5) El microcontrolador (uC) a utilizar. Reloj Retro ZM1022

                    El microcontrolador (uC) a utilizar para ejecutar las funciones de este Reloj, será un uC de rango medio de la marca MicroChip cuyas características generales pueden verse aquí:

MicroChip Mid-Range 8 bits MCU

Esta familia de uCs de tecnología RISC (*) avanzada y de alta performance, serían de ciencia ficción en las épocas de los tubos Nixie. De la gran versatilidad y funciones disponibles en estos dispositivos, se usarán solo algunas básicas en este diseño, y de la gran variedad de controladores disponibles en la familia, seguramente cualquiera de ellos cumplirá con creces las funciones requeridas en este proyecto.

Los únicos requerimientos a tener en cuenta en el dispositivo es la cantidad de entradas/salidas (pines o patas) de control necesarias que acuerdo al hardware externo que ya se analizó deberá controlar, y además su compatibilidad eléctrica con la antigua lógica TTL. 

Dentro de esta gran familia de dispositivos, elegiremos el rango 16FXXXX  y dentro de este , el 16F628, que es un uC de 8 bits de rango medio cuyas características se resumen aquí:

Fig. 5.1  Resumen de características del uC 16F628

Criterio de asignación de entradas/salidas (pines)

En este caso el uC posee dos puertas de entradas/salidas de 8 bits (RA y RB) que cumplen con los requerimientos de diseño. Aquí ya vemos un diagrama ya más completo que explicaré a continuación:

Fig. 5.2  Asignación de puertas del uC y parte del hardware externo

De las múltiples funciones que pueden configurar en los pines (patas) del uC,  la gran mayoría serán usadas como salidas para generar las señales  para los circuitos TTL de control de los tubos Nixie ya vistos. Para esto pueden plantearse distintos diseños y asignaciones de pines. El criterio de asignación aquí adoptado será  el siguiente:

       Puerta A (RA0-RA7)
       Pin       Nombre     Función
       RA0     A                 A B C D   Serán las cuatro señales ABCD que como se vio, 
       RA1     B                 se almacenarán en BCD en los Lachts 
       RA2     C                 para indicar el dígito decodificado 
       RA3     D                 y mostrado en los tubos Nixie.
       RA4     LIS             Led Indicador de Segundos, parpadeará con frecuencia 1 Seg.
       RA5     Reset          Reset o reinicio del controlador
       RA6     Osc1           Conexiones del cristal de cuarzo de 4 MHz generador 
       RA7     Osc2           de sincronismo ó base de tiempo del Reloj

       Puerta B (RB0-RB7)
       Pin       Nombre     Función
       RB0     E1               E1 E2 E3 E4 E5
       RB1     E2               Señales de pulso que almacenan las combinaciones de ABCD
       RB2     E3              en los respectivos Lachts para indicar el dígito mostrado
       RB3     E4              en los tubos Nixie como ya se explicó.
       RB4     E5             
       RB5     HD            Señal de control del dígito de Decenas de Horas (HD) 
       RB6     SM            Entrada de seteo o ajuste de minutos
       RB7     SH             Entrada de seteo o ajuste de horas



Como se ve, se usará un cristal de cuarzo de 4 MHz para generar toda la temporización del Reloj y sincronismo (clock) del uC.

Para obtener la temporización de 1 Segundo (1 Hz) a partir de la frecuencia del cristal de 4 MHz se utilizarán divisores internos del uC (TIMER1) . La frecuencia generada de 1 Hz se mostrará en el Led indicador de 1 Seg. conectado a la salida RA4 (señal LIS, Led Indicador de Segundos)

También se dispone el circuito con el transistor BC547 que controla el relé visto en la Fig. 3.4 que enciende el dígito "1" de Decenas de Horas como ya se explicó, y será controlado su encendido con el pin RB5 (HD, Decenas de Hora)

Por último se agregan en este diagrama los dos pulsadores o interruptores que permiten el ajuste de Horas y Minutos que se indican como SH y SM

Back Light o Luz de Fondo

Para mejorar la presentación de este Reloj Retro Vintage ZM1022 tal como ya se ve  en los videos incluidos en los pie de página, se dispondrá de iluminación de fondo de distintos colores que iluminará los tubos Nixie resaltando su imagen. 
En este diseño, la luz de fondo será provista por LEDs RGB de tres colores y sus mezclas de tonos. Cada tubo Nixie tendrá un LED RGB que ilumina su base y ampolla de vidrio y será controlado por el siguiente circuito:

Fig. 5.3  Circuito de control de luz de fondo (Back Light)

                                          

Esta iluminación de fondo será controlada por las señales A, B y C  (RA0, RA1 y RA2) de acuerdo a la siguiente tabla:

              C(azul)  B(verde)  A(rojo)       Color Back Light
                   0            0              0              Apagado
                   0            0              1              Rojo
                   0            1              0              Verde
                   0            1              1              Amarillo
                   1            0              0              Azul
                   1            0              1              Lila
                   1            1              0              Magenta
                   1            1              1              Blanco

Las señales ABC son las mismas del grupo ABCD del diagrama en bloques y gráfico de las Fig. 4.6 y 4.7 , y como se dijo allí, tendrían un uso adicional además del allí explicado, y ese uso adicional será este, el control de la luz de fondo del Reloj.

Como se ve en el gráfico 4.7, la secuencia de almacenamiento de códigos de dígitos en los Latches dura un tiempo del orden de 1 milisegundo o menos, y luego las señales ABCD quedan en reposo por los 999 milisegundos restantes del segundo corriente. 

Entonces en el arranque de estos 999 mS, las señales ABC no se conservarán en reposo sino que se dispondrán en el código RGB del color de fondo según  la tabla de colores vista.

Este código de color RGB será controlado y se almacenará en un registro dedicado del  uC que se actualizará una vez por minuto, haciendo que la luz de fondo cambie en cada minuto. Entonces cada 60 segundos un color  de fondo distinto iluminará el Reloj como puede verse en los videos del pie.

(*) RISC (Reduced Intrucction Set Computer ó Computadora de Juego de Instrucciones Reducido))

 
Nos encontramos en la siguiente entrada. Un saludo...