetlaczu (ok / s). udowa Schemat ideowy zegara pokazano na rysunku, natomiast wyświetlaczy na rysunkach (mniejszy, podstawowy) i (duży, opcjonalny). Pracą urządzenia steruje Wykaz elementów Płytka główna Rezystory: R R, R, R, R, R0, R: kv R, R R, R: 00 V R, R R, R*, R*, R: V Kondensatory:,,,, : 00 n,,,,, : 00 m/ V, : p Półprzewodniki: : N I: Tmega (zaprogramowany) I: MP0 I: ULN0 I: UN lub np. T I: 0 I*: 0 TRM: S0 Inne: X: kwarc zegarkowy z : bateria V do druku, pionowa ON: nie montować ISP: goldpin kątowy 0, gniazdo goldpin POW: RK/00 SW, TRM, SI: RK/00 Wyświetlacz standardowy: R: kv S, S: przycisk OTO: fotorezystor L (M) L L: wyświetlacz L-S0 L, L: wyświetlacz L- L, L: dioda L mm ISP: goldpin kątowy 0 Wyświetlacz opcjonalny: R, R: 0 V OTO: fotorezystor L (M) L L: wyświetlacz L-S0 L L0: dioda L mm RKLM otografia. Szczegóły montażu wersji z dużym wyświetlaczem

5 PROJKTY mikrokontroler Tmega. Pomiędzy punktami synchronizacji czasu urządzenie odmierza czas za pomocą wyspecjalizowanego układu zegara RT typu MP0. Pracuje on w takiej konfiguracji, że na wyprowadzeniu MP jest generowany przebieg prostokątny o częstotliwości dokładnie z. Wyprowadzenie MP jest połączone z wejściem INT0 procesora i każde zbocze opadające powoduje wygenerowanie przerwania. Sygnał z z zegara RT nie jest synchronizowany z czasem UT, więc wskazania zegara mogą być spóźnione o maksymalnie sekundę. Rysunek. Schemat montażowy płytki głównej zegara Rysunek. Schemat montażowy płytki wyświetlacza standardowego otografia. Szczegóły montażu zegara w wersji standardowej Rysunek 0. Schemat montażowy płytki opcjonalnego, dużego wyświetlacza LKTRONIK PRKTYZN /0

6 Zegar ustawiany za pomocą PS otografia. Płytka główna zegara zamontowana za dużym wyświetlaczem otografia. Odbiornik PS MRS00 Zasilanie wyświetlaczy od strony katod realizuje ośmiokrotny driver ujemnej szyny zasilania ULN0. nody zasilane są poprzez podobny driver, ale sterujący dodatnim biegunem zasilania UN. wa stabilizatory dostarczają oddzielne napięcie zasilania V dla mikrokontrolera i jego peryferiów oraz oddzielne V dla wyświetlaczy w wersji podstawowej (fotografia ). Zegar zbudowano w sposób pozwalający na dołączenie dużo większych wyświetlaczy, niż te zastosowane w modelu (fotografia ). Wymaga to doprowadzenia wyższego napięcia zasilającego anody, więc stabilizator I należy zastąpić zworą (połączyć skrajne wyprowadzenia) i zasilić urządzenie odpowiednim napięciem (maksymalnie V). Prąd pojedynczego segmentu wyświetlacza nie może przekraczać 00 m. Sterowanie wyświetlaczy jest realizowanie dzięki multipleksowaniu. Po każdym cyklu zaświecenia się cyfry, następuje krótszy cykl pełnego wygaszenia wyświetlaczy. Zapobiega to prześwitywaniu cyfr na sąsiednie wyświetlacze spowodowane czasem propagacji driverów. Ponadto, poprzez zmianę stosunku czasu zaświecenia do czasu wygaszenia jest regulowana intensywność świecenia wyświetlacza. Parametrem regulującym intensywność świecenia jest sygnał z fotorezystora im oświetlenie otoczenia silniejsze, tym silniej świeci wyświetlacz. Obsługa o obsługi zegara służą dwa przyciski S i S. Krótkie naciśnięcie przycisku S powoduje wyświetlenie daty w formacie :MM:RR po ok. sekundach zegar powróci do wyświetlania czasu. Krótkie naciśnięcie przycisku S wyświetli temperaturę odczytaną z dołączonego czujnika i jak poprzednio po chwili zegar powróci do wyświetlania czasu. łuższe przytrzymanie (ok. s) przycisku S uruchamia tryb ręcznego ustawiania czasu. W pierwszym kroku zostanie wyświetlona data, będzie to sygnalizowane świeceniem się kropek. Rok jest wyświetlany w postaci dwóch ostatnich cyfr (0 będzie pokazywany jako ). Wartość dni będzie migała na przemian z kursorem. Każde przyciśnięcie S spowoduje zwiększenie, a przyciśnięcie S zmniejszenie wartości. Uwaga! W czasie ustawiania daty program nie koryguje liczby dni dla danego miesiąca w każdym miesiącu możemy ustawić. Po ustawieniu dnia dłuższe przytrzymanie przycisku S lub S przesuwa kursor na następną pozycję miesiąc, a po miesiącu na rok. Kolejne dłuższe przyciśnięcie spowoduje wyświetlenie godziny wówczas kropki zostaną wyłączone. Na początku będzie migała liczba godzin, analogicznie jak przy ustawiania daty. Po zakończeniu ustawiania zegar powróci do normalnej pracy. łuższe przytrzymanie S uruchomi synchronizację na żądanie zegar będzie śledził sygnał z odbiornika PS i zaktualizuje czas po odebraniu ramki RM. Zegar wymaga ustawienia kilku parametrów. Włączenie zasilania układu, gdy jest wciśnięty S uruchamia procedurę ustawienia strefy czasowej. Pierwsze dwa pola wyświetlacza (pierwsze cyfry) pokazują wartość przesunięcia zegara względem czasu uniwersalnego. Ustawanie przebiega RKLM

7 PROJKTY S0 MRS00 V Rysunek. Sygnały na złączu zegara i dołączenie dodatkowych akcesoriów analogicznie, jak ustawianie daty i godziny. Zakres możliwych do ustawienia wartości zawiera się w przedziale od - do ze skokiem godzinę (oprogramowanie nie uwzględnia stref czasowych, takich jak :0 czy :). omyślna wartość to :0,0 a wiec dla Polski i większości uropy nie trzeba nic zmieniać. Trzecie pole wyświetlacza (ostanie dwie cyfry) określa status automatycznej zmiany czasu. Wartość 0 oznacza, że funkcja jest wyłączona, wartość oznacza, że funkcja jest włączona i zmiany czasu na letni/zimowy będą wykonywane automatycznie. omyślnie funkcja jest włączona. Włączenie zasilania układu, gdy jest wciśnięty S uruchamia dodatkowe ustawienia. Pierwsze pole wyświetlacza określa prędkość komunikacji z odbiornikiem PS (baudrate). o wyboru mamy 0 00, 00, 00, 00. Wartość domyślna to (00 b/s). rugie pole wyświetlacza określa status funkcji automatycznego wyświetlania temperatury. dy funkcja jest włączona ( ) temperatura jest pokazywana co ok. 0 sekund. dy czujnik temperatury jest odłączony, to temperatura nie będzie pokazywana pomimo aktywnej funkcji. omyślnie funkcja jest aktywna. Montaż i uruchomienie Montaż płytki głównej zegara wykonujemy zgodnie z rysunkiem i z zachowaniem ogólnych zasad. Płytkę zaprojektowano dla elementów przewlekanych, więc poradzą sobie nawet osoby z mniejszym doświadczeniem. Złącze ON pozwala na programowanie mikrokontrolera w układzie, ale nie musi, jeśli mikrokontroler jest zaprogramowany. Przed montażem należy zdecydować, czy zegar zostanie wyposażony w standardowy czy duży wyświetlacz. Schemat montażowy wyświetlacza standardowego pokazano na rysunku. Montując go należy wlutować stabilizator I, a rezystory R i R powinny mieć rezystancję 00 V, dzięki czemu wyświetlacz sekund, który jest innego typu niż pozostałe, będzie świecił z taką samą intensywnością. Na koniec, zmontowane płytki sterownika i wyświetlacza, należy połączyć rzędem kątowych goldpinów lutując je bezpośrednio do płytek (fotografia ). la wersji z dużym wyświetlaczem (rysunek 0), stabilizator I zastępujemy zworką, a rezystory R i R powinny mieć rezystancję V. W miejscu złącza wyświetlacza ISP, po stronie lutowania, należy zamontować gniazdo goldpin. Na płytce dużego wyświetlacza należy w pierwszej kolejności zamontować listwę szpilek goldpin, również po stronie lutowania. Po zmontowaniu obu płytek, można je łatwo połączyć. Wyświetlacze na płytce dużego wyświetlacza warto zamontować kilka milimetrów ponad płytką, dzięki czemu będzie możliwe wsunięcie nakrętek za otwory montażowe i solidne umocowanie płytek z użyciem śrub i tulejek dystansowych (fotografia ). Po zmontowaniu z użyciem zaprogramowanego mikrokontrolera zegar jest gotowy do pracy. W wersji standardowej można umieścić przyciski na płytce wyświetlacza. Jeśli zegar będzie umieszczony w obudowie, to trzeba przygotować otwory na przyciski w ściance frontowej to może być kłopotliwe i może zniszczyć estetykę obudowy. Wygodniejszym rozwiązaniem jest dołączenie przycisków przewodami do złącza SW i wyprowadzenie ich np. z tyłu obudowy. o złącza TRM można dołączyć czujnik temperatury typu S0, dzięki czemu zegar zyska dodatkową funkcjonalność. Wyświetlacze warto okleić czerwoną samoprzylepną folią lub umieścić w obudowie z czerwonym filtrem, co znacząco poprawi kontrast wyświetlacza i odczyt będzie możliwy nawet z kilkunastu metrów. Odbiornik PS należy dołączyć do złącza SI. Odbiornik musi mieć interfejs URT o poziomie napięcia, V lub V i parametrach transmisji: bitów danych, parzystość żaden, pojedynczy bit stopu. Jak pamiętamy, dopuszczalne, obsługiwane przez program prędkości transmisji to: 00, 00, 00 lub 00 b/s. odatkowo, powinien działać przy zasilaniu V, ponieważ takie jest wyprowadzone na złączu. Wszystkie te wymagania spełnia odbiornik PS MRS00 zbudowany na bazie modułu u-blox (fotografia ). o ważne, ma on zintegrowaną antenę, a całość jest zamknięta w małej, estetycznej obudowie z magnesem do montażu na powierzchni metalowej. Moduł jest wyposażony w,-metrowy przewód zakończony wtykiem PS. Wtyk można uciąć lub dołączyć do gniazda PS, a potem przewodami do zegara. Na rysunku pokazano sygnały występujące na złączu. oprowadzenie łączymy z zaciskiem złącza SI, V.0V z zaciskiem V, a TTL_TX z zaciskiem S. Sam odbiornik powinien być tak umieszczony, aby widział niebo. Oczywiście można zastosować dowolny inny odbiornik PS, który spełnia opisane wymagania. Należy przy tym pamiętać, że odbiornik PS nie jest elementem niezbędnym do pracy zegara. Przy pracy bez odbiornika zegar wymaga ustawienia czasu po pierwszym włączeniu i okresowej kontroli wskazań. KS 0 LKTRONIK PRKTYZN /0