Разработка принципиальной схемы любого радиоэлектронного устройства начинается с анализа структурной схемы. Структурная схема часов, разработанная ранее, приведена на рисунке 1.
Рисунок 1. Структурная схема часов
Анализируя структурную схему часов, можно выделить часть схемы, которая может быть выполнена с применением микроконтроллера. Это, несомненно, делители частоты, счётчик временных интервалов, схема установки внутреннего состояния счётчика временных интервалов и дешифратор. Для реализации полной схемы часов микроконтроллер придётся дополнить кварцевым резонатором, кнопками и светодиодными индикаторами.
Из блока индикации только дешифратор можно реализовать программно. Светодиодные индикаторы естественно должны быть подключены к выводам микроконтроллера.
Так как у микроконтроллера есть четыре восьмиразрядных параллельных порта, то к ним можно подключить четыре семисегментных светодиодных индикатора. Четырёх индикаторов достаточно для отображения информации о текущем времени. Это десятки и единицы минут и десятки и единицы секунд.
После подключения этих индикаторов остаются свободными четыре одиночных вывода параллельных портов. Эти выводы можно использовать для подключения трёх кнопок блока коррекции. Трёх кнопок будет вполне достаточно. Это кнопки коррекции часов, минут и установки счётчика секунд в нулевое состояние.
Особенность разработки микропроцессорных устройств заключается в том, что большая часть схемы является стандартизованной. Как и любая микросхема, микроконтроллер требует подключения питания. Однако в состав микроконтроллера входит генератор, поэтому микроконтроллер является источником помех. Для подавления помех по цепям питания обязательно нужно поставить конденсатор. В качестве индуктивности этого фильтра обычно используется паразитная индуктивность проводника, по которому подводится питание. Конденсатор нужно использовать высокочастотный и располагать его как можно ближе к выводам микросхемы.
Следующей важной частью схемы включения микроконтроллера является задающий генератор. Обычно в справочных данных на микросхему приводится типовая схема включения генератора. Однако при отладке схемы могут возникнуть трудности запуска генератора. Например, генератор может не запускаться при пониженных температурах. В этом случае типовая схема может быть изменена в соответствии с общими принципами разработки генераторов.
Для правильной работы микроконтроллера при включении питания необходимо осуществить сброс микросхемы. В типовых схемах подключения микроконтроллеров обычно в качестве схемы сброса при включении питания используется конденсатор номиналом 1 мкф. Однако при плавном нарастании напряжения питания напряжения на выходе конденсатора может оказаться недостаточно для надёжного сброса микроконтроллера.
Для надёжного запуска часов при включении питания дополним схему специальной микросхемой супервизора питания, которая обеспечит сброс микроконтроллера при уменьшении напряжения питания ниже допустимого уровня.
Рисунок 2. Принципиальная схема подключения микроконтроллера.
Получившаяся принципиальная схема часов на микроконтроллере приведена на рисунке 3.
Рисунок 3. Принципиальная схема часов
