2.2. Обзор литературы, методов, схемных решений

Информация в доступных источниках о проектировании и схемных решениях шахматных часов скудна. Но всё же удалось найти описание цифрового устройства[7].

Найденный вариант шахматных часов основан на использовании часов с будильником. Шахматные часы сделаны на основе часов с будильником и имеют восемь разрядов индикации (2x4). В режиме часов све­тятся четыре правых разряда, а в режимах установки и шах­мат — все восемь.

Имеет много дополнительных функций. Среди имеющихся можно выделить следующие:

• работа в режиме часов с индикацией часов и минут в четырех правых разря­дах;

• работа в режиме часов с будильником;

• ручная установка часов по сигналам точного времени;

• резервное питание;

• выход включения звонка, который мож­но также использовать для включения сильноточной нагрузки;

• работа в режиме шахмат с восьмираз­рядной индикацией;

• общая установка правых и левых шах­мат до значения 129 минут;

• раздельная установка правых и левых шахмат (для дачи «форы»);

• запись во Flash-память 64 значений времени игры;

• выборка из памяти любого записанного значения времени игры;

• звуковая сигнализация окончания вре­мени игры.

Часы построены на микроконтроллере PIC16F84A, имеющем небольшие размеры, малое потребление и хорошие функцио­нальные возможности. Программу нетруд­но перевести на однократно программиру­емые микроконтроллеры, которые имеют прерывания по переполнению таймера (TMR0) и входу.

После инициализации программы вклю­чается предделитель с коэффициентом деления 32 и таймер с коэффициентом деления 256, Таким образом, общий ко­эффициент деления (с учетом машинного цикла, равного 4) составляет

32 х 256 х 4 = 32768,

и таймер будет переполняться каждую се­кунду. По переполнению таймера проис­ходит прерывание работы программы. Все определения нажатых кнопок установки и работы происходят во время прерывания.

После окончания прерывания включается индикация. При этом индикация перегру­жена условиями на выбор разряда мига­ния и установкой запятой, поэтому восемь разрядов индикатора светятся с заметным мерцанием (частота около 30 Гц). В режи­ме часов работает четыре разряда инди­каторов, частота индикации увеличивает­ся до 40 Гц, и мерцания не наблюдается.

Все программы установок заканчивают­ся восстановлением значений регистров после прерывания.

Рис 1. Принципиальная схема часов.

На рис. 1 приведена принципиальная схема часов. Выводы микроконтроллера DD2RBO—RB6 используются для индика­ции сегментов девятиразрядного индика­тораHG1. Во время прерывания выводыRB0—RB3 работают как входы для опроса состояния кнопок установки. ВыводRB7 используется как вход с прерыванием для постоянного считывания положения кноп­ки запуска правых или левых шахмат. На выводахRA0—RA3 появляется двоично-десятичный код для выбора одного из об­щих катодов знакомест индикатораHG1. Этот код преобразуется в позиционный дешифраторомDD1. В индикаторе из девяти знакомест используются четыре пра­вых и четыре левых. ВыводRA3 служит для индикации запятой. На выводеRA4 фор­мируется уровень логического нуля для срабатывания звукового сигнала. Этот вывод можно применить для включения сильноточной нагрузки по сигналу будиль­ника, естественно, используя соответству­ющий узел включения с самоблокировкой. Используемый звуковой излучатель НСМ1206х имеет встроенный генератор с частотой около 2 кГц, поэтому управление им упрощается до подачи напряжения на выводы излучателя.

Светодиоды HL1,HL2 индицируют пе­реключение правых и левых шахмат и ус­танавливаются возле соответствующих групп цифровых индикаторов.

Назначение кнопок управления:

«Старт-стоп» (SA1) — кнопка пуска и останова работы шахмат;

«Режим» (SA2) — кнопка выбора режи­ма работы;

«Разряд» (SA3) — кнопка выбора раз­ряда установки;

«Установка» (SA4) — кнопка установки выбранного значения;

«R-L» (SA5) — кнопка переключения правых-левых шахмат.

Выбор режима установки индицирует­ся запятой в четырех правых разрядах. Выбор разряда индицируется миганием соответствующего разряда с частотой 2...3 Гц. При нажатии кнопок сегменты, к выходам которых подключены кнопки, светятся с меньшей яркостью.

Корпус часов склеен из пластмассы и имеет размеры 70x65x40 мм. Размер кор­пуса определен плоской батареей 3R12. Часы сделаны переносными для возмож­ной игры на скамейке или в дороге. Такие часы в режиме шахмат потребляют ток 23 мА, что хорошо согласуется с емкостью батареи. В режиме резервного питания часы потребляют ток 0,15 мА, поэтому для резервного питания можно применить ми­ниатюрные дисковые элементы. При сраба­тывании будильника в режиме резервного питания потребляемый ток увеличивается до 4,5 мА, поэтому желательно быстрее от­ключить сигнал.

Данный экземпляр шахматных часов является весьма практичным.