Když jsem pracoval na kmitočtovém normálu GPS, tak mě napadlo využít GPS modul pro řízení hodin. Ne že by to byla nějaká převratná novinka, hodiny řízené GPS se dělají již nějaký pátek, nicméně příznivá cena a dostupnost GPS modulů Ublox, mne inspirovaly k realizaci minihodin. Tyto hodiny jsou sestaveny pouze z displejů, mikrokontroléreu a GPS příjmače a mají jen jediný nastavovací prvek - přepínač zimní a letní čas. Pro první prototyp byly vybrány inteligentní displeje HP 5082-7302 a to zejména proto, že nepotřebují externí dekodér a další bižuterii ke správné funkci. Dalším bonusem tohoto displeje je bezesporu elegantní znaková sada "DOT MATRIX", která je hodně líbivá.

Princip je postaven na jednoduchosti, kdy GPS posílá informaci o čase v intervalu 1s a MCU jen načte tuto informaci, dekóduje a zapíše na displej. Z toho vycházela i volba komponent, které jsou zde voleny s ohledem na co nejnižší cenu. Jako GPS modul jsem použil GY-GPS6MV2 včetně antény, zakoupený na e-bay v ceně do 150,- Kč. Dostupné jsou dvě verze antén, malá a velká, pro vnitřní použití doporučuji větší anténu - má větší citlivost a umožňuje modulu rychlejší synchronizaci. Tento modul je osazen příjmačem Ublox NEO-6M, který je pro potřeby hodin dostačující. Byl zvolen mikrokontrolér ATtiny104, který je zapouzdřen do pouzdra SO-14, má 1 KByte paměti FLASH, 32 Byte RAM a omezený počet registrů R15 - R31, nicméně příznivá cena kolem 18,- Kč je dostačující argument, proč si pohrát s programem a nejít s kanónem na vrabce. Pro komunikaci s GPS modulem bylo potřeba vytvořit rozhraní 3V / 5V, a z důvodu spolehllivosti, jsem nechtěl volit variantu jako v GPS normálu tj. pro zápis do modulu odpor a zenerova dioda (to by nebyl problém), ale pro čtení použít přímého spojení není úplně korektní. Použil jsem jednoduchý a levný jednosměrný převodník úrovně, sestavený z budičů 74LVC07 (neinvertující budič s otevřeným kolektorem), který je při napájení 3V tolerantní k 5V logice. Na výstup budiče, který je připojen k GPS modulu, je z 3V zdroje připojen odpor 3k3, zabezpečující úroveň log. 1. Druhý převodník tento odpor nemá, protože je využito vnitřního pull-up rezistoru na vstupu MCU. Zdroj 3V je zde relizován jednoduchým paralelním stabilizátorem, sestaveným ze zenerovy diody 3V a odporem 560R. Výstupy BCD z MCU, jsou přivedeny na vstupy displejů, stejně tak i strobovací výstupy. Poslední možný vývod MCU je pak použit pro přepínání letního a zimního času. Celkové zapojení je na obrázku č. 1.

Obr. 1. Schéma minihodin

Celé hodiny jsou konstruovány tak, že na přední panel s displeji, MCU a ostaními obvody je přes lámací kolíkovou lištu nasazen GPS modul. Deska s displeji je proto stejně vsoká, jako tento modul a je pak možné jej položit i bez zapouzdření a pěkně stojí na stole nebo okně. Pro napájení byl zvolen mini-USB konektor, který může a nemusí být využit. Jako alternativa, jsou zde dva pájecí body pro připojení napájecích vodičů. Deska plošného spoje, je s minimálním počtem drátových propojů, navržena jako jednostranná, a tudíž je i dobře vyrobitelná v domácích podmínkách. Předloha desky plošného spoje je na obr. č. 2, a na dalších obrázcích jsou osazovací plány jednotlivých vrstev.

Obr. 2. Deska plošného spoje

Obr. 3. Osazovací plán TOP vrstvy

Obr. 4. Osazovací plán BOT vrstvy

 Vzhledem k ceně použitých displejů, jsem následně modifikoval zapojení pro použití s běžnými sedmisegmentovými displeji, nicméně toto řešení již nelze realizovat na jednostrannou desku plošných spojů a je potřeba tyto desky nechat vyrobit. Tato konstrukce bude popsána v následujícím článku, takže se má čtenář na co těšit. Sestavené hodiny pak vypadají následně.