Analogs digitālais pulkstenis: 4 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Šī pulksteņa izgatavošanas iemesls bija tas, ka mans sākotnējais IKEA pulkstenis vairs nedarbojās, un man ļoti patika šī pulksteņa korpuss. Es uzskatu, ka ir izšķērdēt pulksteni, un nolēmu to atkārtoti izmantot analogam / digitālajam pulkstenim.

Es varēju izgatavot standarta pulksteni, bet es nolēmu izgatavot kaut ko citu. Tāpat kā jebkurš cits pulkstenis, tas parāda laiku, bet ne standarta veidā. Izmantojot 60 divkrāsainas sarkanas/zaļas gaismas diodes, pulkstenis rāda laiku. Sarkanās gaismas diodes tiek izmantotas, lai parādītu stundas, bet zaļās gaismas diodes - minūtes. Sekundes norāda dzeltena (sarkana + zaļa) gaismas diode un mirgojoša dzeltena gaismas diode pulksteņa centrā.

Tas prasa zināmu praksi, lai zinātu, kā nolasīt pulksteni. Tā kā gaismas diodes tiek izmantotas, lai parādītu gan stundas, gan minūtes, ir nepieciešams īpašs laika attēlošanas veids. Laiks tiek parādīts kā gaismas diodes josla, kur garākajā joslā ir redzamas stundas vai minūtes. Ja garāko joslu attēlo stundas, tad īsākā josla uzrāda minūtes zaļā krāsā, bet pārējā - stundas sarkanā krāsā. Lai pulkstenis būtu vieglāk lasāms gadījumos, kad joslas ir īsas, es pievienoju stundas indikatoru, izmantojot sarkano gaismas diodi. Ja minūtes kļūst lielākas par stundām, joslas mainās, tas ir, visas iepriekšējās zaļās minūtes kļūst sarkanas, lai parādītu stundas, bet pārējā daļa rādīs minūtes, tāpēc faktiski gandrīz viss zaļais kļūst sarkans un otrādi.

Ir nedaudz grūti izskaidrot, kā tas darbojas, tāpēc, lūdzu, noskatieties video. Gaismas diodes multipleksēšanas dēļ izskatās, ka videoklipā mirgo gaismas diodes. To uztver tikai kamera, nevis cilvēka acs.

Kā vienmēr, es izveidoju šo projektu ap savu iecienītāko mikrokontrolleri PIC, izmantojot JAL programmēšanas valodu, bet jūs varat arī izmantot Arduino.

1. solis: modeļi

Kopumā es biju izveidojis trīs dažādas pulksteņa versijas, pirms biju apmierināts. Šīs versijas tika izstrādātas šādi:

1. Izmantojot standarta 20 MHz kristālu PIC. Izmantojot šo dizainu, pulkstenis nebija sinhronizēts 1 sekundi pēc vienas darbības dienas. Tas bija par daudz. Turklāt laiks tika zaudēts, izslēdzot pulksteni, jo dizainā nebija rezerves akumulatora.
2. Izmantojot DS1302 pulksteņa moduli. Jauks šajā modulī ir tas, ka tam ir rezerves akumulators, tāpēc laiks netiek zaudēts, izslēdzot pulksteni. Kad es pārbaudīju pulksteni ar šo moduli, pulkstenis nebija sinhronizēts 7 sekundes! pēc vienas dienas. Es domāju, ka to izraisa vai nu nepareizs kristāls, vai slikts PCB dizains.
3. Izmantojot DS3231 pulksteņa moduli. Šim modulim ir arī rezerves akumulators, un tas ir precīzāks nekā DS1302. Pulkstenis lieliski darbojās ar šo moduli, tāpēc es to izmantoju galīgajā dizainā. Tāpēc PIC vairs nebija vajadzīgs kristāls.

Pilns dizains ir sastādīts trīs shematiskajās diagrammās:

1. Pulksteņa kontrolieris, izmantojot PIC
2. Vadīja vadītāju, izmantojot maiņu reģistrus
3. 60 divkrāsu gaismas diodes

2. darbība. Nepieciešamās sastāvdaļas

Šim projektam jums ir jābūt šādām sastāvdaļām:

• Maizes dēļa gabals
• PIC mikrokontrolleris 16F1823
• 3 maiņu reģistrs 74HC595
• 1 Darlingtonas tranzistora bloks ULN2803A
• IC ligzdas: 1 * 14 kontaktu, 3 * 16 kontaktu, 1 * 18 kontaktu
• Pulksteņa modulis DS3231
• 2 spiedpogas slēdži
• Rezistori: 2 * 33k, 8 * 100 omi, 8 * 47 omi
• 1 elektrolītiskais kondensators 100 uF/16V
• 4 kondensatori 100 nF
• Gaismas diodes: 60 2 mm divkrāsainas (sarkanas/zaļas), 1 5 mm dzeltenas
• Domkrats 3 mm
• 5 voltu adapteris, piemēram, tas, ko izmanto viedtālruņa uzlādēšanai. Pārliecinieties, vai tas ir īsts 5 voltu barošanas avots.
• Pēc izvēles: galvenes ārējo daļu savienošanai ar maizes dēli
• Kynar stieples un stieples noņēmējs
• Korpuss jūsu pulkstenim.

Skatiet shematiskās diagrammas, kā savienot komponentus. Tas prasa diezgan daudz lodēšanu, it īpaši, lai savienotu 60 gaismas diodes. Shematiskās diagrammas ir iekļautas ZIP failā.

3. solis: pulksteņa veidošana

Apskatiet attēlus, kā es veidoju pulksteni. Es sāku ar oriģinālā pulksteņa iekšpuses noņemšanu, pēc tam es izurbju 60 caurumus 2 mm divkrāsu gaismas diodēm priekšējā plāksnē. Tad es nokrāsoju priekšējo plāksni melnā krāsā un pievienoju plastmasas gabalu, lai nosegtu caurumu, kur bija novietotas pulksteņa oriģinālās rokas. Tagad šajā vietā atrodas dzeltena gaismas diode.

Tad es uzstādīju visas 60 gaismas diodes, izmantoju kādu karstu līmi, lai tās turētu savā vietā, un savienoju tās ar Kynar vadu. Visbeidzot, es samontēju maizes dēli ar visām sastāvdaļām.

Uz aizmugurējā vāka es uzstādīju divas spiedpogas un barošanas ligzdu. Aizmirstiet par papildu plāksni, ko pielīmēju aizmugurē, kā parādīts attēlā. Es piebildu, ka, tā kā manā pirmajā dizainā spiedpogas atradās tur, bet man tās bija jāpārvieto, jo man bija jāpievieno DS3231 modulis, un es varēju atrast vietu, kur šīs pogas bija tikai tad, kad izveidoju savu pirmo dizainu.

4. solis: programmatūra

Kā jau minēts, programmatūra ir rakstīta PIC16F1823, izmantojot JAL programmēšanas valodu. PIC darbojas ar iekšējo pulksteni 32 MHz. Kā minēts iepriekš, pulksteņa laiku nosaka DS3231 pulksteņa modulis.

Programmatūra veic šādus galvenos uzdevumus:

• DS3231 moduļa inicializēšana, izmantojot I2C saskarni. Modulis ģenerēs 1 sekundes signālu, kas ir savienots ar PIC pārtraukšanas tapu. PIC izmanto šo 1 sekundes pārtraukumu, lai nolasītu laiku no DS3231 moduļa.
• Vadot 60 divkrāsu gaismas diodes, izmantojot maiņu reģistrus. Shematiskajā diagrammā redzams, ka gaismas diodes ir savienotas 16x8 matricā. Tas samazina vadu skaitu, kas nepieciešams, lai savienotu visas gaismas diodes. Šim matricas dizainam ir nepieciešams, lai PIC būtu nepieciešams multipleksēt gaismas diodes, lai tās varētu iedegties atsevišķi. Gaismas diodes tiek multipleksētas ar pārtraukumiem, kad atsvaidzināšanas frekvence ir 70 Hz, tāpēc cilvēka acs tā nav redzama.
• Darbs ar spiedpogām. Tos izmanto, lai iestatītu laiku, vienu stundu un otru minūšu iestatīšanai. Lai aktivizētu laika iestatīšanas režīmu, ir jānospiež abas pogas. Kad ir izvēlēts laika iestatīšanas režīms, dzeltenā gaismas diode deg nepārtraukti. Pēc 5 sekundēm, kad netiek izmantotas spiedpogas, pulkstenis atgriežas normālā laika režīmā un dzeltenā gaismas diode sāk mirgot.

Skatiet otro videoklipu par laika iestatīšanu.

JAL avota fails un Intel Hex fails PIC programmēšanai ir pievienoti zip failā. Ja vēlaties izmantot PIC mikrokontrolleru ar JAL - Pascal līdzīgu programmēšanas valodu - apmeklējiet JAL vietni.

Izklaidējieties, veidojot savu projektu un gaidot jūsu reakcijas.