Bináris Óra Projekt

Mindhárom verzió egy képen

click for full size image!

1.

2011 - 2012. Mit kezdjek az asztalfiókban lapuló öreg Z80-as panellal, amit még a 80-as évek második felében vettem? A nyákot innen rendeltem: 'Mikroszamitogep Magazin 1987/8'. Itt lehet az eredeti cikket elolvasni három oldalban: itt, itt, és itt. Az eedeti panelt kissé módosítottam, például a kimeneti meghajtó tároló típusát (74LS273-ról 74LS374-re)

A fő problémám ezzel a panellal az volt, hogy összesen csak nyolc adatkimenete van. Hát hogy fogok 17 LED-et meghajtani 8 biten!? Ha kötök egy kis kompromisszumot, és az óra nem 24-ig fog járni, hanem csak 12-ig, akkor elég lenne a 8 bit is, egy 4x4-es mátrixba kapcsolva a 16 LED-et. De én 24 órás órát akartam! Szóval valahogy ki kellett terjesztenem a 8 bitet. A megoldás az lett, hogy az alsó 6 bit mutatja a bináris képet, míg a felső kettő vezérli a sorokat. A három sorhoz egy demultiplexer áramkört építettem be (74LS138).

Ebben az órában nem használtam quartz vezérlésű órajelet. A Z80-nak a 'nem maszkolható megszakítás' lábára vezettem a hálózati 50Hz-et, ez kényszeríti a processzort 20msec-enként számlálásra. Magyarországon elég pontos ez a frekvencia.

Az óra programját egy EPROM-ban tárolom (27C64), amit bele kellett 'égetni'. A probléma csak az volt, hogy nekem összesen két darab üres EPROM-om volt, törlő eszközóm pedig egy se. Viszont a Z80 fejlesztő és szimuláló programon olyan profi, hogy a segítségével egy egyből működő verziót sikerült írnom! Egy pici hibája azért volt az első programnak (24 óra után tovább számolt), de ezt könnyű volt a második verzióban kijavítani.

click for full size image!

2.

2013. A Z80-nak van egy rossz tulajdonsága: rengeteg áramot fogyaszt, több mint 100mA (ha 114mA-rel számolok, az 1kW fogyasztást jelent évente). És persze nagy méretű, nehézkes programot cserélni az EPROM-ban stb... Ezek kiküszöbölésére másik megoldást kerestem. A PIC16F628 lett az ideális választás. Mert például a fogyasztása csak kb. 1mA 4MHz-en.

Az áramkór és a panel teljesen az én terveim alapján készültek a KiCad EDA szoftver segítségével. A kész kimeneti file-okat (gerber-eket) először ide küldtem, amiből a NYÁK-ot profin elkészítették.

A mikrokontroller programját assemblerben kódoltam, amit az Oshonsoft-tól vett fejlesztőkörnyezetben készitettem. A programozó eszköz egy öreg K150-es volt.

A legutolsó programverzióhoz (2019) készítettem fekete NYÁK-ot, ami a szekció jobb oldalán látható.

click for full size image! click for full size image!

3.

2019. Hat évvel később ügy gondoltam, hogy ezt az áramkört meg tudom építeni sokkal kisebben is. A mikrokontroller ugyanaz a típus (csak más tokozásban), viszont az áramkör változott egy kicsit. Például beillesztettem egy referencia feszültség eszközt, amivel a processzor a komparátorán keresztül az akkumulátor feszültségét tudja ellenőrizni. Amikor az akku kb. 3.5V-ra lemerül, akkor az óra kisfogyasztású módba kapcsol: egy kis intenzitású LED villogása jelzi csak a műkódést. Amúgy az óra kb. 3 hónapot képes működni egy teljesen feltóltótt 18650-es akkumulátorral. A panelra integráltam a li-ion tóltőt is egy pár védődiódával együtt. A processzor, a quartz, a töltő és még néhány alkatrész a NYÁK hátsó oldalán vannak. Minden alkatrész SMD típusú, szóval a kézi forrasztás némi tapasztalatot kíván.

Összhangban az áramkör változásaival a mikrokontroller programját is meg kellet újítani. Új fejlesztés is került bele: be lehet állítani quartz korrekciót, amivel az óra lassítható vagy gyorsítható 60msec / napos lépésekben (max. +-7.2 másodperc / nap).

A végső verzió még kisebb lett, mert el tudtam hagyni néhány alkatrészt (3 ellenállás) pre-biased tranzisztorok használatával, és kisebb nyomógombokat is találtam.

click for full size image! click for full size image!
click for full size image! click for full size image!