Horloge à quartz PIC 16F84A / 16F628A

Projet à microcontrôleur PIC 16F84A / 16F628A

Horloge à quartz

1- Présentation
2- Schéma électrique
3- Principe de fonctionnement
4- Liste du matériel
5- Le circuit imprimé
6- Code source du microcontrôleur PIC

1- Présentation

Il s'agit d'une horloge à quartz parfaitement classique, avec un bouton poussoir qui règle les minutes, et un autre les heures.

2- Schéma électrique

Schéma interne du module d'affichage HDSP-B08G :

3- Principe de fonctionnement

Le microcontrôleur PIC utilise une seule source d'interruption (module TMR0 en mode compteur).

Cette interruption est générée toutes les 1/256 seconde exactement (2⁷ =128 périodes du quartz 32,768 kHz).

La routine d'interruption assume la gestion de l'affichage et la gestion des deux boutons poussoir de réglage des heures et minutes.

Le module d'affichage 4 digits est de type HDSP-B08G (Agilent), à commande multiplexée.

Le multiplexage permet de commander les 4 digits avec seulement 7 + 4 = 11 fils (autrement, il faut 7 x 4 = 28 fils).

Cela consiste à alimenter un seul digit à la fois : le premier pendant 1/256 s, le second pendant 1/256 s etc ...

En fait, les digits clignotent (à une fréquence de 64 Hz) mais le phénomène est trop rapide pour l'oeil, ce qui donne l'illusion d'un éclairage continu (c'est le même principe utilisé par l'écran d'un téléviseur ...).

Je vous recommande d'observer le phénomène au ralenti en injectant un signal logique d'environ 1 kHz sur la broche RA4/T0CKI (en ayant au préalable débranché la sortie 4 de la porte NAND).

Le décodeur BCD / 7 segments (74LS47) permet de libérer 3 broches au niveau du microcontrôleur.

En définitive, 12 entrées / sorties (sur 13, ce qui justifie la présence du 74LS47) du PIC 16F84A sont utilisées :

8 sorties pour la commande des 7 segments des afficheurs

+ 1 sortie pour la commande des segments DP (qui clignotent avec une période de 1 seconde)

2 entrées pour les boutons poussoir
1 entrée pour le signal d'horloge de 32768,00 Hz (tolérance de +/- 20 ppm, soit un décalage maximum de +/- 10 minutes par an)

La mise en oscillation du quartz 32,768 kHz est délicate : il faut jouer sur les valeurs de R13, R14, C5 et C6 ...

Pour corser le tout, il arrive que l'oscillateur se désynchronise quand on débranche l'oscilloscope ! (C'est comme la radio ou le téléviseur qui se dérègle si on s'en éloigne). Le condensateur C10 devrait résoudre ce problème.

La porte B associée à R15 et C7 réalise une temporisation d'environ 6 secondes : à la mise sous tension, cela laisse le temps à l'oscillateur de 32,768 kHz de se stabiliser.

4- Liste du matériel

1 programmateur pour flasher le programme du microcontrôleur

1 microcontrôleur PIC 16F84A ou PIC 16F628A
1 74LS47 (décodeur BCD / 7 segments)
1 4011B (quadruple portes NAND CMOS)
1 quartz de 20 MHz ou 4 MHz (valeur non critique, il faut simplement que ce soit beaucoup plus grand que 32,768 kHz)
1 quartz de 32,768 kHz
4 transistors 2N2907 (PNP)
4 résistances 4,7 k 1/4 W
1 résistance 10 M 1/4 W
1 résistance 100 k 1/4 W
1 résistance 1 M 1/4 W
8 résistances de 220 ohms (en réseau)
2 boutons poussoir (ouverts au repos)
1 module d'affichage Agilent HDSP-B08G (anodes communes)
- ou 4 afficheurs 7 segments à anodes communes
2 condensateurs électrochimiques de 10 µF
3 condensateurs de 100 nF (pour le filtrage de chaque boîtier)
4 condensateurs de 22 pF
1 condensateur de 1000 pF (si nécessaire pour stabiliser l'oscillateur à quartz de 32,768 kHz)
1 source d'alimentation continue 5 V

5- Le circuit imprimé (réalisé par Slimane Nait-Kait)
Pour permettre l'alimentation par un adaptateur sur secteur, un pont de diodes et un régulateur de tension 7805 ont été ajoutés.

6- Code source du microcontrôleur PIC

Le code source a été écrit en langage assembleur avec l'environnement de développement gratuit MPLAB IDE de Microchip.