Analoginen digitaalikello: 4 vaihetta (kuvien kanssa)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Syy tämän kellon tekemiseen oli, koska alkuperäinen IKEA -kelloni ei enää toiminut ja pidin todella tämän kellon kotelosta. Minusta oli hukkaan heittää kello pois ja päätin käyttää sitä uudelleen analogiseen / digitaaliseen kelloon.

Olisin voinut tehdä tavallisen kellon, mutta päätin tehdä jotain erilaista. Kuten mikä tahansa muu kello, se näyttää ajan, mutta ei normaalilla tavalla. Kello näyttää kellonajan käyttämällä 60 kaksiväristä punaista/vihreää LEDiä. Punaisia LED -valoja käytetään osoittamaan tunteja ja vihreitä LED -minuutteja. Sekunnit ilmaistaan keltaisella (punainen + vihreä) LEDillä ja vilkkuvalla keltaisella LEDillä kellon keskellä.

Kellon lukeminen vaatii harjoitusta. Koska LED -valoja käytetään sekä tuntien että minuuttien näyttämiseen, se tarvitsee erityisen tavan esittää aika. Aika näytetään LED -palkkina, jossa pisin palkki näyttää joko tunnit tai minuutit. Jos pisin palkki esitetään tunteina, lyhyempi palkki näyttää minuutit vihreänä ja loppuosa näyttää tunnit punaisena. Jotta kello olisi luettavampi, jos palkit ovat lyhyitä, lisäsin tunnin osoittimen punaisella LED -valolla. Jos minuutit muuttuvat tunteja suuremmiksi, palkit vaihtuvat, eli kaikki edelliset vihreät minuutit muuttuvat punaisiksi tuntien näyttämiseksi ja jäljellä oleva osa näyttää minuutit, joten itse asiassa lähes kaikki vihreä muuttuu punaiseksi ja päinvastoin.

On hieman vaikea selittää, miten se toimii, joten katso video. LEDien multipleksoinnin vuoksi näyttää siltä, että LEDit vilkkuvat videossa. Tämä otetaan vain kameralla, ei ihmissilmällä.

Kuten aina, rakensin tämän projektin suosikki mikro -ohjaimen PIC: n ympärille käyttäen JAL -ohjelmointikieltä, mutta voit käyttää myös Arduinoa.

Vaihe 1: Mallit

Yhteensä tein kolme eri versiota kellosta ennen kuin olin tyytyväinen. Nämä versiot on suunniteltu seuraavasti:

1. Käyttämällä tavallista 20 MHz: n kristallia PIC: lle. Tällä mallilla kello oli synkronoituna 1 sekunnin kuluttua yhden päivän käytöstä. Tämä oli liikaa. Tämän lisäksi aika katosi, kun kytket kellon pois päältä, koska mallissa ei ollut vara-akkua.
2. DS1302 -kellomoduulin käyttäminen. Mukava asia tässä moduulissa on, että siinä on vara-akku, joten aika ei häviä, kun kytket kellon pois päältä. Kun testasin kelloa tällä moduulilla, kello oli epätahdissa 7 sekuntia! yhden päivän jälkeen. Luulen, että tämä johtuu joko väärästä kiteestä tai huonosta piirilevystä.
3. Käyttämällä DS3231 -kellomoduulia. Tässä moduulissa on myös vara -akku ja se on tarkempi kuin DS1302. Kello toimi hyvin tämän moduulin kanssa, joten käytin tätä lopulliseen suunnitteluun. Tämän vuoksi PIC ei enää tarvinnut kristallia.

Koko malli on esitetty kolmessa kaaviossa:

1. Kellosäädin PIC: n avulla
2. Johti kuljettajaa vuororekisterien avulla
3. 60 kaksiväristä LEDiä

Vaihe 2: Tarvittavat komponentit

Tässä projektissa on oltava seuraavat komponentit:

• Leipälauta
• PIC -mikrokontrolleri 16F1823
• 3 -vuororekisteri 74HC595
• 1 Darlingtonin transistorijärjestelmä ULN2803A
• IC-pistorasiat: 1 * 14-nastainen, 3 * 16-nastainen, 1 * 18-nastainen
• Kellomoduuli DS3231
• 2 painikekytkintä
• Vastukset: 2 * 33 k, 8 * 100 ohmia, 8 * 47 ohmia
• 1 elektrolyyttikondensaattori 100 uF/16V
• 4 kondensaattoria 100 nF
• LEDit: 60 2 mm kaksivärinen (punainen/vihreä), 1 5 mm keltainen
• Liitin 3 mm
• 5 voltin sovitin, esimerkiksi älypuhelimen lataamiseen käytettävä adapteri. Varmista, että se on todellinen 5 voltin virtalähde.
• Valinnainen: Otsikot ulkoisten osien liittämiseksi leipälevyyn
• Kynar lanka- ja langanpoistoaine
• Kotelo kellollesi.

Katso kaavamaiset kaaviot komponenttien liittämisestä. Se vaatii melko paljon juottamista, etenkin 60 LEDin liittämiseksi. Kaavio esitetään zip -tiedostossa.

Vaihe 3: Kellon rakentaminen

Katso kuvia kellon rakentamisesta. Aloitin poistamalla alkuperäisen kellon sisäosat, minkä jälkeen porasin 60 mm: n 2 mm: n reikää etulevyn kaksivärisille LEDeille. Sitten maalasin etulevyn mustaksi ja lisäsin palan muovia peittämään reiän, jossa kellon alkuperäiset osoittimet olivat. Nyt keltainen LED sijaitsee tässä kohdassa.

Asensin sitten kaikki 60 LEDiä, käytin kuumaliimaa pitämään ne paikoillaan ja liitin ne Kynar -johdolla toisiinsa. Viimeisenä mutta ei vähäisimpänä koin leipälevyn, jossa oli kaikki komponentit.

Takakannessa asensin kaksi painiketta ja virtaliitännän. Unohda ylimääräinen levy, jonka liimasin taakse kuvan osoittamalla tavalla. Lisäsin, että koska ensimmäisessä suunnittelussa painikkeet olivat siellä, mutta minun oli siirrettävä ne, koska minun oli lisättävä DS3231-moduuli ja löysin vain paikan, jossa nuo painikkeet olivat, kun tein ensimmäisen suunnitteluni.

Vaihe 4: Ohjelmisto

Kuten jo mainittiin, ohjelmisto on kirjoitettu PIC16F1823: lle JAL -ohjelmointikielellä. PIC toimii sisäisellä 32 MHz: n kellolla. Kuten aiemmin mainittiin, kellon ajoituksen suorittaa DS3231 -kellomoduuli.

Ohjelmisto suorittaa seuraavat päätehtävät:

• Alustetaan DS3231 -moduuli I2C -liitännän avulla. Moduuli tuottaa 1 sekunnin signaalin, joka on kytketty PIC: n keskeytystappiin. PIC käyttää tätä 1 sekunnin keskeytystä ajan lukemiseen DS3231 -moduulista.
• Ajetaan 60 kaksiväristä LEDiä vuororekisterien kautta. Kaaviossa voidaan nähdä, että LEDit on kytketty 16 x 8 -matriisiin. Tämä vähentää kaikkien LEDien liittämiseen tarvittavien johtojen määrää. Tämä matriisirakenne edellyttää, että PIC: n on multipleksoitava LEDit voidakseen sytyttää ne yksitellen. LEDien multipleksointi tehdään keskeytysperiaatteella, jolloin virkistystaajuus on 70 Hz, joten ihmissilmä on näkymätön.
• Painikkeiden käsittely. Näitä käytetään kellonajan asettamiseen, toinen tuntien asettamiseen ja toinen minuuttien asettamiseen. Molempia painikkeita on painettava, jotta aika-asetustila aktivoituu. Kun ajan asetustila on valittu, keltainen led palaa jatkuvasti. Kun painikkeita ei ole käytetty 5 sekuntiin, kello palaa normaalitoimintoon ja keltainen LED-valo alkaa vilkkua.

Katso toinen video ajan asettamisesta.

JAL-lähdetiedosto ja PIC-ohjelmointiin tarkoitettu Intel Hex-tiedosto on liitetty zip-tiedostoon. Jos olet kiinnostunut käyttämään PIC -mikrokontrolleria JAL: n kanssa - Pascal -kaltainen ohjelmointikieli - käy JAL -verkkosivustolla.

Pidä hauskaa oman projektin rakentamisesta ja odota reaktioitasi.