JRAELECTRONICA � - Reloj digital como hacer

Descripción:

Reloj digital, utilizando displays de 7 segmentos para mostrar la hora. Cuenta con la opción de editar la hora utilizando botones, y con segundero para mejor visualización.

Características:

Reloj de 12 horas.
Se entra al "modo de edición" al presionar dicho botón.
El segundero se reinicia al entrar al modo edición,
Se aumenta la hora al presionar el botón hora, y los minutos al presionar el botón minuto.
Para salir del modo edición, se presionan el botón de nuevo..

Materiales:

Diagrama de Conexiones

Nota: En el diagrama se omiten las conexiones a tierra y corriente del PIC y el decodificador por simplicidad, puedes ver el diagrama del PIC AQUÍ, y el decodificador AQUÍ, para ver en que pin conectarlos.

Funcionamiento

El microcontrolador PIC es el responsable de todas las funciones del circuito. El circuito proveerá las salidas en binario para poder mostrar los diferentes números en los displays mediante el puerto B.

Ejemplo: Si desearamos mostrar el número 7 en los display, daríamos el valor binario 0111, al puerto B, lo que el decodificador 74LS47 pasaría a las salidas para poder mostrar un 7 en los displays.

De esta forma podemos mostrar el número que deseemos en los displays, pero debido a que las conexiones de los displays están multiplexadas, normalmente se mostraría el mismo número en todos los displays(algo que no nos conviene ya que queremos un reloj). Esto lo arreglará el PIC, prendiendo y apagando los displays en cuestión de segundos para poder dar la apariencia al ojo humano de que no están parpadeando, y muestran diferentes números. Si deseas saber más sobre multiplexación, puedes leer este post que realice con un ejemplo más sencillo.

Obviamente nosotros no queremos mostrar cualquier número en los displays, queremos mostrar la hora, usando un timer. Esto significa que los displays cambiarán con el tiempo, cada uno dependiendo de los demás. Por ejemplo cuando las unidades del segundero lleguen a un número mayor a 10, estos se deben reiniciar a 0, y sumar uno a la decena del segundero. Entonces cuando el segundero llegue a 6 (que serían 60 segundos), se debe reiniciar también, y aumentar 1 a los minutos, y así sucesivamente.

El PIC se encargara de toda esta lógica.

Pero medir los segundos no es tarea fácil, agregando además que tenemos que dar retrasos entre el código para poder visualizar correctamente los displays multiplexados, por esto me fue difícil ajustar el reloj lo más posible a los segundos, ya que no pude determinar cuanto tiempo tarda en ejecutar código, para compensarlo y ajustar el segundero lo mejor posible.

Ahora, el reloj sería inservible si solo se reiniciara al apagarlo y no nos diera la opción de editarlo. Por lo tanto se da la opción de editar las horas y minutos mediante dos push buttons. Al presionar el botán de editar, el reloj se detendrá y se pondrá a las 12:00, reiniciando los segundos a 0. Entonces presionando el botón hora, el PIC detectará el alto voltaje y aumentará en 1 las horas (que pasará a ser la 1, ya que es un reloj de 12 horas). Lo mismo con el botón de minutos.

Al desconectar el circuito, el reloj se reiniciará, y la próxima vez que se conecte estará en las 12 en punto.

Código

 

program reloj
  'Puertos de salida usados para multiplexar los displays
 symbol select6 = PORTB.4
  symbol select5 = PORTB.5
  symbol select4 = PORTB.6
  symbol select3 = PORTB.7
  symbol select2 = PORTA.0
  symbol select1 = PORTA.1
  'Puertos de entrada para editar la hora del reloj
 symbol hora = PORTA.2
  symbol min = PORTA.3
  symbol modificar = PORTA.4
  'Puerto de salida usado para encender un led cuando
 'se edite la hora
 symbol led_editar = PORTA.6
  'Arreglo con numeros binarios para mostrar los numeros
 'en el display
 const numeros as byte[10] = (%00000000, %00000001, %00000010, %00000011, %00000100, %00000101, %00000110, %00000111, %00001000, %00001001)
  'Variables diversas usadas para contar, llevar registro
 'del tiempo, y para control
 dim cont as integer
      digito1 as byte
      digito2 as byte
      digito3 as byte
      digito4 as byte
      digito5 as byte
      digito6 as byte
  dim editando as boolean
 
 'Còdigo que maneja los detalles para realizar
'la multiplexaciòn, apagando y prendiendo los displays
'cada ciertos milisegundos para dar la apariencia
'de que muestran diferentes nùmeros al mismo tiempo
sub procedure display
        PORTB = numeros[digito1]
        select1 = 1
        delay_ms(2)
        PORTB = numeros[digito2]
        select1 = 0
        select2 = 1
        delay_ms(1)
        PORTB = numeros[digito3]
        select2 = 0
        select3 = 1
        delay_ms(2)
        PORTB = numeros[digito4]
        select3 = 0
        select4 = 1
        delay_ms(2)
        PORTB = numeros[digito5]
        select4 = 0
        select5 = 1
        delay_ms(1)
        PORTB = numeros[digito6]
        select5 = 0
        select6 = 1
        delay_ms(2)
        select6 = 0
        INC(cont)
  end sub
  'Còdigo que maneja los detalles de la ediciòn
 'del reloj cuando se presiona el botòn modificar.
 'Nota: El reloj se reinicia a las 12 en punto al
 'editarlo.
 sub procedure editar
    digito5 = 0
    digito6 = 0
    editando = True
    hora = 0
    min = 0
    delay_ms(500)
    'Mientras editando sea True
   'repetir lo siguiente
   while editando
       'Si se presiona el botòn del puerto A.2(definido como 'hora')
      'incrementar la hora, y realizar los càlculos para modificar el reloj
       if hora = 1 then
           hora = 0
           digito2 = digito2 + 1
           if digito2 > 9 then
              digito2 = 0
              digito1 = digito1 + 1
           end if
           if (digito2 = 3) and (digito1 = 1) then
              digito1 = 0
              digito2 = 1
           end if
           delay_ms(100)
        end if
        'Si se presiona el botòn del puerto A.3(definido como 'min')
       'incrementar la hora, y realizar los càlculos para modificar el reloj
       if min = 1 then
           min = 0
           digito4 = digito4 + 1
           if digito4 > 9 then
               digito4 = 0
               digito3 = digito3 + 1
               if digito3 > 5 then
                  digito3 = 0
               end if
           end if
           delay_ms(100)
        end if
        'Si se presiona el botòn del puerto A.4(definido como 'modificar')
       'salir de la ediciòn de la hora, y volver al reloj
       if modificar = 1 then
           modificar = 0
           editando = False
        end if
        display
    wend
  end sub
 
main:
  'Inicializaciòn de algunas variables
 'y configuraciòn del PIC
 'Apagamos todos los comparadores
 'para poder utilizar el puerto A como
 'entrada
 CMCON = 0x07
  'Definimos todo B como salida
 TRISB = %00000000
  'Definimos entradas y salidas del puerto A
 TRISA = %00011100
  'Inicializaciòn de variables
 'Nota: El reloj inicia a las 12 en punto al
 'encenderse
 digito1 = 1 'Decenas de la hora
 digito2 = 2 'Unidades de la hora
 digito3 = 0 'Decenas de los minutos
 digito4 = 0 'Unidades de los minutos
 digito5 = 0 'Decenas de los segundos
 digito6 = 0 'Unidades de los segundos
 select1 = 0 'Control del display 1
 select2 = 0 'Control del display 2
 select3 = 0 'Control del display 3
 select4 = 0 'Control del display 4
 select5 = 0 'Control del display 5
 select6 = 0 'Control del display 6
 hora = 0
  min = 0
  cont = 0
  'Damos la salida 1 al puerto del led(A.6)
 'NOTA: POR LA CONEXIÒN DE DICHO LED, 0 ES ENCENDIDO, 1 ES APAGADO, ES DECIR
 'SE INVIERTE
 led_editar = 1
  'Ciclo infinito donde se realizan las operaciones
 'del reloj
 while TRUE
    display
    'Si se presiona el botòn de modificar, encendemos el led que avisa que se
   'està editando la hora, y nos movemos al còdigo de editar.
   if modificar = 1 then
      modificar = 0
      led_editar = 0
      editar
      led_editar = 1
      cont = 50
      delay_ms(500)
    end if
    if cont = 50 then
      cont = 0
      'Operaciones del reloj, que se encargan de saber que digitos incrementar
     'cuando otros exceden el limite. Nota: Es un reloj de 12 horas.
     digito6 = digito6 + 1
      if digito6 > 9 then
         digito6 = 0
         digito5 = digito5 + 1
         if digito5 > 5 then
           digito5 = 0
           digito4 = digito4 + 1
           if digito4 > 9 then
             digito4 = 0
             digito3 = digito3 + 1
             if digito3 > 5 then
               digito3 = 0
               digito2 = digito2 + 1
               if digito2 > 9 then
                 digito2 = 0
                 digito1 = digito1 + 1
               end if
               if (digito2 = 3) and (digito1 = 1) then
                 digito1 = 0
                 digito2 = 1
               end if
             end if
          end if
         end if
      end if
    end if
  wend
 
end.

Pruebas

Las siguientes pruebas fueron hechas poniendo a funcionar el reloj, al mismo tiempo que el reloj de una computadora. Cabe destacar que estas pruebas no son perfectas, ya que existe el error humano de si en realidad empezaron los dos relojes al mismo tiempo(cosa que obviamente no sucedió). En la primera medición, hubo un total de 9 segundos de retraso en 1 hora, lo cual no es nada eficiente, y no sería aceptable en un reloj. En la segunda medición, después de algunas modificaciones a la programación del PIC, el retraso se redujo a poco menos de 1 segundo por hora, lo que sigue siendo ineficiente, pero fue lo más preciso a lo que pude llegar, sin utilizar un oscilador externo.

Medición 1		Medición 2
Hora	Retraso	Hora	Retraso
01:05	Ninguno	5:49	Ninguno
01:11	1 Segundo	6:07	Ninguno
01:14	1 Segundo	6:11	Ninguno
01:16	2 Segundos	6:15	Ninguno
01:20	2 Segundos	6:18	Ninguno
01:25	3 Segundos	6:23	Ninguno
01:35	4 Segundos	6:26	Ninguno
01:44	6 Segundos	6:31	Ninguno
01:52	7 Segundos	6:35	Ninguno
2:05	9 Segundos	6:42	Casi un segundo

Fotos del Circuito:

Reloj digital como hacer

Proyecto PIC - Reloj Digital