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www.elektormagazine.de Mai 2016 39
und Sekunden in drei Variablen gesetzt.
Theoretisch ist jetzt bereits die gültige
GPS-Zeit verfügbar. Es gibt jedoch noch
ein Problem, das die Sekunden betrifft.
Die Qualität des GPS-Empfangs ist stören-
den Einflüssen unterworfen, sie ist nicht
an jedem geografischen Ort gleich. Es
lässt sich nicht ausschließen, dass ein
String beschädigt ist. Wenn sich die
Zeitanzeige auf Stunden und Minuten
beschränkt, fällt eine Fehlfunktion im
Bereich einer Sekunde nicht auf. Wer-
den auch die Sekunden angezeigt, kön-
nen die Sekunden bei einem fehlenden
String „haken“. Das Problem lässt sich
umgehen, indem eine interne Echtzeit-
uhr solche GPS-Fehler überbrückt. Dazu
wird ein Timer so gesteuert, dass er im
Abstand von 50 ms Interrupts auslöst.
Der 50-ms-Impuls ist an I/O-Leitung RA4
(Pin 6) des PICs messbar.
Da die PIC-Zeit immer mit 00:00:00 Uhr
startet, muss für die aktuelle
Zeit mindestens
wachung des seriellen Datenpuffers (auf
andere Weise) fortgesetzt. Falls die LED
weiterhin leuchtet, ist ein Problem auf-
getreten. Sobald Daten empfangen wer-
den, prüft der PIC, ob es sich um einen
GPRMC-String handelt. Trifft dies zu, wird
der String bis zum nächsten CR-Zeichen
(Carriage Return) zwischengespeichert.
Anschließend berechnet der PIC die
Checksumme und vergleicht sie mit der
Checksumme, die im String steht. Wenn
beide übereinstimmen, werden die Daten
als gültig betrachtet.
Im nächsten Schritt wird die Differenz
zur korrekten Sommer- oder Winterzeit
bestimmt. Eine interne Tabelle, die Daten
bis 2020 enthält, gibt Auskunft über die
Zeitumstellungen. Dann wird der Zeitcode
in das hexadezimale Format gewandelt
und getrennt nach Stun-
den, Minuten
durchschlägt. Deshalb ist vor Einschal-
ten der Betriebsspannung zu kontrollie-
ren, ob der Rückkopplungszweig intakt
ist. Die Anodenspannung beträgt etwa
180 V, sie gelangt über 27-kΩ-Wider-
stände zu den Anoden der Nixie-Röhren
IN-12. Andere Röhren-Typen machen
die Anpassung dieser Widerstände not-
wendig. Die Stromversorgung arbeitet
mit zwei weiteren Spannungsreglern:
Der 7805 (IC6) liefert die Betriebsspan-
nung 5 V für den Mikrocontroller und die
Decoder-ICs, der LP2950-33 versorgt das
GPS-Modul mit 3,3 V.
GPS und die Zeit
Die Software wurde im Wesentlichen von
der ersten Version der Nixie-Uhr über-
nommen. Neu ist die Routine, mit der die
Zeitzone eingestellt wird, und der Mikro-
controller ist jetzt ein PIC18F4420. Der
Quell- und Hexcode der Firmware ste-
hen wie gewohnt auf der Projektseite [1]
bereit, programmierte Mikrocontroller
sind im Elektor-Webshop [2] erhältlich.
Der Weg vom GPS-Signal zur exakten Zeit
ist zwar komplex, aber überschaubar: Das
GPS-Modul gibt den GPS-String GPRMC
aus. Bereits bei der Initialisierung wird
festgelegt, dass nur dieser String einmal
in der Sekunde übergeben wer-
den soll. Die übrigen GPS-Strings
sind deaktiviert.
Der Mikrocontroller, kurz „PIC“
genannt, prüft fortlaufend den
Datenempfang des seriellen
Datenpuffers. Der interne Watch-
dog wacht darüber, ob nach dem
Reset ein Datenstrom empfangen
wird. Anderenfalls löst er nach etwa
einer Minute einen neuen Reset aus.
Während der Wartezeit leuchtet
die LED auf. Wurde ein gülti-
ger GPS-String empfan-
gen, wird die Über-
Bild 3. Abgesehen vom GPS-Modul kommen nur
bedrahtete Bauteile zum Einsatz, so dass der Aufbau nicht
schwierig ist.
Lieferbare Produkte
Für die Neue Nixie-Uhr liefert
der Elektor-Shop wahlweise
den vollständigen Bausatz, die
Platine oder den programmierten
Mikrocontroller. Zum Bausatz gehören
selbstverständlich die Nixie-Röhren,
wie im Foto gezeigt sind die einzelnen
Exemplare getestet und selektiert.