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Quarzuhr mit Sekunden

Beschreibung

Dieser Vorschlag zeigt, wie man mit einem AVR-Microcontroller eine einfache Quarzuhr mit sechsstelliger Anzeige aufbauen kann. Neben der Anzeige gibt es noch 2 Stelltaster für Stunden und Minuten, die Sekunden werden auf Null gesetzt, wenn der Minuten-Taster betätigt wird.

Aufbau

Anders als in den anderen Quarzuhr-Schaltungen wird hier kein Uhrenquarz mit 32768 Hz verwendet, da der ATTiny2313 leider keinen Oszillator für so niedrige Frequenzen eingebaut hat. Stattdessen kommt ein 4,194304 MHz-Quarz zum Einsatz, dessen Frequenz sich ebenfalls durch eine Zweierpotenz teilen lässt (222) und der sich deshalb gut zur Erzeugung eines Sekundentakts eignet. Es empfiehlt sich allerdings, einen Trimmkondensator zwischen XTAL1 und Masse einzubauen, damit die exakte Frequenz später genau eingestellt werden kann. Um die Frequenz zu messen, sollte das "CLKOUT"-Fusebit programmiert werden, die Taktfrequenz erscheint dann an PD2 und kann dort gemessen werden. Da dieser Pin außerdem noch für das Anzeigesegment c verwendet wird, funktioniert die Anzeige dann natürlich nicht mehr richtig, das Fuse-Bit muss also nach erfolgter Einstellung des Trimmers unbedingt wieder zurückgesetzt werden.

Die Uhr kann in zwei Varianten aufgebaut werden, mit gemultiplexter Anzeige (minimaler Bauteilaufwand) oder mit statisch angesteuerter Anzeige ("schönere" Anzeige). Für die Version mit statisch angesteuerter Anzeige sind außer des Controllers noch sechs Latches und Anzeigedekoder notwendig (z.B. 6 Stück 74HC4543, Anzeigedekoder mit integrierten Latches), alternativ können auch "intelligente" Anzeigen verwendet werden, die diese Komponenten bereits integriert haben.

Version mit statischer Ansteuerung

Diese Version ist vor allem für besonders große Anzeigen geeignet, die mehr als 5 V benötigen. Dazu werden den 74HC4543 noch Treiber wie ULN2003 (für Anzeigen mit gemeinsamer Anode, die dann an die höhere Spannung gelegt wird) oder NPN-Einzeltransistoren nachgeschaltet. Die PH-Pins sind dann mit Masse zu verbinden, um High-aktive Ausgänge zu erhalten. In der Software sind für diese Konfiguration keine Änderungen notwendig, PD4 bleibt einfach offen.

Um intelligente Anzeigen wie (die recht schwierig zu bekommende) DLO4135 verwenden zu können, ist zum einen ein WRITE-Signal notwendig, welches an PD4 zur Verfügung steht. Die CS-Eingänge (Chip Select) werden mit dem sechs Ausgängen des Controllers für die Latches verbunden. Da diese Eingänge jedoch zumindest bei der genannten Anzeige invertiert (Low-aktiv) sind, muss am Anfang des Programms noch die Option "InvertedLatch" auf 1 gesetzt werden.

Achtung: Die Version mit den 74HC4543 ist bislang noch ungetestet! Über Erfahrungsberichte mit diesem Aufbau würde ich mich sehr freuen.

Fotos

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Ein Testaufbau auf dem Steckbrett. Der lose Draht, der links herausguckt, wird als "Stelltaster" an PB6 oder PB7 gehalten.

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Aufbau der Multiplexing-Variante von Ken Kramer. Er hat einen zusätzlichen ULN2803 für die Segmente eingebaut, damit die Anzeigen heller leuchten (dafür muss im Assemblerprogramm die Zeile com temp entfernt werden).
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Ken Kramers Aufbau in Betrieb. Es wurden 14 mm hohe Anzeigen von Kingbright mit besonders "schön" geformten Segmenten verwendet.
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Zwei Aufbauten von Hugo Jauster, oben die statisch angesteuerte Version mit "intelligenten" Anzeigen DLO4135, unten die Multiplexing-Version mit gewöhnlichen Siebensegmentanzeigen.
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Ein etwas chaotischer Testaufbau der Multiplexing-Version von Thomas Altheide