Analógové digitálne hodiny: 4 kroky (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Dôvodom na výrobu týchto hodín bolo to, že moje pôvodné hodiny IKEA už nefungovali a veľmi sa mi páčilo puzdro týchto hodín. Považoval som za zbytočné vyhodiť hodiny a rozhodol som sa ich znova použiť na analógové / digitálne hodiny.

Mohol som vytvoriť štandardné hodiny, ale rozhodol som sa urobiť niečo iné. Ako všetky ostatné hodiny ukazujú čas, ale nie štandardným spôsobom. Pomocou 60 dvojfarebných červených/zelených diód LED hodiny ukazujú čas. Červené LED diódy slúžia na zobrazenie hodín a zelené LED na minúty. Sekundy sú indikované nepretržitou žltou (červená + zelená) diódou LED a blikajúcou žltou diódou LED v strede hodín.

Naučiť sa čítať hodiny vyžaduje určitú prax. Pretože diódy LED slúžia na zobrazenie hodín a minút, je potrebný špeciálny spôsob zobrazovania času. Čas je zobrazený ako pruh diód LED, kde najdlhší pruh zobrazuje buď hodiny alebo minúty. Ak je najdlhší pruh zobrazený v hodinách, kratší pruh zobrazuje minúty zelenou farbou a zvyšná časť zobrazuje hodiny červenou farbou. Aby boli hodiny čitateľnejšie v prípadoch, keď sú pruhy krátke, pridal som indikátor hodiny pomocou červenej diódy LED. Ak sa minúty stanú väčšími ako hodiny, stĺpce sa vymenia, to znamená, že všetky predchádzajúce zelené minúty sa zobrazia na červeno, aby sa zobrazili hodiny, a vo zvyšnej časti sa minúty zobrazia, takže v skutočnosti sa takmer celá zelená zafarbí na červeno a naopak.

Je trochu ťažké vysvetliť, ako to funguje, takže si pozrite video. Vďaka multiplexovaniu diód LED to vyzerá, ako keby diódy LED vo videu blikali. Toto zachytáva iba fotoaparát, nie ľudské oko.

Ako vždy som postavil tento projekt okolo svojho obľúbeného mikroovládača PIC pomocou programovacieho jazyka JAL, ale môžete použiť aj Arduino.

Krok 1: Návrhy

Celkovo som vyrobil tri rôzne verzie hodín, než som bol spokojný. Tieto verzie boli navrhnuté nasledovne:

1. Použitie štandardného kryštálu 20 MHz pre PIC. S týmto dizajnom sa hodiny synchronizovali 1 sekundu po jednom dni prevádzky. Toto bolo priveľa. Okrem toho sa pri vypnutí hodín stratil čas, pretože v dizajne nebola záložná batéria.
2. Použitie hodinového modulu DS1302. Sympatické na tomto module je, že má záložnú batériu, takže pri vypnutí hodín sa nestratí čas. Keď som testoval hodiny s týmto modulom, hodiny neboli synchronizované 7 sekúnd! po jednom dni. Myslím si, že je to spôsobené buď nesprávnym kryštálom, alebo zlým dizajnom DPS.
3. Použitie hodinového modulu DS3231. Tento modul má tiež záložnú batériu a je presnejší ako DS1302. Hodiny s týmto modulom fungovali dobre, takže som ich použil na konečný návrh. Z tohto dôvodu PIC už nepotreboval kryštál.

Kompletný návrh je zostavený v troch schematických diagramoch:

1. Ovládač hodín pomocou PIC
2. LED vodič pomocou posuvných registrov
3. 60 dvojfarebných LED diód

Krok 2: Požadované súčasti

Na tento projekt potrebujete nasledujúce komponenty:

• Kúsok chleba
• Mikrokontrolér PIC 16F1823
• 3 posuvný register 74HC595
• 1 pole Darlingtonovho tranzistora ULN2803A
• Zásuvky IC: 1 * 14-kolíkový, 3 * 16-kolíkový, 1 * 18-kolíkový
• Hodinový modul DS3231
• 2 tlačidlové spínače
• Rezistory: 2 * 33k, 8 * 100 Ohm, 8 * 47 Ohm
• 1 elektrolytický kondenzátor 100 uF/16V
• 4 kondenzátory 100 nF
• LED diódy: 60 dvojfarebných 2 mm (červená/zelená), 1 5 mm žltá
• Konektor konektora 3 mm
• 5 voltový adaptér, napríklad ten, ktorý sa používa na nabíjanie smartfónu. Uistite sa, že ide o skutočný 5voltový napájací zdroj.
• Voliteľné: Hlavičky na pripojenie externých častí k doske na chlieb
• Kynar drôt a odstraňovač drôtov
• Kryt pre vaše hodiny.

Pozrite si schematické schémy pripojenia komponentov. Vyžaduje celkom spájkovanie, najmä na pripojenie 60 LED diód. Schématické diagramy sú súčasťou súboru zip.

Krok 3: Zostavenie hodín

Pozrite sa na obrázky o tom, ako staviam hodiny. Začal som odstránením vnútorných priestorov pôvodných hodín, potom som vyvŕtal 60 dier 2 mm pre dvojfarebné diódy LED v prednej doske. Potom som prednú dosku namaľoval na čierno a pridal kus plastu na prekrytie otvoru, kde boli umiestnené pôvodné ručičky hodín. Teraz je v tejto polohe umiestnená žltá LED dióda.

Potom som namontoval všetkých 60 LED diód, pomocou horúceho lepidla ich držal na svojom mieste a navzájom som ich prepojil kynarským drôtom. V neposlednom rade som zostavil dosku so všetkými komponentmi.

Na zadný kryt som namontoval dve tlačidlá a napájací konektor. Zabudnite na extra tanier, ktorý som nalepil na zadnú stranu, ako je znázornené na obrázku. Dodal som, že pretože v mojom prvom návrhu boli tlačidlá umiestnené tam, ale potreboval som ich presunúť, pretože som musel pridať modul DS3231 a pri prvom návrhu som našiel miesto iba tam, kde tieto tlačidlá boli.

Krok 4: Softvér

Ako už bolo uvedené, softvér je napísaný pre PIC16F1823 pomocou programovacieho jazyka JAL. PIC beží na vnútornom takte 32 MHz. Ako už bolo spomenuté, časovanie hodín vykonáva hodinový modul DS3231.

Softvér vykonáva nasledujúce hlavné úlohy:

• Inicializácia modulu DS3231 pomocou rozhrania I2C. Modul vygeneruje 1 sekundový signál, ktorý je pripojený k prerušovaciemu kolíku PIC. PIC používa toto 1 -sekundové prerušenie na čítanie času z modulu DS3231.
• Ovládanie 60 dvojfarebných LED diód pomocou posuvných registrov. Na schematickom diagrame je vidieť, že LED diódy sú spojené v matici 16 x 8. Tým sa zníži počet vodičov, ktoré sú potrebné na pripojenie všetkých LED diód. Tento maticový dizajn vyžaduje, aby PIC multiplexoval LED diódy, aby ich mohol samostatne rozsvietiť. Multiplexovanie LED diód sa vykonáva na báze prerušenia, kde je obnovovacia frekvencia 70 Hz tak ľudským okom neviditeľná.
• Manipulácia s tlačidlami. Slúžia na nastavenie času, jeden na nastavenie hodín a jeden na nastavenie minút. Na aktiváciu režimu nastavenia času je potrebné stlačiť obe tlačidlá. Keď je zvolený režim nastavenia času, žltá dióda LED bude nepretržite svietiť. Po 5 sekundách nepoužívania tlačidiel sa hodiny vrátia do normálneho režimu a žltá dióda LED začne blikať.

Pozrite si druhé video o nastavení času.

Zdrojový súbor JAL a súbor Intel Hex na programovanie PIC sú pripojené k súboru zip. Ak máte záujem o používanie mikrokontroléra PIC s programovacím jazykom JAL - Pascal - navštívte webovú stránku JAL.

Bavte sa pri budovaní vlastného projektu a tešte sa na vaše reakcie.