Будильник на микроконтроллере avr: схема и программа на языке си с пояснениями

От чего зависит срок службы

Продолжительность эксплуатации источника питания CR2032 не определяется типом электрического оборудования, в котором она используется, а также его мощностью.

Параметры, влияющие на срок службы батареек:

Частота применения брелока. На практике элементы питания быстрее разряжаются при первичной настройке противоугонных систем и комплексов. При высокой интенсивности применения батарейки ресурс эксплуатации заметно снижается. Кроме того, на это влияет и дополнительный функционал, а также возможность управлять штатным электрооборудованием транспортного средства. Быстрее разряжаются батарейки при использовании в пультах, применяющихся для реализации автозапуска двигателя.
Условия применения. Несмотря на способность длительного функционирования аккумулятора при низких температурах, их разряд происходит быстрее, чем в тепле. Поэтому рекомендовано применение в умеренных климатических условиях.

Пользователь Alex Boyko привел краткий видеообзор качественный китайских батареек, заказанных в интернете и имеющих высокий срок службы.

Установка и замена

В коммуникаторах для дистанционного управления автомобильными охранными системами источники питания устанавливаются в свободный отсек за задней крышкой. Для ее демонтажа нужно отсоединить защелку или открутить саморез, в зависимости от модели. После снятия защитной накладки выполняется установка специального элемента заряда с учетом полярности.

В ключах для управления иммобилайзерами, оснащенными кнопками, замена выполняется по-другому:

Брелок разворачивается обратной стороной. Пользователю необходимо найти и отодвинуть пластиковый переключатель, фиксирующий устройство. С помощью этого элемента надо отсоединить металлический наконечник ключа.
Необходимо вставить в паз отвертку с небольшим жалом. Одна половинка корпуса устройства отделяется от другой. Если отвертки нет, можно использовать пилку для ногтей либо монетку.
Затем производится поддевание аккумулятора и его демонтаж из гнезда. Необходимо работать аккуратно, чтобы не повредить контакты.
Выполняется установка нового элемента питания. Все дальнейшие действия осуществляются в обратном порядке. Плюсовой вывод батарейки соединяется с положительным контактом, минусовой — с отрицательным. Корпус пульта собирается.

Признаки разряда

О том, что элемент питания в брелоке для сигнализации выйдет из строя, сообщат следующие признаки:

Индикация потребляемого напряжения на экране пульта. Современные двусторонние устройства оснащаются дисплеем, на котором отображается уровень заряда. Для проверки нужно найти символ батарейки. При сильном разряде индикатор может моргать или гореть красным. Пульт будет подавать соответствующие звуковые импульсы.
Сигнализация стала плохо реагировать на отправку команд, радиус действия антенны снизился. Для передачи импульса водителю приходится близко подходить к автомобилю.
Дисплей станет более тусклым. Возможно, некоторые символы на нем перестанут отображаться.
Если используется запасной брелок, то он может оснащаться световым индикатором. При разряде аккумулятора диод изменит свой цвет с зеленого на красный. Возможно, лампочка начнет светить более тускло. Мерцание элемента может стать учащенным или удлиненным.

В видеоролике канала «TechBench» показан процесс диагностики источников питания класса 2032 с использованием мультиметра.

Чтобы недорого купить подходящий аккумулятор, нужно учитывать следующие критерии:

Величина зарядной емкости устройства. Оптимально, чтобы этот показатель составил не менее 200 мАч.
Значение разряжающего тока, замеряется в А. В зависимости от бренда, на упаковке может указываться только величина сопротивления, без тока разряда. Этот параметр указывает на момент, при котором источник питания достигнет емкости, которая была заявлена изготовителем. Данное значение должно составить около 3 мА.
Отсутствие следов царапин на устройстве. Серьезные повреждения могут стать утечкой электролита.
Внутреннее сопротивление батарейки, этот параметр указывается на упаковке по желанию изготовителя. Зная величину, пользователь сможет просчитать эффективность применения элемента питания при определенном уровне тока. Фактически, это КПД (коэффициент полезного действия) батарейки. Если значение сопротивления аккумулятора будет низким, то работа устройства при высокой нагрузке получится максимально эффективной. Желательно, чтобы этот показатель составил 0 Ом.
Уровень импульсного разряда. Он определяет уровень тока, воздействие которого может привести к разряжению аккумулятора. Оптимально данная величина должна составить не больше 2-4 секунд.
Максимальное значение разрядного тока. Вместо него может указываться сопротивление нагрузки элемента питания. Этот параметр определяет возможность безопасно на протяжении конкретного времени подвергнуть устройство разряду. В течение процесса аккумулятор не должен нагреваться, внутренние структурные элементы — разрушатся, в электролит — испариться или вытечь. Данный показатель составит около 15 мА.
Не рекомендуется приобретение батареек в упаковках, герметичность которых нарушена. Любые повреждения могут быть причиной низкого качества работы аккумулятора и его быстрого разряда.
Популярность и надежность фирмы-изготовителя. На практике проверенные и известные бренды поставляют на рынок более качественный товар.

Колесо Бесслера

Иоганн Бесслер начал свои исследования в сфере вечного движения с простой концепцией, как у колеса Бхаскары: применим вес к колесу с одной стороны, и оно будет постоянно несбалансированным и постоянно двигаться. 12 ноября 1717 года Бесслер запечатал свое изобретение в комнате. Дверь была закрыта, комната охранялась. Когда ее открыли две недели спустя, 3,7-метровое колесо по-прежнему двигалось. Комнату снова запечатали, схему повторили. Открыв дверь в начале января 1718 года, люди обнаружили, что колесо все еще вертится.

Хотя и став знаменитостью после всего этого, Бесслер не распространялся о принципах работы колеса, отмечая только, что оно полагается на грузы, которые поддерживают его несбалансированным. Более того, Бесслер был настолько скрытным, что когда один инженер прокрался поближе взглянуть на творение инженера, Бесслер психанул и уничтожил колесо. Позже инженер сказал, что не заметил ничего подозрительного. Впрочем, он увидел только внешнюю часть колеса, поэтому не мог понять, как оно работает. Даже в те времена идея вечного двигателя встречалась с некоторым цинизмом. Столетиями раньше сам Леонардо да Винчи насмехался над идеей такой машины.

Схема колеса Бесслера. В чем-то он не уступал Леонардо Да Винчи

И все же понятие бесслерова колеса никогда не уходило полностью из поля зрения. В 2014 году уорикширский инженер Джон Коллинз сообщил, что изучал дизайн колеса Бесслера в течение многих лет и был близок к раскрытию его тайны. Однажды Бесслер написал, что уничтожил все доказательства, чертежи и рисунки о принципах работы его колеса, но добавил, что любой, кто будет достаточно умен и сообразителен, сможет понять все наверняка.

Флэш-память и системы хранения данных

Главный недостаток как SRAM, так и DRAM – то, что информация в них пропадает в случае, если им отключить питание. Но, сами понимаете, никогда не отключать питание довольно затруднительно, поэтому всю историю вычислительной техники использовались какие-нибудь системы для постоянного хранения данных – начиная от перфокарт. Большую часть времени в качестве систем постоянного хранения данных использовались магнитные носители – лента или жесткий диск. Жесткие диски – сложные электромеханические системы, которые прошли огромный путь от первого образца IBM размером с небольшой холодильник, до 2.5-дюймовых HDD для ноутбуков. Тем не менее, прогресс в микроэлектронной технологии был быстрее, и сейчас мы с вами наблюдаем процесс практически полного замещения жестких дисков полупроводниковыми SSD. Последним годом денежного роста для рынка HDD был 2012, и сейчас он составляет уже не более трети от рынка флэш-памяти.

Разные поколения жестких дисков.

Ячейка флэш-памяти устроена как МОП-транзистор с двумя затворами, один из которых подключен к схемам управления, а второй – “плавающий”. В обычной ситуации на плавающем затворе нет никакого заряда, и он не влияет на работу схемы, но если подать на управляющий затвор высокое напряжение, то напряженности поля будет достаточно для того, чтобы какое-то количество заряда попало в плавающий затвор, откуда ему потом некуда деться – даже если питание чипа отключено! Собственно, именно так и достигается энергонезависимость флэш-памяти – для изменения ее состояния нужно не низкое напряжение, а высокое.

Структура ячейки флэш-памяти

Чтение из флэш-памяти происходит следующим образом: на сток транзистора подается напряжение, после чего измеряется ток через транзистор. Если ток есть, значит на одном из двух затворов есть напряжение, если тока нет – на обоих затворах ноль.

На практике структура чипов флэш-памяти несколько сложнее, потому что, кроме самого транзистора, есть еще металлизация управляющих линий, и инженерам пришлось пойти на некоторые ухищрения, чтобы уменьшить ее площадь. Изначально типов флэш-памяти было два – NOR Flash и NAND Flash, различающихся как раз способом доступа к ячейкам. Названы они так по подобию соединения ячеек с соответствующими логическими элементами – в NAND последовательно, в NOR параллельно.

Сравнение архитектур NOR Flash и NAND Flash

Чтение из NOR Flash происходит ровно так, как описано выше, и позволяет удобно добраться до любого интересующего нас куска памяти. Чтение из NAND Flash несколько более занятно: для того, чтобы узнать значение интересующего нас бита в последовательно включенном стеке, нужно открыть управляющие затворы всех остальных транзисторов – тогда на состояние выхода будет влиять только интересующий нас бит. Согласитесь, заряжать-разряжать множество управляющих затворов ради того, чтобы узнать значение только одного бита – это как-то чересчур расточительно? Особенно с учетом того, что мы должны открыть управляющие затворы всех транзисторов не только в интересующем нас стеке, но и во всех соседних стеках, подключенных к тем же word line. Именно поэтому на практике NAND Flash читается не побитно, а целыми страницами. Это может показаться неудобным, ведь мы, по сути, делаем нашу память не совсем random-access.

Любые рассуждения на тему того, что лучше – NAND Flash или NOR Flash, неизбежно натыкаются на мнение рынка, сделавшего однозначный выбор: объем рынка NAND – 40-60 миллиардов долларов, а NOR – около четырех. Почему же побеждает менее удобная память? Дело на самом деле не в удобстве или неудобстве, а в целевых приложениях и в стоимости. NOR Flash удобнее и быстрее читается, но очень медленно записывается, зато ячейка NAND Flash в два с лишним раза меньше, что, разумеется, критично в ситуации, когда вам нужно БОЛЬШЕ ПАМЯТИ.

Кроме того, если немного подумать над главным недостатком NAND Flash – чтением только большими кусками, то в обычной вычислительной системе чтение из долгосрочной памяти в любом случае происходит большими кусками – чтобы оптимизировать работу кэш-памяти и минимизировать число кэш-промахов. То есть этот недостаток на самом деле и не недостаток вовсе. Так что по факту единственное настоящее преимущество NOR Flash – быстрота чтения, и ее основные применения – как раз те, где требуется быстрое чтение, но не нужна частая и быстрая запись. Например, прошивки разнообразных embedded девайсов, где NOR Flash активно заменяет другие виды EEPROM.

Можно ли заряжать батарейку

Батарейку нельзя заряжать. Этот элемент питания не предназначен для подобных действий. Несмотря на это многие люди по старинке пытаются их «сварить» в кипятке или слегка приплюснуть молоточком.

Такие изделия несут потенциальную угрозу взрывной разгерметизации элемента. Даже если ничего не случиться и на контактах слегка увеличится напряжение, эффект от подобного воздействия будет очень недолгим.

Оживить батарейку с помощью сетевых зарядных устройств также не получится. При попытке восстановить заряд, пропуская через батарею постоянный ток, можно очень сильно разогреть элемент, что приведет к его разрыву и возгоранию.

Батарейка CR2032

Работа многих миниатюрных гаджетов зависит от электрического тока, но установить обычные пальчиковые батарейки в такие устройства нельзя. Для обеспечения наручных часов, брелков сигнализации или детских игрушек постоянным низковольтным электричеством, в этом случае, наиболее подходят литиевые «таблетки» с выводами расположенными на округлой поверхности.

Если необходимо произвести замену элемента питания, то необходимо приобрести такую же модель батарейки или подобрать аналог, который будет подходить не только по току и напряжению, но и по размеру. В этой статье будут описаны основные технические характеристики батарейки CR2032, рассмотрено в чём разница между элементами наиболее известных фирм, и приведены полные аналоги этого изделия.

Правила эксплуатации и утилизации

В процессе эксплуатации не рекомендуется подвергать элемент питания повышенным нагрузкам. Установка изделия в прибор, который по мощности не соответствует элементу питания этого типа, может привести к плачевным результатам.

Короткие замыкания также могут стать причиной пожара, поэтому в различных самоделках следует следить за качеством пайки.

Переполюсовка также часто приводит к нежелательным последствиям. Если полярность не будет соблюдена, то прибор может полностью оказаться неработоспособным.

Иногда такая ошибка приводит к полному выходу электронного устройства из строя. Когда батарейка полностью израсходует свой заряд, ее необходимо вынуть из отсека и правильно утилизировать

Несмотря на отсутствие законодательной базы в России по утилизацию таких элементов, следует проявлять сознательность и не загрязнять природу опасными веществами. Самый оптимальный вариант утилизации таких изделий – сдать батарейку в магазин, где она была приобретена.

Источник

Технические характеристики

Основные технические параметры важно знать заранее, чтобы, при необходимости, можно было самостоятельно подобрать аналоги. Среди характеристик, которые обязательно необходимо изучить перед осуществлением подобных действий, можно назвать следующие:

Характеристика	Значение
Форма	Таблетка (монетка)
Вид	Литиевая
Упаковка	Фирменный блистер
Диаметр	20 мм
Высота	3,2 мм
Емкость	225 мАч
Номинальное напряжение	3 v
Рабочая температура	от -20 до +60 °С
Срок годности	до 10 лет
Масса	3,1 гр

Срок годности батареи составляет около 10 лет. Благодаря низкому саморазряду такие элементы идеально подходят для установки в устройства, которые используется нечасто.

Описание конструкции микроконтроллерных часов

Как уже было сказано выше, часы имеют шестизначный дисплей, состоящий из двух трехзначных дисплеев T-5631BUY-11, работающий в мультиплексном режиме. Аноды индикаторов сгруппированы по разрядам и переключаются с помощью транзисторов Т1…Т6.

Катоды сгруппированы в сегменты и питаются непосредственно от микроконтроллера IO1 Attmega8. Частота мультиплексирования составляет 100Гц.

Часы контролируется низкочастотным кварцевым резонатором X1 с частотой 32768 Гц. В результате активации бита CKOPT, разрешающего использование внутренних конденсаторов 36пф для кварца, отпадает необходимость в использовании внешних конденсаторов.

В случае возникновении проблем с запуском генератора, можно попробовать подключить 2 конденсатора по 22пф. Для еще большей точности часов можно вообще отключить внутренние конденсаторы (сбросить бит СKOPT) и оставить только внешние.

Пъезоизлучатель REP1 издает звуковой сигнал будильника и сигнализирует о завершении работы таймера. Во время звукового сигнала на выводе 16 (порт PB2) появляется лог.1. Этот сигнал можно использовать для управления какой-либо нагрузкой.

Управление часами производится тремя кнопками — минуты, часы и режим. Кнопки подключены через резисторы, которые защищают порты микроконтроллер Attmega8. Схема питается от источника 5 вольт (7805). Потребление тока в основном зависит от числа активных индикаторов, а так же от степени настройки яркости.

При максимальной яркости ток потребления доходит до 60 мА. Часы снабжены резервной батареей питания. Во время работы от батареи, часы переходят в экономичный режим, при котором дисплей выключен. Так же в этом режиме не активны и кнопки за исключением случая, когда необходимо отключить звуковой сигнал.

Напряжение резервного питания от 3 до 4,5 В. Это может быть одна батарея на 3В, три NiMH или NiCd по 1,2 В или один аккумулятор Li-Pol или Li-Ion (от 3,6 до 3,7 В). Ток потребления от 3В батареи составляет всего лишь 5…12мA. Время автономной работы часов в экономичном режиме от батареи 3В типа CR2032 со стандартной емкостью 200mAh теоретически должно хватить примерно на 2,5 — 3 лет.

Программное обеспечения для микроконтроллера находится в конце статьи. Биты конфигурации необходимо выставить следующим образом:

Достоинства и недостатки

Гальванические литиевые элементы обладают большим количеством преимуществ и некоторыми недостатками. Среди основных плюсов и минусов можно назвать:

Небольшой вес.
Низкий саморазряд.
Высокие значения емкости.
Можно использовать в мощных устройствах.
В литиевом элементе питания практически отсутствует жидкость, поэтому эти элементы устойчивы к значительным температурным перепадам.

Высокую стоимость.
Вероятность взрыва.
Требуют правильной утилизации.
Надо беречь от детей и животных.
Производство и эксплуатации небезопасны для окружающей среды.

Батарейки CR2032 неприхотливы в эксплуатации и даже при длительном простое не могут потечь, поэтому они могут использоваться в отсеках даже очень дорогих электронных устройств.

«Перпетуум-мобиле» Корнелиуса Дреббеля

Самое странное в вечном двигателем Корнелиуса Дреббеля то, что хотя мы и не знаем, как и почему он работал, вы точно видели его чаще, чем думаете

Впервые Дреббель продемонстрировал свою машину в 1604 году и поразил всех, включая английскую королевскую семью. Машина была чем-то вроде хронометра; она никогда не нуждалась в заводке и показывала дату и фазу Луны. Движимая изменениями в температуре или в погоде, машина Дреббеля также использовала термоскоп или барометр, подобно часам Кокса.

Никто не знает, что обеспечивало движение и энергию дреббелевскому устройству, поскольку он говорил об обуздании «огненного духа воздуха», как заправский алхимик. В то время мир по-прежнему мыслил терминологией четырех элементов, и сам Дреббель экспериментировал с серой и селитрой.

Как указано в письме от 1604 года, самое раннее известное представление устройства показало центральный шар, окруженный стеклянной трубкой, заполненной жидкостью. Золотые стрелочки и отметины отслеживали фазы Луны. Другие изображения были более сложными, показывая машину, украшенную мифологическими существами и украшениями в золоте. Perpetuum mobile Дреббеля также появился в некоторых картинах, в частности кистей Альбрехта и Рубенса. На этих картинах странная тороидальная форма машины вообще ничем не напоминает сферу.

Работа Дреббеля привлекла внимание королевских судов по всей Европе, и он гастролировал по континенту в течение некоторого времени. И, как это часто бывает, умер в нищете

Будучи необразованным сыном фермера, он получил покровительство Букингемского дворца, изобрел одну из первых подводных лодок, ближе к старости стал завсегдатаем пабов и в конце концов завязался с несколькими проектами, подпортившими его репутацию.