Analogowy zegar cyfrowy: 4 kroki (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Powodem do zrobienia tego zegara było to, że mój oryginalny zegar IKEA już nie działał i bardzo podobała mi się obudowa tego zegara. Uważam, że wyrzucanie zegara jest marnotrawstwem i postanowiłem użyć go ponownie do zegara analogowego / cyfrowego.

Mogłem zrobić standardowy zegar, ale postanowiłem zrobić coś innego. Jak każdy inny zegar pokazuje czas, ale nie w standardowy sposób. Za pomocą 60 dwukolorowych czerwono-zielonych diod LED zegar pokazuje czas. Czerwone diody LED służą do wyświetlania godzin, a zielone diody LED do wyświetlania minut. Sekundy są wskazywane przez chodzącą żółtą (czerwoną + zieloną) diodę LED oraz przez migającą żółtą diodę LED na środku zegara.

Umiejętność odczytywania zegara wymaga pewnej praktyki. Ponieważ diody LED służą do pokazywania zarówno godzin, jak i minut, wymaga to specjalnego sposobu prezentacji czasu. Czas jest wyświetlany jako pasek diod LED, gdzie najdłuższy pasek pokazuje godziny lub minuty. Jeśli najdłuższy słupek przedstawia godziny, krótszy słupek przedstawia minuty na zielono, a pozostała część pokazuje godziny na czerwono. Aby zegar był bardziej czytelny w przypadku, gdy paski są krótkie, dodałem wskaźnik godziny za pomocą czerwonej diody LED. Jeśli minuty stają się większe niż godziny, słupki zamieniają się, to znaczy wszystkie poprzednie zielone minuty stają się czerwone, aby pokazać godziny, a pozostała część pokaże minuty, więc w rzeczywistości prawie wszystkie zielone stają się czerwone i na odwrót.

Trudno wyjaśnić, jak to działa, więc obejrzyj film. Ze względu na zwielokrotnienie diod LED wygląda to tak, jakby diody LED migały w filmie. Jest to uchwycone tylko przez kamerę, a nie ludzkie oko.

Jak zawsze zbudowałem ten projekt wokół mojego ulubionego mikrokontrolera PIC, używając języka programowania JAL, ale możesz także użyć Arduino.

Krok 1: Projekty

W sumie zrobiłem trzy różne wersje zegara, zanim byłem zadowolony. Wersje te zostały zaprojektowane w następujący sposób:

1. Używając standardowego kryształu 20 MHz dla PIC. W tym projekcie zegar nie był zsynchronizowany 1 sekundę po jednym dniu pracy. To było za dużo. Poza tym tracono czas po wyłączeniu zegara, ponieważ w projekcie nie było baterii podtrzymującej.
2. Korzystanie z modułu zegara DS1302. Zaletą tego modułu jest to, że ma on zapasową baterię, dzięki czemu czas nie jest tracony po wyłączeniu zegara. Kiedy testowałem zegar z tym modułem, zegar był niezsynchronizowany 7 sekund! po jednym dniu. Myślę, że jest to spowodowane niewłaściwym kryształem lub złym projektem PCB.
3. Korzystanie z modułu zegara DS3231. Ten moduł ma również zapasową baterię i jest dokładniejszy niż DS1302. Zegar działał dobrze z tym modułem, więc użyłem go do ostatecznego projektu. Z tego powodu PIC nie potrzebował już kryształu.

Kompletny projekt sporządzono na trzech schematach ideowych:

1. Kontroler zegara za pomocą PIC
2. Doprowadził sterownik za pomocą rejestrów przesuwnych
3. 60 dwukolorowych diod LED

Krok 2: Wymagane składniki

Do tego projektu potrzebne są następujące komponenty:

• Kawałek deski do krojenia chleba
• Mikrokontroler PIC 16F1823
• 3 rejestr przesuwny 74HC595
• 1 macierz tranzystorów Darlington ULN2803A
• Gniazda IC: 1*14-pinowe, 3*16-pinowe, 1*18-pinowe
• Moduł zegara DS3231
• 2 przełączniki przyciskowe
• Rezystory: 2*33k, 8*100 Ohm, 8*47 Ohm
• 1 kondensator elektrolityczny 100 uF/16V
• 4 kondensatory 100 nF
• Diody LED: 60 2 mm dwukolorowe (czerwone/zielone), 1 5 mm żółte
• Wtyk jack 3 mm
• Adapter 5 V, na przykład ten, który służy do ładowania smartfona. Upewnij się, że jest to prawdziwy zasilacz 5 V.
• Opcjonalnie: Nagłówki do podłączenia części zewnętrznych do płytki stykowej
• Drut Kynar i ściągacz izolacji
• Obudowa na Twój zegar.

Zobacz schematyczne schematy, jak połączyć komponenty. Wymaga sporo lutowania, zwłaszcza przy podłączeniu 60 diod. Schematy schematyczne znajdują się w pliku zip.

Krok 3: Budowanie zegara

Zobaczcie zdjęcia, jak buduję zegar. Zacząłem od usunięcia wewnętrznych części oryginalnego zegara, po czym wywierciłem 60 otworów 2 mm na dwukolorowe diody LED w przedniej płycie. Następnie pomalowałem przednią płytkę na czarno i dodałem kawałek plastiku, aby zakryć otwór, w którym znajdowały się oryginalne wskazówki zegara. Teraz w tym miejscu znajduje się żółta dioda LED.

Następnie zamontowałem wszystkie 60 diod LED, użyłem gorącego kleju, aby utrzymać je na swoim miejscu i połączyłem je ze sobą drutem Kynar. Na koniec zmontowałem płytkę stykową ze wszystkimi komponentami.

Na tylnej okładce zamontowałem dwa przyciski i gniazdo zasilania. Zapomnij o dodatkowej płytce, którą przykleiłem z tyłu, jak pokazano na zdjęciu. Dodałem to, ponieważ w moim pierwszym projekcie przyciski były tam umieszczone, ale musiałem je przesunąć, ponieważ musiałem dodać moduł DS3231 i mogłem znaleźć tylko miejsce, gdzie te przyciski były, kiedy robiłem pierwszy projekt.

Krok 4: Oprogramowanie

Jak już wspomniano, oprogramowanie jest napisane dla PIC16F1823 przy użyciu języka programowania JAL. PIC pracuje na wewnętrznym zegarze 32 MHz. Jak wspomniano wcześniej, taktowanie zegara jest realizowane przez moduł zegara DS3231.

Oprogramowanie wykonuje następujące główne zadania:

• Inicjalizacja modułu DS3231 przy użyciu interfejsu I2C. Moduł wygeneruje 1-sekundowy sygnał, który jest podłączony do styku przerwania PIC. PIC używa tego 1-sekundowego przerwania do odczytu czasu z modułu DS3231.
• Sterowanie 60 dwukolorowymi diodami LED za pośrednictwem rejestrów przesuwnych. Na schemacie widać, że diody LED są połączone w matrycy 16 na 8. Zmniejsza to liczbę przewodów potrzebnych do podłączenia wszystkich diod LED. Ta konstrukcja matrycy wymaga, aby PIC musiał multipleksować diody LED, aby móc je oświetlać indywidualnie. Multipleksowanie diod LED odbywa się na zasadzie przerwań, gdzie częstotliwość odświeżania wynosi 70 Hz, a więc jest niewidoczna dla ludzkiego oka.
• Obsługa przycisków. Służą one do ustawiania czasu, jeden do ustawiania godzin, a drugi do ustawiania minut. Aby aktywować tryb ustawiania czasu, należy nacisnąć oba przyciski. Po wybraniu trybu ustawiania czasu żółta dioda będzie świecić światłem ciągłym. Po 5 sekundach nieużywania przycisków zegar powróci do normalnego trybu pracy i zacznie migać żółta dioda LED.

Zobacz drugi film o tym, jak ustawić czas.

Plik źródłowy JAL i plik Intel Hex do programowania PIC są dołączone do pliku zip. Jeśli jesteś zainteresowany użyciem mikrokontrolera PIC z JAL – językiem programowania podobnym do Pascala – odwiedź stronę JAL.

Baw się dobrze, budując własny projekt i czekając na Twoje reakcje.