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Gadget Anziché utilizzare i tradizionali quadranti con le lancette o i display numerici, visualizza l’ora mediante led, a ognuno dei quali è associato un valore binario. Ore, minuti e secondi sono espressi mediante sei fi le di led. OOORRROOOLLLOOOGGGIIIOOO BBBBBIIIIINNNNNAAAAARRRRRIIIIIOOOOO di ARSENIO SPADONI Fiiinnnooo aaa uuunnnaaa tttrrreeennntttiiinnnaaa ddd’’’aaannnnnniii fffaaa,,, qqquuuaaannndddooo sssiii dddiiiccceeevvvaaa aaaapppppppprrrreeeezzzzzzzzaaaattttoooo ddddaaaaiiii ccccuuuullllttttoooorrrriiii ddddeeeellllllll’’’’oooorrrroooollllooooggggiiiioooo ddddiiii ccccllllaaaasssssssseeee;;;; mmmmaaaa orologio si intendeva quello a lancette mosse da anche qualcosa che, come tutte le mode, svanì nel un sistema meccanico alla base del quale c’era una giro di un decennio. Va però detto che da qualche molla, tesa manualmente (carica manuale) o me- tempo, per mano di alcuni nostalgici dei “diodi diante un volano (carica automatica) azionato dai luminosi” e dei “cristalli liquidi” o di qualche stili- normali movimenti del polso. Venne poi la moda sta amante della tecnologia, sono comparsi orologi degli orologi al quarzo e, in special modo, di quelli molto particolari, non certo fatti per essere letti ma, a display numerici, apprezzati sia perché erano un casomai, per giocare tra il mistero e la novità. Un segno dello sviluppo esponenziale della tecnologia po’ come certe opere d’arte moderna, poco hanno di quegli anni, sia per la più immediata leggibilità dell’immediato, ed è forse per questo che chi vuole rispetto al sistema a lancette. Un fenomeno mai distinguersi ad ogni costo li apprezza. Parliamo dei Elettronica In ~ Dicembre 2008 / Gennaio 2009 25 ] O C I R funziona proprio così: mostra ore, T minuti e secondi conteggiati da T E un apposito modulo RTC inter- L facciato con un microcontrollore, E utilizzando il formato binario; a quindi ogni numero è espres- m so da una certa quantità di e led ognuno dei quali vale una h potenza di due: 1, 2, 4, 8, ecc. La c s visualizzazione è nel formato a [ 24 ore ed ore, minuti e secondi impiegano ognuno due fi le di led (una per le decine e l’altra per le unità). Ne deriva che la fi la più alta è composta da quattro elementi, perché il valore più grande da visualizzare è 9. Per avere un’idea di come avvie- ne la visualizzazione, immagi- nate che siano le 20:05:45; la fi la di led più a sinistra avrà acceso solamente il secondo led dal basso (2), quella accanto nessun led (0) come quella alla sua destra (0), cosiddetti orologi binari, oggi somma, perché con sei bit si può mentre la quarta fi la da sinistra disponibili anche in modelli da arrivare fi no a 64 (2 alla sesta). avrà illuminati il primo led e il polso, che indicano l’ora com- Così, mantenendo la stessa logica terzo led dal basso (5). Infi ne, la ponendone le cifre mediante led (led acceso = 1, led spento = 0) quinta fi la da sinistra avrà acceso o segmenti di display LCD, nel se vediamo illuminati i led o il terzo led dal basso (4) e la sesta formato usato dai computer e segmenti 1 e 6, signifi ca che i il primo e terzo diodo (5). dai microprocessori (ogni led minuti o secondi sono 33 (1+32); rappresenta un bit). In pratica, se, invece, ad essere attivi sono SCHEMA ELETTRICO c’è una fi la di led per ciascuna i segmenti 5 e 6, vuol dire che i Il nostro orologio si basa su un cifra e in ognuna di esse i diodi minuti o secondi del caso sono 48 modulo RTC, che poi è lo stesso illuminati esprimono il valore, da (16+32). L’orologio qui descritto da noi presentato nel fascicolo n° convertire poi in decimale. Ad esempio, per formare l’ora si usa- no quattro led e la logica usata prevede che 1 e 0 corrisponda- no, rispettivamente, ad acceso e spento; come previsto dalla logica binaria, il primo diodo vale 1 (2 elevato alla zero) il secondo 2 (2 elevato alla prima) il terzo 4 (2²) ed il quarto 8 (2³). Dunque, se vediamo accesi i led di peso 1 e 4 vuol dire che sono le cinque. Per i minuti e i secondi, dato che sono entrambi sessanta, occor- rono più led o segmenti: sei, per l’esattezza, dato che il primo vale Dimensioni e pinout del display a matrice 1, il secondo 2, il terzo 4, il quarto di punti; i numeri dei pin valgono 8, il quinto 16 e il sesto 32; in- guardando il componente da dietro. 2266 DDiicceemmbbrree 22000088 // GGeennnnaaiioo 22000099 ~~ EElleettttrroonniiccaa IInn EElleettttrroonniiccaa IInn ~~ DDiicceemmbbrree 22000088 // GGeennnnaaiioo 22000099 2277 117; si tratta di un circuito basato su un chip della Maxim-Dallas si- glato DS1307 e da un’interfaccia realizzata mediante un piccolo microcontrollore Microchip. Di- spone di una linea dati (TX/RX) seriale bidirezionale a livello TTL, di un set di linee per la program- mazione in-circuit, di un I²C-bus e dell’ingresso Vpp. In punta di dito Avrete certo capito che l’orologio vero e proprio è l’RTC e il microcontrollore U2 serve a Siete stanchi dei soliti orologi? Non sopportate l’avere qualcosa interrogarlo ciclicamente per al polso, che vi stringe o balla, o che si bagna di sudore e vi dà ottenere le informazioni richieste fastidio per il resto della giornata? Siete allergici ai cinturini e a convertire queste ultime nella metallici? Bene, da oggi potete portare l’orologio in un posto rappresentazione dell’ora sulla più comodo. No, non vi stiamo proponendo una “cipolla” matrice di led. Il micro interro- da estrarre dal panciotto, ma una supernovità tecnologica ga l’RTC una volta al secondo proposta dalla Timex: TX54 è un orologio da portare in punta (tramite l’interfaccia seriale che fa di dito; sostanzialmente una fi nta unghia nella quale si trova capo alle linee TX ed RX, di tipo un microchip che pilota un sottile display LCD con tanto di bidirezionale; funziona in half- illuminatore. In quest’epoca in cui le donne fanno a gara a duplex ed è impostata per una chi ha le unghie artifi ciali più suggestive, portare un orologio velocità di 9.600 bps, 8 bit di dati, a forma di unghia è certamente un modo per distinguersi, per nessuna parità e 1 bit di stop), vincere quanto a originalità. L’orologio aderisce perfettamente acquisisce e memorizza i dati; all’unghia del pollice (per la quale è stato pensato) al punto trasforma ore, minuti e secondi che, spento, risulta praticamente invisibile, perfettamente in valori binari, rappresentati mimetizzato con il resto della mano; una volta acceso appaiono mediante un certo numero di le scritte illuminate in uno dei diversi colori previsti. Il TX54 ha linee di I/O. Per sopperire alla anche il calendario ed è comandato da un solo pulsante. carenza di I/O, implementa il Che sorpresa, per chi vi chiedesse l’ora, vedere che invece del multiplex, al fi ne di visualizzare polso guardate la punta del dito... in rapida sequenza i dati binari. Le linee del PIC non pilotano direttamente dei led, perché non (catodi) della matrice. Infi ne, B5 e con carichi induttivi). sono suffi cienti a comandare B6 sono inizializzati come ingres- Tale struttura circuitale si deve direttamente, una per punto, i si con resistore di pull-up inter- al fatto che pilotando i led della diodi luminosi occorrenti a no: servono a leggere lo stato dei matrice direttamente con gli I/O visualizzare ore, minuti e secondi, pulsanti di impostazione P1 e P2. del microcontrollore, causa la dato che servono due led per le Dallo schema si può notare che caduta di tensione sulla linea che decine di ore, quattro per le unità le righe della matrice vengono alimenta (a livello alto) l’anodo di ore, tre led per decine di minu- pilotate direttamente dalle linee e quella che nel passo del mul- ti e secondi e quattro per unità di corrispondenti, attive a livello tiplex chiude a zero logico il ca- minuti e secondi; quindi, alme- alto, mentre le colonne sono todo, la differenza di potenziale no 20 diodi ed altrettante linee. chiuse a zero logico da una serie disponibile sarebbe troppo bassa All’inizializzazione degli I/O, il di line-driver (sette, per l’esat- per far illuminare bene i diodi. fi rmware del micro U2 imposta tezza) contenuti nell’integrato Inserendo a valle dei catodi i RA0, RB0, RB1, RB3, RB4, RC2, ULN2803; ogni line-driver è line-driver, che presentano una RC3 come uscite per il comando formato da due transistor NPN resistenza in conduzione netta- delle righe (anodi dei led) della connessi a Darlington, provvisti mente minore di quella degli I/O matrice ed RA2, RA3, RA5, RC0 di diodo di protezione sul collet- del micro, si risolve il problema: ed RC1 ancora come uscite, ma tore (che in questo caso non serve, infatti, malgrado la caduta su che saranno dedicate alle colonne dato che non abbiamo a che fare linee RA0, RB0, RB1, RB3, RB4, 2266 DDiicceemmbbrree 22000088 // GGeennnnaaiioo 22000099 ~~ EElleettttrroonniiccaa IInn EElleettttrroonniiccaa IInn ~~ DDiicceemmbbrree 22000088 // GGeennnnaaiioo 22000099 2277 L’ora in binario Ore Minuti Secondi { { { E E E 9 5 3 N À N À N À = = = ECI NIT ECI NIT ECI NIT +8 +4 +1 D U D U D U 1 1 2 1 2 0 Ecco come il nostro orologio mostra l’ora: ogni fi la 16 16 rappresenta, in formato binario (led acceso = 1; 8 8 led spento = 0) un valo- 4 4 re numerico decimale. Per la rappresentazione 2 2 usiamo due colonne di led per ore, altrettante 1 1 per i minuti e ancora due per i secondi. Sono le 19 25’ 30” RC2, RC3 non sia trascurabi- sari a impostarlo; in questo caso display si spegne per circa tre le, quella dei line-driver, alle parliamo di P1 e P2. Il primo re- secondi e poi presenta il nuovo correnti in gioco, è trascurabile, gola i minuti e il secondo le ore; orario. L’uscita dalla procedura è quindi la differenza di potenziale più esattamente, ogni volta che evidenziata dalla ripresa del- sui diodi è tale da garantire una si preme uno di essi, avanza di l’avanzamento dei secondi. buona luminosità. un’unità il valore corrisponden- L’intero orologio funziona con te. Quindi, ogni pressione di P1 REALIZZAZIONE PRATICA una tensione continua, di valore porta avanti i minuti di un’unità, Bene, giunti a questo punto compreso tra 9 e 15 volt, appli- mentre ogni intervento su P2 fa passiamo alle note costruttive. cata ai contatti + e – PWR; un avanzare le ore di unità per volta; Per realizzare l’orologio binario regolatore integrato (si tratta durante la fase di modifi ca, i bisogna per prima cosa prepara- del classico 7805 in contenitore secondi non avanzano (i led delle re il piccolo circuito stampato a TO-220) provvede a ricavare i due fi le a sinistra non cambiano). doppia faccia sul quale prende- 5 volt che servono alla logica Quando il microcontrollore non ranno posto tutti i componenti; le (microcontrollore ed RTC). rileva più la pressione di alcuno tracce potete trovarle nel nostro dei tasti per 5 secondi, le modifi - sito Internet www.elettronicain. LE IMPOSTAZIONI che fatte vengono memorizzate it, disponibili sotto forma di Come tutti gli orologi, anche il nel modulo RTC e divengono fi le direttamente stampabili in nostro prevede i comandi neces- effettive; lo notate perché il scala 1:1 e quindi più che adatte Tecnicismo e tendenza Strano ma vero, c’è più di un costruttore che realizza orologi binari, persino modelli da polso, dal design avveniristico e accattivante. Certo, non si può dire che siano di immediata leggibilità, però sono senz’altro un modo per distinguersi, per indossare qualcosa che sia insieme utile e originale. Provate a portarne uno al polso e certamente saranno in tanti a chiedervi che cos’è o come funziona. Un consiglio, però: se qualcuno vi do- manda che ora è, diteglielo... non fategli vedere l’orologio, del tipo “guarda tu”. Se non altro, se volete evitare che vi mandi a quel paese... In commercio si trova un po’ di tutto: orologi con semplici ore, minuti e secondi, altri che hanno sette led in più, cioè uno per ogni giorno della settimana, orologi con datario; poi, i vari costruttori si sono sbizzarriti nel trovare forme di rappresentazione sempre più originali: i valori binari possono apparire non solo sotto forma di led in fi la, ma anche di segmenti di varia forma e colori assortiti. Se cercate un modello da polso, date uno sguardo in Internet a queste pagine Web: http://www.tokyofl ash.com/it/ (sito degli orologi Tokyo Flash) oppure http://ledwatch. eu (orologi Logik) o, ancora, http://www.marea.es (Marea). 2288 DDiicceemmbbrree 22000088 // GGeennnnaaiioo 22000099 ~~ EElleettttrroonniiccaa IInn EElleettttrroonniiccaa IInn ~~ DDiicceemmbbrree 22000088 // GGeennnnaaiioo 22000099 2299 [piano di MONTAGGIO] Elenco Componenti: R1: 4,7 kohm U1: 7805 Varie: R2÷R6: 33 ohm U2: PIC16F876A (MF790) - Plug alimentazione C1, C3: 100 nF multistrato U3: ULN2803 - Zoccolo 9+9 C2, C4: 470 µF 16 VL elettrolitico U4: Modulo RTC (FT674M) - Zoccolo 14+14 C5: 15 pF ceramico P1: Microswitch - Strip femmina 2 poli (2 pz.) C6: 15 pF ceramico P2: Microswitch - Strip femmina 3 poli (2 pz.) D1: 1N4007 DISPLAY: Display a matrice 7x5 - Strip femmina 7 poli (2 pz.) Q1: Quarzo 20 MHz basso profilo (TC20-11SRWA) - Circuito stampato alla preparazione delle pellicole a passo 2,54 mm, da due e tre circuito. Per l’alimentazione per la fotoincisione. Ottenuta la contatti (pezzi di strip femmina). potete utilizzare un alimentatore basetta, disponetevi resistenze e Tutti i componenti prendono po- da rete in grado di fornire una condensatori, quindi gli zoccoli sto da un lato, mentre da quello tensione, anche non stabilizzata, per gli integrati; per il modu- opposto dovete mettere il display di valore compreso tra 9 e 15 V e lo RTC dovete prevedere dei a matrice di led, che va montato una corrente continua di circa 60 connettori femmina single-in-line mediante due strip femmina a milliampere.  passo 2,54 mm, da sette contatti ciascuno; ricordate che il pin 1 è, guardando il display da dietro per il MATERIALE con a destra il lato riportante due cave, quello più a destra della fi la in basso (quello a destra della Il firmware di questo progetto può fi la vicina alla sigla stampata sul essere scaricato gratuitamente dal lato inferiore del corpo). Comple- sito della rivista (www.elettronicain. tato il montaggio, consigliamo it). I componenti utilizzati nel circui- di realizzare una mascherina to costano rispettivamente 18,00 1 riportante le scritte ore, minuti e Euro (FT674M), 7,00 Euro (di- secondi, che preveda accanto a splay TC20-11SRWA), 14,00 Euro ogni led il valore corrispondente (MF790, microcontrollore già pro- (1, 2, 4, 8, 16); va bene anche una grammato) e 8,00 Euro (BMK153, lastra di plexiglass trasparente mascherina rossa). colorata di rosso o fumé. L’ideale è il coperchio (codice BMK153 Il materiale va richiesto a: Il display è a matrice di 7x5 led tondi; lo usiamo sdraiato, in modo da visualizzare Futura Elettronica) previsto per Futura Elettronica, Via Adige 11, numeri su sei colonne. Per montarlo usate il display TC20-11SRWA, che è 21013 Gallarate (VA) due strip femmina da 7 contatti l’uno, di colore rosso ed ha le dimen- Tel: 0331-799775 • Fax: 0331-792287 posti dal lato saldature dello stampato. sioni adatte ad ospitare l’intero http://www.futurashop.it 2288 DDiicceemmbbrree 22000088 // GGeennnnaaiioo 22000099 ~~ EElleettttrroonniiccaa IInn EElleettttrroonniiccaa IInn ~~ DDiicceemmbbrree 22000088 // GGeennnnaaiioo 22000099 2299 Audio DAI VOCE AI TUOI PROGETTI di MMAARRCCOO LLAANNDDOONNII CCoonncclluuddiiaammoo llaa ddeessccrriizziioonnee ddeeii nnoossttrrii SSiinntteettiizzzzaattoorrii VVooccaallii ccoonn PPIICC aannaalliizzzzaannddoo iill rreeggiissttrraattoorree ppiiùù sseemmpplliiccee,, iill ssooffttwwaarree ddii ggeessttiioonnee eedd aanncchhee ll’’iinntteerrffaacccciiaa sseerriiaallee nneecceessssaarriiaa ppeerr iill ccoolllleeggaammeennttoo aall PPCC.. Neell ffaasscciiccoolloo 113311 aabbbbiiaammoo iinnttrrooddoottttoo ee iinniizziiaattoo ssuull mmeerrccaattoo;; aabbbbiiaammoo dduunnqquuee ppeennssaattoo ddii rriipprroodduurrrree aa ddeessccrriivveerree uunnaa nnoossttrraa nnuuoovvaa iiddeeaa:: rreeaalliizzzzaa-- llee ffuunnzziioonnii ddii qquueessttii cchhiipp ccoonn ddeeii mmoodduulliinnii sseemmpplliiccii rree,, ccoonn ll’’aaiiuuttoo ddii uunn mmiiccrrooccoonnttrroolllloorree MMiiccrroocchhiipp,, eedd eeccoonnoommiiccii cchhee ssiiccuurraammeennttee ttrroovveerraannnnoo uunn vvaassttoo dei moduli per sintesi vocale (SSppeeeecchh MMoodduullee)) iimmppiieeggoo iinn ttuuttttii ii ddiissppoossiittiivvii eelleettttrroonniiccii ““ppaarrllaannttii””:: ccoommaannddaabbiillii ddaa sseeggnnaallii eelleettttrriiccii oo ppuullssaannttii,, eessaattttaa-- iill ttuuttttoo ffaacceennddoo rriiccoorrssoo aa ccoommppoonneennttii ccoommuunniissssiimmii,, mmeennttee ccoommee ggllii oorrmmaaii ffaammoossii DDAASSTT ee CChhiippCCoorrddeerr mmiiccrrooccoonnttrroolllloorrii MMiiccrroocchhiipp PPIICC ee mmeemmoorriiee II²²CC--BBuuss.. ddeellllaa IISSDD ee ddeellllaa WWiinnbboonndd.. IIll ppeerrcchhéé ddii qquueessttoo pprroo-- DDooppoo aavveerr iinnttrrooddoottttoo,, nneelllloo sstteessssoo ffaasscciiccoolloo,, llaa ggeettttoo èè pprreessttoo ddeettttoo:: ii vveecccchhii cciirrccuuiittii iinntteeggrraattii ((cchhee iinn fifi lloossoofifi aa ddii pprrooggeettttoo ee llaa ssttrruuttttuurraa ddeeii ddiissppoossiittiivvii eedd ooggnnii ccaassoo rriicchhiieeddeevvaannoo uunn cceerrttoo nnuummeerroo ddii ccoommppoo-- aavveerr ddeessccrriittttoo ddeettttaagglliiaattaammeennttee iill pprriimmoo ddeellllaa sseerriiee,, nneennttii eesstteerrnnii)) ssoonnoo sseemmpprree ppiiùù ddiifffifi cciillii ddaa rreeppeerriirree ossia l’SPC01, nel numero 132, è venuto il momento, Elettronica In ~ Dicembre 2008 / Gennaio 2009 31 in questa terza e ultima puntata, una capacità di registrazione di occuparci dell’ultimo dei no- massima di 65 s, campionan- stri moduli: il registratore/lettore do ad 8 ksps (la frequenza di miniatura SPC02. Dapprima ne campionamento dell’SPC02 non vedremo lo schema elettrico, poi è modifi cabile). Dall’altro canto, ne illustreremo le modalità di uti- però, abbiamo integrato nel mo- lizzo; concluderemo poi parlan- dulo un front-end microfonico do della porta seriale, interfaccia ed uno speaker driver: a voi non comune al modulo SPC01 e la cui resterà altro da fare che collegare spiegazione abbiamo rimandato un microfono, uno speaker, tre dalla seconda a questa puntata. pulsanti ed alimentare il circuito Riportiamo per chiarezza d’espo- per cominciare ad utilizzarlo. sizione lo schema a blocchi Tutto questo si può collegare ad dell’SPC02 e le relative caratte- un apposito strip di pin a passo ristiche; notiamo subito che il 2,54 mm che è stato previsto su modulo è più semplice rispetto al un lato del circuito stampato più completo SPC01 già descritto. per consentire il montaggio del L’hardware di questo modulo modulo inserendolo su un altro non è personalizzabile come circuito, quale ad esempio un nell’SPC01, perché è dedicato ad controllore elettronico per un tor- un uso specifi co e non generico nello che debba anche riprodurre come il precedente; tuttavia la un messaggio vocale, un rilevato- struttura e il funzionamento sono re di passaggio con avviso vocale, inevitabilmente affi ni a quelli un promobox o un impianto si del “fratello maggiore”, poiché sicurezza. Fig.1 - Schema a blocchi del Mini Speech Module SPC02. Confi gurazione EEPROM EEPROM e selezione funzioni Fig.1 - Il nostro speech I²C BUS processor digitale consta µC di un microcontrollore Microchip che in registrazione digitalizza LED il segnale microfonico opportunamente filtrato (per evitare distorsioni) e in Anti-alias Low pass ADC PWM fi lter fi lter lettura converte, mediante l’uscita PWM, i dati 4 kHz IN 4 kHz OUT campionati in componente audio, amplificata da un MIC Speaker SPK finale BF integrato (U4). preamp driver MIC il micro, le memorie, gli stadi di SCHEMA ELETTRICO caso: i blocchi funzionali sono fi ltraggio analogici e la struttura Quanti di voi hanno già avuto infatti molto simili tra loro. Il del fi rmware, sono praticamente modo di leggere la puntata rela- modulo SPC02 è infatti una via di identici per i due modelli. tiva al modulo SPC01, noteranno mezzo tra il modulo più comples- In questa confi gurazione minima immediatamente una grande so SPC01 e la relativa demoboard troviamo montate solamente due similitudine tra i due circuiti; SPC-DK . memorie EEPROM, che danno non si tratta, ovviamente di un Partendo dall’ingresso MIC 3322 DDiicceemmbbrree 22000088 // GGeennnnaaiioo 22000099 ~~ EElleettttrroonniiccaa IInn EElleettttrroonniiccaa IInn ~~ DDiicceemmbbrree 22000088 // GGeennnnaaiioo 22000099 3333