Недавно мне родители поставили задачу — сделать ночник (нечто между настольной лампой и фонариком, если вдруг кто — то не знает что это). В связи с временным переездом с деталями пока что напряженка, так что собирал буквально из того что смог найти. В итоге получилась такая схема (проект создан в программе Proteus 8.1):
Рис. 1
Как видите основа — микроконтроллер PIC12F629. Для управления светодиодами пришлось использовать транзисторные ключи, а для стабильности генератора — кварцевый резонатор на 12 МГц.
Устройство обладает следующими характеристиками:
- Напряжение питания 5 В.
- Ток потребления (не учитывая светодиоды ) < 10мА
- Для управления светодиодами используется ШИМ
- Время полного отключения — 30 минут
Управление устройством предельно простое: подал питание — светодиоды плавно включились. Причем светодиоды (а их, как вы заметили, 3) выключаются по очереди. Соответственно сначала плавно гаснет первый, потом 2-й и 3-й, с интервалом в 10 минут. Кнопка служит для программного перезапуска (я посчитал что использовать аппаратный «reset» будет не правильно, к тому же в будущем еще хочу добавить на эту кнопку функций).
Что касается печатной платы, то оказалось, что в данном случае будет достаточно и односторонней разводки. Вот что вышло:
Рис. 2
Размеры платы 40х45 мм. Если использовать все компоненты в smd исполнении, то можно значительно сократить размеры платы.
И наконец «слово» о программе. Программа для микроконтроллера писалась в среде mikroPascal for PIC (версия 6.4).
Исходный код:
program NightLamp; var count, systime, ctime: integer; tp1, tp2, tp3, e1, e2, e3, startup: byte; label but1; procedure Interrupt; begin inc(systime); //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Эта часть программы отвечает за плавное зажигание светодиодов при старте. if startup = 1 then begin if systime >= 1171 then begin systime := 0; dec(tp1); dec(tp2); dec(tp3); if tp1 = 1 then startup := 0; end; end else begin //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Здесь происходит плавное гашение светодиодов if systime >= 11718 then begin systime := 0; inc(ctime); if e1 = 1 then begin inc(tp1); if tp1 = 99 then e1 := 0; end; if e2 = 1 then begin inc(tp2); if tp2 = 99 then e2 := 0; end; if e3 = 1 then begin inc(tp3); if tp3 = 99 then e3 := 0; end; end; end; //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Проверка на предмет совпадения прошедшего и установленноговремени, запуск цикла выключения светодиодов. if ctime = 500 then e1 := 1 else if ctime = 1100 then e2 := 1 else if ctime = 1500 then e3 := 1; //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Собственно сам программны ШИМ. if count <= 100 - tp1 then GP0_bit := 1 else GP0_bit := 0; if count <= 100 - tp2 then GP1_bit := 1 else GP1_bit := 0; if count <= 100 - tp3 then GP2_bit := 1 else GP2_bit := 0; if count >= 100 then count := 0; inc(count); //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Сбрасываем флаг прерывания Т0. INTCON.T0IF := 0; end; begin CMCON := 0x7; // Отключаем копаратор. OPTION_REG := 0x8; // Конфигурация Т0. INTCON := 0xA0; // Конфигурация прерываний. TRISIO := 0x8; // Конфигурация порта. GPIO := 0x0; // INTCON.T0IE := 1; startup := 1; tp1 := 99; tp2 := 99; tp3 := 99; While TRUE do begin if Button(GPIO, 3, 10, 0) then begin // Проверка, нажата ликнопка. Если нажата, то выполнение действий по отпусканию. but1: if Button(GPIO, 3, 10, 0) then goto but1 else begin tp1 := 99; tp2 := 99; tp3 := 99; //////////////////////////////////////////////////////////////////// count := 0; ctime := 0; systime := 0; //////////////////////////////////////////////////////////////////// startup := 1; end; end; end; end.
Практически все действия в программе «завязаны» на таймере T0. Это связано не столько с «экономией» энергии, сколько с тем, что мне было лень возиться с таймером T1.
Так как микроконтроллер работает на частоте 12МГц, то при выключенном предделителе Т0 (просто переключаем его от Т0 к WDT) и условии что таймер 8-ми битный последний будет переполняться 12000000/(4*256) = 11718 раз в секунду. По этому для отсчета времени было использовано 2 переменные типа «integer». В первую записывается количество переполнений Т0,а во вторую — непосредственно прошедшее время, в секундах.
Дальше все просто — считаем нужное количество секунд и включаем / выключаем светодиод.
Что касается ШИМа — то он программный. Частота импульсов ~117 Гц (шаг 0 — 100). Вообще — то прямоугольные импульсы, генерируемые микроконтроллером, следуют с частотой 11 кГц, но с учетом необходимости регулирования длительности импульса и паузы, получаем всего 117 Гц. Но, на практике и такой частоты достаточно. Мерцания светодиодов не видно.
Так для микроконтроллеров PIC конфигурация (выбор генератора, WDT и т.п.) находится в .hex файле, то скриншот с выставлением фузов приводить не буду. К слову, для прошивки микроконтроллера использовал программу WinPic800 и программатор JDM.
Теперь коротко о возможной замене деталей:
Транзисторы можно использовать любые маломощные структуры NPN. У меня кроме КТ315 под рукой ничего не было, по-этому «в бой пошли одни старики». Микроконтроллер заменить на более «старший» 12F675 или 12F683 нельзя. Светодиоды можно использовать любые (только не забывайте про ток).
Ну и напоследок сравнение ожидаемого и действительного.
Рис. 4
Рис. 5
Рис. 6
Рис. 7
Рис. 8
А вот фотография устройства после замены светодиодов на белые.
Рис. 9
И небольшое видео, демонстрирующее работу девайса.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| U1 | МК PIC 8-бит | PIC12F629 | 1 | DIP8 | ||
| Q1-Q3 | Биполярный транзистор | КТ315А | 3 | Любой маломощный | ||
| D1-D3 | Светодиод | LED | 3 | Любой, подходящий по яркости и току | ||
| C1, C2 | Конденсатор | 33 пФ | 2 | 0805 | ||
| R1-R3 | Резистор | 220 Ом | 3 | Мощность зависит от светодиодов | ||
| R4 | Резистор | 2.2 кОм | 1 | +/- 20% | ||
| PB1 | Кнопка | PB1 | 1 | Лобая, подходящая по габаритам | ||
| X1 | Кварцевый резонатор | 12 МГц | 1 | Желательно низкопрофильный | ||