Часы на AVR. Не просто часы... Опции

[-=Женек=-]

Возникла мысль сделать часы на AVR, продолжающие тикать после отключения питания. Как в компьютере.
Подскажите как это реализовать программно и схемотехнически, а именно:
- как организовать питание и от батарейки и от внешнего источника
- в какой режим переводить контроллер AVR, дабы жрало мало и при этом тикало...

В общем я даже затрудняюсь вопросы задать, может быть кто-то делал нечто подобное или где в сети видел проекты.

Спасибо.

[garlands]

взять отдельно часы например, ds1337. цена вопроса - бакс. а на авр возложить функции экрана, кнопочек и прочих чисто сервисных функций. включение 1337 смотреть в даташите, примеры работы в соседней ветке с исходниками.

[domowoj]

А не лучше ли сделать часы на специально для этого обученной мелкосхеме,
"типа" PCF8583, DS1307 или им подобных, а на МК управление и индикацию.
Можно конечно и на AVR.
Оцените просто потребление в дежурном режиме обеих вариантов.

[ukpyr]

- как организовать питание и от батарейки и от внешнего источника

развязать диодами шоттки

- в какой режим переводить контроллер AVR, дабы жрало мало и при этом тикало...

Power-save. Потребление - до 30мкА с включенным BOD. Главное - успеть вовремя уйти в Sleep при пропадании внешнего питания.

[vovanse]

Часы с музыкой и батарейкой AVR Butterfly http://www.atmel.com/dyn/products/tools_ca...sp?tool_id=3146 Там же схема, исходники.

[Клим]

Power-save. Потребление - до 30мкА с включенным BOD. Главное - успеть вовремя уйти в Sleep при пропадании внешнего питания.

Если без BOD то в новых сериях ATMEGAx8PA, например заявлено <1uA потребления в режиме Power-save.
Для резервного питания лучше всего использовать ионистор. Емкости в 1F хватит на сутки зватит запросто.

[muravei]

Возникла мысль сделать часы на AVR,.... дабы жрало мало и при этом тикало...

И показывало время в темноте , как только возникнет интерес к нему...

[zheka]

Буквально пару дней назад гуглил на эту тему, лично для себя выбрал DS1340 - то же что и DS1307, только с функцией подзарядки аккумулятора резервного питания.

ОДин минус у нее - от 5 вольт не работает согласовывать надо.



Кстати, не подскажете, простой способ согласования 3.3 и 5 вольт I2C шины, там ведь двунаправленные линии.
У меня на схеме есть свободные каналы SN74LVC8T245 - никак нельзя исхитриться их использовать?

Сообщение отредактировал zheka - Dec 12 2010, 10:36

[LexaK]

Кстати, не подскажете, простой способ согласования 3.3 и 5 вольт I2C шины

От первоисточника
http://ics.nxp.com/support/documents/inter...pdf/an97055.pdf
ИМХО, проще процессор кормить от 3В.
А зачем нужен заряд? От литиевой батарейки DS13xx будет работать лет десять.

Сообщение отредактировал LexaK - Dec 12 2010, 14:45

[zheka]

А по-моему проще 2 полевика поставить, чем на 3 вольтах разгонять проц до 20 МГц.

А зачем нужен заряд? От литиевой батарейки DS13xx будет работать лет десять.

Хм.. а в материнках что чтоит аккумулятор или батарейка?

[LexaK]

Я не знаю, в чем задумка автора, но непонятно, зачем в ЧАСАХ разгонять проц до 20МГц?
В в подавляющем большинстве материнок стоят литиевые батарейки типа CR2025 напряжением 3В и емкостью 160 мАч

[Pyku_He_oTTyda]

CR2032 батарейка в компах, по крайней мере в тех, которые мне попадались.

[LexaK]

CR2032 батарейка в компах,

Согласен, попутал циферки.

[zheka]

Я не знаю, в чем задумка автора, но непонятно, зачем в ЧАСАХ разгонять проц до 20МГц?

Это секретный проект - космические наночасы )))

А если серьзено - это автор темы хочет создать часы, у меня же часы - как опция к основному устройству, а там надо 20 МГц.
Ээ... я так понял, что если поставлю DS1340, и не найду аккумулятор, а поставлю батарейку, то когда чип попытается ее подзарядить, ей будет нехорошо?

А если серьезно - часы действительно будут 10 лет от нее работать? Это получастя она 1.8 мкА кушает?

Сообщение отредактировал zheka - Dec 12 2010, 15:26

[prottoss]

Возникла мысль сделать часы на AVR

Я так понял топик стартеру по теме отвечать никто не собирается Попробую я.

Как то собирал такой проект на Tiny2313. Правда исходники канули в лету вместе с безвременно умершим винтом, но ИМХО в таком проекте ничего сложного не вижу по этому печали нет Суперэкономии не получилось но потребление составило что-то около 60 мкА. Использовать можно только IDLE-режим, так как необходимо тактирование таймера секундных интервалов.

И так:

1. Задействуем два таймера. Первый для динамической индикации и опроса клавиатуры - работает только в активном режиме (Основное питание присутствует). Второй для отсчета секундных импульсов - работает всегда.
2. Задействуем аналоговый компаратор который отслеживает появление-пропадание основного напряжения. При пропадании основного питания отключаем всю периферию кроме секундного таймера и компаратора. Настраиваем компаратор на прерывание при появлении основного питания и переходим в режим IDLE. При появлении основного питания перестраиваем компаратор, включаем задействованную периферию (Таймер индикации и опроса)
3. Питания от основного и резервного источников развязываем диодами Шоттки. Вход аналогового компаратора подключаем к основному источнику питания до развязывающего диода и обязательно через резистивный делитель дабы не спалить вход при появлении основного напряжения при питании от резервного. К "земляному" плечу делителя подключить конденсатор на 0,1...1 мкф для задержки подачи напряжения на вход компаратора относительно подачи напряжения на МК. Выходное напряжение делителя должно быть больше напряжения внутреннего опорного источника для надежного срабатывания компаратора.

По вкусу добавляем индикаторы, кнопки. На выход таймера индикации и опроса можно добавить преобразователь для питания индикаторов, требующих бОльшего, чем основное, напряжения питания.

[zheka]

Блин, так DS1307 еще и 5-вольтовая!!!! Согласовывать не надо. Цены ей нет!!!!

[ukpyr]

простой способ согласования 3.3 и 5 вольт I2C шины

не нужно, для I2C ипользуется открытый сток, достаточно резисторы подключить к 3В. Можно взять DS3231, не требует никакой коррекции в отличии от 1307

Сообщение отредактировал ukpyr - Dec 12 2010, 16:13

[rezident]

не нужно, для I2C ипользуется открытый сток, достаточно резисторы подключить к 3В.

Не нужно вводить в заблуждение, когда не уверены сами. Входные уровни для I2C такие же как у CMOS: VIL<=0.3*VCC, VIH>=0,7*VCC. Если резисторы подключить к 3,3В, то I2C-устройство, запитанное от 5В, будет считать, что шина всегда занята, т.к. не будет воспринимать уровни лог.1.
0,7*5В=3,5В, что выше, чем 3,3В, не так ли? Есть типовая схема согласования на двух MOSFET. На нее уже давали ссылку выше. Вот переводной документ с такой же схемой. Я применял подобную схему с "копеечными" транзисторами 2N7002. Работает без проблем на частоте 400кГц.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[zheka]

транзисторами 2N7002

Эти транзисторы должны гореть в огне!!!
Все равно они горят от статики... Или брак высок, я так и не понял.

[sds1]

Есть микрасхема PCA9306 согласует уровни i2c, работает до 5ти вольт.
Можно найти в сотиках.
Первый что попало SAMSUNG E-570.

[rx3apf]

Эти транзисторы должны гореть в огне!!!
Все равно они горят от статики... Или брак высок, я так и не понял.

Да, боятся они статики, факт. Однако дешевые и популярные, если соблюдать определенную осторожность. Можно и что-нибудь из более современных взять - IRLMS2803, например. Но статикой можно и биполярник грохнуть...

[777777]

Я так понял топик стартеру по теме отвечать никто не собирается Попробую я.
Как то собирал такой проект на Tiny2313.
1. Задействуем два таймера. Первый для динамической индикации и опроса клавиатуры - работает только в активном режиме (Основное питание присутствует). Второй для отсчета секундных импульсов - работает всегда.

Делал такой на Atmega8535. В нем (как и во многох других процах) есть таймер 2 к которому можно непосредственно подключать часовой кварц. После его генератора включаешь прескалер на 128 и в результате этот таймер переполняется каждую секунду и выдает прерывания. Сам процессор работает от внутреннего RC-генератора

2. Задействуем аналоговый компаратор который отслеживает появление-пропадание основного напряжения. При пропадании основного питания отключаем всю периферию кроме секундного таймера и компаратора.

При пропадании входного напряжения переходим в режим power save. В этом режиме вся периферия автоматически отключается кроме второго таймера, он продолжает посылать каждую секунду прерывания и программа обработки считает время. Благодаря этому потребление падает и его можно питать от небольшого аккумулятора или ионистора. У меня ионистор на 1.8F при brown-out 2.7В держал время около часа.

Настраиваем компаратор на прерывание при появлении основного питания и переходим в режим IDLE. При появлении основного питания перестраиваем компаратор, включаем задействованную периферию (Таймер индикации и опроса)

Компаратор можно настроить на срабатывание по обоим фронтам и тогда его не придется перестраивать.

3. Питания от основного и резервного источников развязываем диодами Шоттки. Вход аналогового компаратора подключаем к основному источнику питания до развязывающего диода и обязательно через резистивный делитель дабы не спалить вход при появлении основного напряжения при питании от резервного.

делитель подключаем перед 7805.

К "земляному" плечу делителя подключить конденсатор на 0,1...1 мкф для <...>

Какое земляное плечо? Делитель состоит и з двух резисторов, один - на входное напряжение, другой - на землю. Середину - на вход компаратора.

По вкусу добавляем индикаторы, кнопки. На выход таймера индикации и опроса можно добавить преобразователь для питания индикаторов, требующих бОльшего, чем основное, напряжения питания.

[prottoss]

Какое земляное плечо? Делитель состоит и з двух резисторов, один - на входное напряжение, другой - на землю. Середину - на вход компаратора.

Специально для Вас - который "другой на землю" - вот его как раз шунтируем конденсатором.

[777777]

Специально для Вас - который "другой на землю" - вот его как раз шунтируем конденсатором.

Понял. А зачем? От этого процессор узнает о пропадании питания немного позже, от этого мы позже перейдем в экономный режим. Оно нам надо?

[prottoss]

Понял. А зачем? От этого процессор узнает о пропадании питания немного позже, от этого мы позже перейдем в экономный режим. Оно нам надо?

А если не поставите, может вообще не узнать - потому как нога из строя выйдет. Все зависит от выходного напряжения делителя и минимального питающего напряжения на резервном источнике, качества стабилизатора сонвоного источника и прочих параметров. Конденсатор нужен для того, чтобы напряжение от основного источника пришло раньше на выводы питания МК, чем на измерительный вход.

Проблема того, что МК немного позже узнает о пропадании основного питания, решается очень просто. Выходной конденсатор основного источника питания ставится непосредственно на линию питания МК а не до развязывающего диода. Таким образом он какое то время будет питать МК, при этом конденсатор делителя должен успеть разрядиться раньше. Конечно, это все нужно рассчитывать.

[GDI]

Это получастя она 1.8 мкА кушает?

Мы сейчас в проекте используем часы М41Т93, так они кушают 365нА (самое оно для нано-часов), ионистора на 1Ф хватает на 20 дней. У них еще и кварц встроенный, так что не надо париться с кварцем и его подключением, да чтоб не убегало и не отставало и с завода +/-5ппм обещают.

[777777]

А если не поставите, может вообще не узнать - потому как нога из строя выйдет. Все зависит от выходного напряжения делителя и минимального питающего напряжения на резервном источнике, качества стабилизатора сонвоного источника и прочих параметров.

Ничченепонимаю. На один вход компаратора подаем внутреннее опорное 1.1В, исходя из этого делаем делитель таким, чтобы напряжение с него было около 2 В. Какие из этого могут вытекать проблемы?

Конденсатор нужен для того, чтобы напряжение от основного источника пришло раньше на выводы питания МК, чем на измерительный вход.

Но зачем? Лучше наоборот - раньше перевести МК в режим пониженного потребления, чтобы он не кушал лишнего от резервного источника. Для этого я подаю напряжение на делитель с входного напряжения 7805 (у меня это 12 В), тогда о пропадании напряжения я узнаю когда 5 В еще есть и перехожу в спящий режим заранее.

Проблема того, что МК немного позже узнает о пропадании основного питания, решается очень просто. Выходной конденсатор основного источника питания ставится непосредственно на линию питания МК а не до развязывающего диода. Таким образом он какое то время будет питать МК, при этом конденсатор делителя должен успеть разрядиться раньше. Конечно, это все нужно рассчитывать.

Почему "какое-то время"? Он (у меня это ионистор на 1.8 Ф) или аккумулятор должен питать его все время, пока отсутствует основное питание. Но если пропадает основное питание, он должен прекратить все действия (индикация, генерация других напряжений если они есть) и перейти в режим пониженного потребления в котором от только просывается от ежесекундных прерываний для подсчета времени.
Или я чего-то не понимаю?

P.S. Но это все мелочи. Главная фича - использование в качестве часового генератора таймера 2 с часовым кварцем, который может работать даже в режиме Power Save.

Сообщение отредактировал 777777 - Dec 16 2010, 10:08

[prottoss]

Ничченепонимаю....Или я чего-то не понимаю?...

Забудьте про ионистор - никто не обязан его применять. Кто то хочет питать девайс дежурным напряжением от литиевой батареи 3 вольт, к примеру.

И сосредоточите свое внимание на моменте, когда прибор питается от дежурного источника. В момент подачи рабочего напряжения на входе компаратора вполне возможен потенциал, превышающий напряжение питания на величину, бОльшую чем VCC+0,5 вольт, оговоренную в документации на МК AVR. Это может привести к выходу из строя входа компаратора. Т.е. рабочее (исправлено - ошибся термином) напряжение должно появиться раньше на выводах питания МК, нежели на входе компаратора.

Сообщение отредактировал prottoss - Dec 16 2010, 11:28

[777777]

Забудьте про ионистор - никто не обязан его применять. Кто то хочет питать девайс дежурным напряжением от литиевой батареи 3 вольт, к примеру.

А я разве об этом не писал?

И сосредоточите свое внимание на моменте, когда прибор питается от дежурного источника. В момент подачи рабочего напряжения на входе компаратора вполне возможен потенциал, превышающий напряжение питания на величину, бОльшую чем VCC+0,5 вольт, оговоренную в документации на МК AVR. Это может привести к выходу из строя входа компаратора. Т.е. рабочее (исправлено - ошибся термином) напряжение должно появиться раньше на выводах питания МК, нежели на входе компаратора.

Ах вот вы о чем. Но, во-первых, при применении аккумулятора такое невозможно никогда - МК всегда запитан или от аккумулятора 3В или от стабилизатора 4.5В за вычетом падения на диоде. Таким образом напряжение на делитете (2В) никогда не превысит питание.
А во-вторых, если и превысит, то на всех входах есть защитные диоды, через которые напряжение сбросится на питание, а резисторы делителя ограничат ток долями миллиампера.

[v_k]

10 лет работает следующее: DS1307 + CR2032 + Atmega8535 - только стационарное питание.
DS1307 тикает всегда. (5 ... 10 лет в зав-ти от качества батарейки). Есть живые экземпляры с почтенным стажем.
При включении питания и далее каждую секунду по прерыванию от DS. контроллер спрашивает у DS " скажите пожалуйста а какое у нас сейчас астрономическое время?"
Думаю автономное питание с проблемами энергосбережения, контроллеру нужно только для дополнительных задач.

[777777]

10 лет работает следующее: DS1307 + CR2032 + Atmega8535 - только стационарное питание.

Что дешевле: DS1307 + CR2032 + Atmega8535 или CR2032 + Atmega8535?

Думаю автономное питание с проблемами энергосбережения, контроллеру нужно только для дополнительных задач.

Часы - это и есть одна из тех задач, для которой создавалось энергосбережение. Режим Power Save в 8535 отключает всю периферию кроме таймера 2, а у него есть генератор предназначенный для подключения часового кварца. Так если у него уже есть все то, что и в микросхеме DS1307, то зачем она нужна?

[prottoss]

Ах вот вы о чем...

Вы рассматриваете только статичные процессы в устройстве. Но, тем не менее я не призываю Вас использовать конденсатор в делителе.

Что дешевле: DS1307 + CR2032 + Atmega8535 или CR2032 + Atmega8535?

Часы - это и есть одна из тех задач, для которой создавалось энергосбережение. Режим Power Save в 8535 отключает всю периферию кроме таймера 2, а у него есть генератор предназначенный для подключения часового кварца. Так если у него уже есть все то, что и в микросхеме DS1307, то зачем она нужна?

Применительно к только часам для домашнего использования тоже не вижу смысла использовать отдельную МС часов реального времени.

[ILYAUL]

... а у него есть генератор предназначенный для подключения часового кварца. Так если у него уже есть все то, что и в микросхеме DS1307, то зачем она нужна?

Если конечно больше MK занять нечем , то естественно , пусть себе считает секунды, минуты, часы , недели,месяцы , годы , века. Учитывает высокосные годы , дни месяца. И программка для всего этого такая элементарная, что и говорить нечего. Заодно функции будильника добавить , а то и двух , как например DS1337 и последующих

[777777]

Если конечно больше MK занять нечем , то естественно , пусть себе считает секунды, минуты, часы , недели,месяцы , годы , века. Учитывает высокосные годы , дни месяца. И программка для всего этого такая элементарная, что и говорить нечего. Заодно функции будильника добавить , а то и двух , как например DS1337 и последующих

Разумеется, ведь речь идет о часах. И делать ему действительно нечего - он просыпается раз в секунду на несколько микросекунд. И программка для всего этого такая элементарная, что и говорить нечего. Даже если там нужны несколько будильников. Или вы с этим не согласны, это у вас такой сарказм? Тогда мне вас искренне жаль. Я вас, в принципе, понимаю, - куда проще поставить микросхему которая все сделает за вас, вам останется только вывести на индикацию. Но с точки зрения системного подхода (если это слово применимо в такой игрушке) это - неразумная трата ресурсов.

[prottoss]

Разумеется, ведь речь идет о часах.

Юзать ATmega8535 в качестве часов - мне Вас тоже искренне жаль.

[777777]

Юзать ATmega8535 в качестве часов - мне Вас тоже искренне жаль.

Здесь да, согласен, это тоже неразумная трата ресурсов. Просто так сложилось исторически. Хотя... там остался свободным только один вывод, так что не такая уж и неразумная трата.

[ILYAUL]

Давайте всё таки разделим два понятия . Часы - ( сек, мин ,часы, недели ) и их индикация - это часы. А есть отсчёты интервала времени - по которым происходят разные события в "жизни" процессора и в зависимости от задачи их может быть очень много и по разному варироваться и при этом они никак не привязаны к RTC . Хоть интервалы часовые, теже секунды минуты даже года , но это "внутренние" часы процессора , которые в зависимости от задачи он может и перенастроить, или вообще сбросить и начать всё сначала, то использование RTC смысла не имеет. Вот тут таймер2 самое оно.
Здесь же тема - сделать RTC, но не простые , а "золотые"

[prottoss]

В принципе, у топик стартера - кстати идеже он золота только два

- как организовать питание и от батарейки и от внешнего источника
- в какой режим переводить контроллер AVR, дабы жрало мало и при этом тикало...

Как уже говорилось выше делалось такое на тини2313 - имелось четыре будильника плюс четыре датчика температуры связанных с четырьмя реле и возможность задавать гистерезис по температуре для этих реле. Написано было это все на Си в среде IAR 4 версии. Оставалось еще около 300 байт свободного флэша. Вывод индикации, правда, реализован был на сдвиговом регистре, потому как выводов для всего не хватало.

[ukpyr]

один из замеченных недостатков часов в АВР - низкая точность (десятки секунд в день), скорее всего проблема во внутр.генераторе.
с ds1307 точность значительно выше, но все равно время от времени приходится корректировать.
с ds3231 за несколько месяцев не понадобилось ни одной коррекции.

[prottoss]

один из замеченных недостатков часов в АВР - низкая точность (десятки секунд в день), скорее всего проблема во внутр.генераторе.

Улыбнуло. А кварц использовать не судьба?

с ds1307 точность значительно выше, но все равно время от времени приходится корректировать.
с ds3231 за несколько месяцев не понадобилось ни одной коррекции.

Можно использовать программную коррекцию.

[ILYAUL]

один из замеченных недостатков часов в АВР - низкая точность (десятки секунд в день), скорее всего проблема во внутр.генераторе.
с ds1307 точность значительно выше, но все равно время от времени приходится корректировать.
с ds3231 за несколько месяцев не понадобилось ни одной коррекции.

У АВР нагрузочная емкость кварца должна быть 6 пф - сложновато для поисков
DS1307 - 12 пф - любой , за какой не схватись
DS3231 - и говорить нечего - всё внутри + плюс термокомпенсация

[rezident]

У АВР нагрузочная емкость кварца должна быть 6 пф - сложновато для поисков

Нагрузочная емкость есть свойство самого кварца, а не генератора или МК. Естественно, что при расчете дополнительной емкости учитывается емкость выводов генератора/МК, кристаллодержателя кварца и монтажа так, чтобы суммарная емкость всех этих цепей соответствовала номинальной нагрузочной емкости кварцевого резонатора.

[ILYAUL]

Два раза в проектах вместо кварца на ножках AVR использовал - DS32KHZ - не пожалел ни на секунду...

[nbo]

Посмотрите здесь есть часы на любой вкус:
http://startcd.narod.ru/, например эти
http://startcd.narod.ru/clock/clock.html. Имеются исходники.

[НЕХ]

http://www.ramtron.com/products/integrated...-companion.aspx

с коррекцией и быстрой памятью с неограниченным ресурсом

[777777]

У АВР нагрузочная емкость кварца должна быть 6 пф - сложновато для поисков

Какая нахрен нагрузочная емкость?! К генератору таймера 2 подключается часовой кварц! Всё, никаких ёмкостей!

А по поводу точности - да, смешно. Приходилось сидеть людей, пытавшихся сделать UART на внутреннем RC-генераторе, - это еще куда ни шло, хотя головой думать тоже надо. Но часы!

[ukpyr]

Улыбнуло. А кварц использовать не судьба?

Именно с кварцем, сильно уходят. Пробовал емкости на 22 и 28пФ. Люди плюются: что за часы такие ? Пришлось повесить DS3231 вместо кварца

Какая нахрен нагрузочная емкость?! К генератору таймера 2 подключается часовой кварц! Всё, никаких ёмкостей!

угу, только нужно прочитать эррату:

Код

CKOPT Does not Enable Internal Capacitors on XTALn/TOSCn Pins when 32 KHz Oscillator is Used to Clock the Asynchronous Timer/Counter2.
Problem Fix / Workaround: Use external capacitors in the range of 20 - 36 pF on XTAL1/TOSC1 and XTAL2/TOSC2

Сообщение отредактировал ukpyr - Dec 19 2010, 10:30

[777777]

Именно с кварцем, сильно уходят.

А коррекцию ввести никак? Ты думаешь в DS ее нет? Просто она зашита уже внутрь.

угу, только нужно прочитать эррату:

Код

CKOPT Does not Enable Internal Capacitors on XTALn/TOSCn Pins when 32 KHz Oscillator is Used to Clock the Asynchronous Timer/Counter2.
Problem Fix / Workaround: Use external capacitors in the range of 20 - 36 pF on XTAL1/TOSC1 and XTAL2/TOSC2

Это в каком чипе? Какое отношение выводы XTAL имеют к выводам TOSC? Что-то мне подсказывает, что 20 пФ при частоте 32 кГц схема просто не заметит. А в даташите на 8535 русским языком черным по белому написано:

For AVR microcontrollers with Timer/Counter Oscillator pins (TOSC1 and TOSC2), the crystal is connected directly between the pins. No external capacitors are needed. The Oscillator is optimized for use with a 32.768 kHz watch crystal.

И никаких эррат.

[ukpyr]

Это в каком чипе?

mega8

А коррекцию ввести никак?

постоянную можно, но геморно настраивать для каждой платы, а по температуре как ? ставить рядом термометр ?