3-58 - Elektor März 1982

Der autonome Schalt computer

Die DCF-Computer-Schaltuhr aus dem September-Heft 1981 hat soviele Nachbauer gefunden, daß wir inzwischen annehmen: JederElektor-Leser weiß, was die Stunde geschlagen hat! Da man allesimmer noch etwas besser, oder zumindest anders machen kann, habenwir uns die Schaltuhr noch einmal "vorgenommen". Viele Leserempfanden nämlich gerade die Schaltuhr-Funktion als so nützlich, daßsie auf den Empfänger auch aus Kostengründen gerne verzichtenwürden. Die Schaltuhr ohne Empfänger enthält immerhin eineQuarzzeitbasis, eine Datumsprogrammierung bis zum Jahr 2099 undvier voneinander unabhängige Ausgänge. Was will man mehr?

Die DCF-Computer-Schaltuhr hat zwei-fellos ihre Qualitäten: Sie zeigt immerdie richtige, offizielle Zeit an. Fällt dieNetzspannung aus, dann stellt sich dieUhr selbst wieder auf die aktuelle Zeitein. Außerdem enthält das Steuer-programm die Möglichkeit, vier Aus-gänge unabhängig voneinander schaltenzu können. Genauer als mit Hilfe deskodierten Zeitsignals vom Langweilen-sender DCF 77 in Mainflingen läßt sicheine Uhr sicherlich nicht stellen! Unddie Verwendung als Schaltuhr istschließlich ein Feature, das viele Leserdazu veranlaßt hat, die Uhr nach zu-bauen. Ohne den Empfänger und ohnedas Programm im EPROM funktioniertdie Uhr allerdings nicht.Glücklicherweise läßt sich ein "Umbau"der Uhr leicht softwaremäßig realisieren.Auf jeden Fall ist eine Möglichkeit vor-zusehen, die Uhrzeit und das Datum"von Hand" einstellen zu können. DieseProgrammä nderung erfordert allerdingsPlatz im Speicher, der vorher nicht zurVerfügung stand. Die DCF-Signal-Deko-dierung wird selbstverständlich nicht

mehr benötigt. Außerdem fällt dieASCII-Ausgaberoutine dem Platzbedarlzum Opfer. Auf diese Weiseläßt sich dasgeänderte Programm im EPROMunter-bringen. Alle weiteren Funktionen derSchaltuhr bleiben erhalten. Die""Schal-tung der Uhr wird nicht geändert. Manbraucht nur einen Schalter hinzufügen.Aber dazu später mehr.Noch ein Wortzur Sprachregelung:DieVeränderung des Programms bedeutetnatürlich, daß die drei Buchstaben"DCF" im Titel entfallen können. Eshandelt sich ja nun um eine vom DCF-Signal unabhängige Schaltuhr mitDatum, das bis zum Jahr 2099 vorpro-grammiert ist. Die Genauigkeit der Uhrhängt vom vorhandenen Quarzgeneratorab. Es gab auch einige Leser, die gernedas vollständige Listing des Original-Programms gehabt hätten, um es even-tuell ihren Wünschen und/oder ihremMikroprozessor-System anpassen zukönnen. Wir drucken hier das um dieumfangreichen Kommentare gekürzteProgrammlisting ab. Die stattdesseneingefügten Kurzkommentare sollten

DCF-Computer-Schaltuhr ohne DCF

jedem geübten Hobby-Programmiererreichen, um nach einiger Denk- undPuzzle-Arbeit sein eigenes Programm zu"stricken". Das Programm wird nur inForm der Änderungen, aber auch mitKurzkommentar angegeben. Das voll-ständige Listing des Original-Programmsfür die DCF-Computer-Schaltuhr kannman über den Elektor-Kopien-Serviceerhalten. Das neue Programm wurde inden Elektor-Software-Serviceaufgenom-men.

Die ÄnderungenIm "alten" Programm war ein Teil fürdie Dekodierung des Zeitsignals vomEmpfänger reserviert. Im Oktober-Heft1980 steht im Artikel "Normalzeit-Empfänger für DCF77" alles, was manzu dieser offiziellen Zeit wissen muß.Eine normale Schaltuhr braucht diesenTeil der Software natürlich nicht, da sieohne Empfängerarbeitet. Der freie Spei-cherplatz wird für einen Programmteilverwendet, der die Einstellung von Zeitund Datum über dievorhandenen Tastenermöglicht. Der Kalender der Schaltuhrbraucht bis zum Jahr 2099 (einschließ-lich!) nicht korrigiert werden. DasProgramm beinhaltet übrigens auch dierichtige Wahl der Schaltjahre. Leider istdas neue Programm so lang, daß auchdie ASCII.Datenausgabe entfallen muß.Die Anschlüsse PBO... PB6 sind alsoohne Funktion.Bild 1 zeigt die notwendige Hardware-"Änderung". Viel ist es nicht: ein Taster,der anstelle des Empfängers an PA7 an-geschlossen wird. Betätigt man diesenTaster, schließt also PA7 gegen Massekurz, dann wird die Zeiteingabe-Routineim Programm aktiviert.Die Bedienung ist einfach. Nach Ein-schalten der Netzspannung beginnt dieUhr ab Eins (00.00.01) zu laufen. WirdSA gedrückt, dann stoppt die Uhr, unddie Wochentag-LED blinkt. Mittels S3(» kann man nun den richtigenWochentag einstellen. Danach wird dieTaste S6 (CURSOR) gedrückt, und dieStunden im Display blinken. Mittels S3(» kann man die richtigen Zahlen ein-stellen. Die gleiche Prozedur gilt ebensofür die Einstellung der Minuten undSekunden. Ist die gewünschte Uhrzeiteingestellt, dann schaltet ein weitererDruck auf S3 auf Datum-Eingabe. Einbeliebiges Datum (oder bei der erstenInbetriebnahme: 00.00.00) erscheintauf dem Display, das auf die gleicheWeise wie die Uhrzeit (in der Reihe-folge: Tag, Monat,Jahr) eingestelltwird.Man muß nun darauf achten, daß nichtversehentlich ein falsches Datum, alsobeispielsweise 31.04.1982, eingegebenwird, sonst könnte die Uhr "verrücktspielen". Nachdem auch das Datum ein-gestellt ist, schaltet ein erneuter Druckauf S3 wieder auf die Uhrzeit-Anzeigeum. Die Uhr wird jetzt auf ein Zeit-zeichen von Radio oder Fernsehen mit-tels S2 (MODE) in Gang gesetzt. Nochein Tip: Beim Stellen der Zeit und desDatums muß man berücksichtigen, daß

DCF-Computer-Schaltuhr ohne DCF

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Bild 1. Ein einziger Schalterl Das ist die notwendige Hardware-Änderung für den Betrieb derDCF-Uhr als Nur-Schaltuhr.

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keit der Uhr von der Quarzzeitbasis desMikroprozessors ab. Eine Korrekturdurch Vergleich mit einer sehr genauenZeit ist durch Verstellung von C2 mög-lich.

Die SchaltausgängeIn den meisten Fällen möchte manmittels der Ausgänge TO . . . T3 Geräteans Netz schalten oder vom Netz tren-nen. Für jeden der vier Ausgängeist alsoeine Schaltstufe notwendig, die einRelais mit entsprechender Belastbarkeitsteuert. Auf diese Weise erreicht maneine galvanische Trennung der Schalt-uhr-Ausgänge vom Netz. Bild 2 zeigteine solche einfache Schaltstufe. Übereinen Widerstand wird der Transistorauf oder zu gesteuert. Das Relaisliegt inder Kollektorleitung des Transistors.Beim angegebenen Transistortyp darfder Spulenstrom des Relaisnicht größerals 100 mA sein. Wählt man ein 12-V-Relais, dann kann es direkt an dieunstabilisierte Betriebsspannung derSchaltuhr gelegt werden (an C9).Man kann selbstverständlich auch einsogenanntes elektronisches Relaisan dieAusgänge legen. Dabei handelt es sichum eine Triac-Schaltstufe, die von einemOptokoppler angesteuert wird. DieseMöglichkeit ist im allgemeinenteurer.

Das Original-ProgrammIn Tabelle1 ist dasProgrammder DCF-

diese Prozedur einige Zeit in Anspruch 2 Ubnimmt.Also- mit der "SteIlerei"etwasvor dem zu erwartenden Zeitzeichen

'N@01 --(1beginnen! Möchte man die Uhr nach-oder vor- oder ganz einfach wieder ver-stellen, dann kann das auf die gleicheWeise wie zuvor beschrieben geschehen. TOZuerst wird SA gedrückt, dann S3 und T1so weiter. Eine Betätigung von SA hat T2nur dann Wirkung, wenn die Uhr läuft.

T3

Während des Stellens bleibt diese Tastewirkungslos. Bild2. Eine Schaltstufezur Relais-Ansteue-Wie schon erwähnt, hängt die Genauig- rung durch die Ausgänge TO . . .T3.

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3-60 - Elektor März 1982 DCF-Computer-Schaltuhr ohne DCF

Computer-Schaltuhr aufgelistet. AusPlatzgründen war es nicht möglich, auchdie Kommentare mit aufzuführen. Statt-dessen möchten wir im folgenden einigeProgrammteile erläutern.INITS (0000): Hier beginnt das Pro-gramm nach dem Einschalten. In dieserPhase werden alle Arbeitsspeicher inSeite Null mit der richtigen Informationgeladen. Außerdem werden alle Schalt-zeiten auf Null gesetzt und die 1/0definiert. Auch der Stack-Pointer wirdauf den richtigen Platz gesetzt: Schließ-lich erfolgt ein Break-Befehl, der dasProgramm in die IRO-Routine springenläßt. Ist diese Routine ein Mal durch-laufen, dann wird die Zeit um eineSekunde weitergestellt. Außerdem sorgtdie Routine nachts um OO.OOUhrfür dieFortschaltung des Datums.DC FCLK (0837): Das Eingangssignal(PA7) wird abgefragt. Entdeckt derProzessor einen Impuls, dann mißt erdie Dauer. Diese Messung geschieht mit-tels der Display-Routine. Während derImpulsdauer wird gezählt, wie oft dieDisplay-Routine (Dauer = 5 ms) durch-laufen wurde. Nachdem auf diese Weisedie Impulsdauer festgestellt wurde, fährtdas Programm mit DECODE fort. Indiesem Programmteil wird untersucht,ob der empfangene Impuls eine '.,.'(t ;;;. 150 ms). eine "0" (50 ms ~ t <150 ms) oder ungültig (t < 50 ms) ist.Im letzten Fall springt das Programm

nach RESET. Eine "0" oder eine "1"wird im Arbeitsspeicher abgelegt. Außer-dem stellt der Programmteil DECODEdie Parität der eintreffenden Daten und,ob das zwanzigste Sekundenbjt eine "1"ist, fest. Stimmt etwas nicht, dann er-folgt der Sprung nach RESET.Trifft kein Impuls ein, dann springt dasProgramm nach ONEMIN, um festzu-stellen, ob es sich vielleicht um die

.59. Sekunde handelt. Ist das der Fall,dann vergleicht der Prozessor den zuvorempfangenen Minutenzyklus (Zeit undDatum) mit dem neuen. Beträgt derUnterschied zwischen beiden tatsächlicheine Minute, dann wird die Uhr gestellt(synchronisiert) .DISPLAY (093C): Diese Routine dauert5 ms und transportiert die Daten derZeit- oder Datum-Puffer (abhängig da-von, ob die DATE-Taste betätigt wurde)in die 0 isplay-Puffer und von dort aufdas Display. Außerdem werden vondieser Routine elie Tasten abgefragt.ZEROSU (0989): Diese Routine sorgtdafür, daß überflüssige Nullen der Stun-den, der Tage und der Monate auf demDisplay unterdrückt werden.KLOK (0993): Eine Zeit- und Kalender-Routine. Jedes Mal, wenn ein Sprung indiese Routine erfolgt, wird die Zeit umeine Sekunde erhöht (und, falls notwen-dig, das Datum angepaßt). Der Kalendergilt bis einschließlich 2099.IRO (0A 16): Diese Routine erzeugt Se-

kunden impulse, die dafür sorgen, daßgenau nach einer Sekunde in die KLOK-Routine gesprungen wird.TIMOUT (0A58): Die aktuelle Zeit wirdhier mit den vorgewählten Schaltzeitenverglichen. Abhängig vom Ergebnis wer-den die Schaltausgänge TO . . . T3 auf"0" oder "1" gesetzt.ASCIIO (0AE9): Diese Routine sorgtdafür, daß die Zeit- und Datum-Informa-tion jede Sekunde im ASCII-Kode anPB0 . . . PB6 erscheint. Jeder Daten-Ausgabe geht 110XXXX voraus (XXXXentspricht dem ASCII-Zeichen).TIM ER (0B99): Dieser Programmteilwird beim Drücken der MODE-Tasteangewählt. Hier wird festgestellt, welcheTaste man nach der MODE-Taste betä-tigt.CLEAR (0BC9): Alle Schaltzeiten desauf dem Display angezeigten Ausgangs,die auf die aktuelle Zeit folgen, werdengelöscht. Gleichzeitig damit wird dasT ag-Register dieses Ausgangs gelöscht.Das Programm meldet sich automatischmit der ersten Zeile des folgendenSchalt-Ausgangs zurück.KLKSWT (0C05): Hier wird kontrol-liert, ob zwei aufeinanderfolgendeSchaltzeiten eines Ausgangs zeitlich inrichtiger Reihenfolge liegen. Beim letz-ten Ausgang erfolgt diese Kontrolle auchfür die Reihenfolge der Tage. Ein Fehlerwird durch das Wort ERROR im Displayangezeigt. Unmittelbar darauf folgt die

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DCF-Computer-Schaltuhrohne DCF

erste Zei,le des Schaltausgangs, in demder Fehler steckt. Gibt es keinen Fehler,dann springt das Programm aus derSchaltzeit-Routine in die DCF-Zeit-Routine zurück.PROGR (0CAF): Mit Hilfe dieses Pro-grammteils ist es möglich die auf demDisplay angezajgten Daten (Stunden,Minuten und Schaltausgang) zu ändern.Die Stelle, die man ändern kann, bli:1ktetwas heller als die restliche Anzeige.Für die ersten drei Ausgängen gilt, daßdie Tage (oder der Tag) nur zu Beginndes Stellvorgangs gewählt werdendürfen. Nur dafür gelten die anschlie-ßend eingestellten Schaltzeiten. Beimletzten Ausgang kann man jeder Schalt-zeit einen eigenen Tag zuordnen.DAYCH (0D96): Hiermit können dieTage geändert werden. Zu Beginn derRoutine wird das Tag-Display kurzinvertiert, um anzugeben, daß sich derCursor darin befindet. Durch Betätigungder >-Taste gibt man an, daß andereSchalttage eingegeben werden sollen.Der folgende zu programmierende Tagwird in diesem Fall durch eine blinken-de LED angezeigt. Beim Verlassen derDAYCH-Routine wird der Cursor auto-matisch auf die erste Stelle im Displaygesetzt.CNTA (0E44): Diese Routine erhöht dieZeilerinummer eines Ausgangs um Eins,worauf (abhängig vom Ausgang- undZeilen-Zähler) die entsprechenden Daten

in die Display-Puffer transportiert wer-den. Sind die Daten der letzten Zeilein die Display-Puffer gebracht, dannwird beim folgenden Mal der Zeilen-Zähler zurückgesetzt und die Ausgangs-Nummer automatisch erhöht. Anschlie-ßend werden die Daten der neuen Zeilein die Display-Puffer transportiert.PUSHDA (0EE6): Die Daten werdenvon den Display-Puffern zu den Spei-cherregistern transportiert. Die Wahl derrichtigen Speicherregister erfolgt mitHilfe des Zeilen- und des Ausgangs-Zählers.KONTKT (0F4D): Diese Routine veran-laßt die vom Cursor angewählte Stelleim Display heller zu blinken als dieübrigen. Gleichzeitig kann man vonhier aus die Programmier-Routine wie-der verlassen und ins Hauptprogrammzurückkehren.PIEKDP (0F97): Hiermit werden dieTag-LEDs während des Aufleuchtensfür ein Achtel der Gesamtzeit invertiert.DAYKNP (0FB6): Dieser Programmteilsorgt dafür, daß die Tage, die bereitsprogrammiert wurden, weiter aufleuch-ten, während die zu programmierendeTag-LED blinkt.NMI (0FD5): Prüft die EPROM-Adres-sierung.LOOKUP (0FDB): Hexadezimal-nach-7-Segment-Umsetzung.DTABLE(0FEA): Umsetzung vonWochentag-Nummer nach LED-Anzeige.

Elektor März 1982 - 3-61

TABLE (0FF3): Umsetzung von "Vier-telstunden-Kode" (00, 01, 02 und 03)nach Zeit (00, 15,30 und 45 Minuten).

Die Änderung des ProgrammsIn Tabelle 2 ist der geänderte Teil desProgramms für die Verwendung derDCF- als Schaltuhr aufgelistet. Auchdazu geben wir im folgenden einigeErläuterungen.INITS (0800):gegenüber demverändert.TINPUT (0837): In dieser Routine wirddie Zeit "aufbewahrt", wenn eine derTasten (S1... S7) gedrückt ist. WirdSA betätigt, dann kommt man in dieTI MIN-Routine. Dort wird zunächst derIRG-Befehl unwirksam gemacht, so daßdie Zeit "stehenbleibt".TIM IN (0847): Hiermit ist es möglich,Zeit und Datum mittels der Tasten ein-zugeben. Ist das geschehen, kann manmit der MODE-Taste nach MAIN gelan-gen. Dadurch wird ein Break-Befehlgegeben, der die Zeit "weiterlaufen"läßt.

Die Funktion bleibtOriginal-Programm un-

Zugegeben: die Kommentare sind hieretwas mager ausgefallen. Doch die"Spezialisten" werden wissen, worumes geht. Und die meisten Hobbyistenwerden sich dafür interessieren,daß ihreSchaltuhr überhaupt so läuft, wie siesich das vorstellen. ...

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Tabelle 1. ,Das Listing für die DCF-Computer-Schaltuhr. Jeder nicht Tabelle 2. Die Änderungen im Original-Programm. Sie sorgen dafür,genannte Speicherplatz dient als Arbeitsspeicher (und Stack, daß man die Uhr auch softwaremäßig als Nur-Schaltuhr verwenden006A . . . 007F). kann.