Zostavenie „múdrych hodín 2“(budík na báze Arduina s množstvom ďalších funkcií): 6 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:02

Tento tutoriál ukazuje, ako zostaviť súpravu pre Wise Clock 2, projekt s otvoreným zdrojovým kódom (hardvér a softvér). Kompletnú súpravu Wise Clock 2 je možné zakúpiť tu. Stručne povedané, Wise Clock 2 to dokáže (s aktuálnym vydaním softvéru s otvoreným zdrojovým kódom): - zobraziť aktuálny čas a dátum; - prečítajte si súbor upraviteľný užívateľom z karty SD a zobrazte jeho obsah (čo sú zvyčajne citáty, preto „múdre“v názve); - poskytovať funkciu alarmu; - poskytovať diaľkové (infračervené) ovládanie. Súprava Wise Clock 2 obsahuje tieto položky: 1. dosku mikrokontroléra Duino644 (ako súpravu pripravenú na spájkovanie); 2. maticový displej 16x32 (červený); 3. kryt (dve akrylové platne a požadovaný hardvér). Nasledujúce kroky ukážu, ako vytvoriť Wise Clock 2, vrátane: - spájkovania dosky Duino644; - ako pripojiť displej; - ako obaliť hodiny; - ako ho uviesť do funkčného stavu (príprava karty SD, nastavený čas atď.).

Krok 1: Obsah súpravy Duino644

Duino644 je názov dosky mikrokontroléra použitého vo Wise Clock 2. Súprava Duino644 obsahuje nasledujúce komponenty: - DPS s spájkovanou zásuvkou na kartu SD; - čip ATmega644 a 40-kolíková zásuvka; -čip DS1307 (regulátor v reálnom čase) v 8-kolíkovom DIP balení a 8-kolíkový konektor pre neho; -čip 24LC256 EEPROM v 8-kolíkovom DIP balení a 8-pólový konektor pre neho; - malá gombíková batéria CR1220 a jej plastový držiak; - 16 MHz kryštál a dva 22pF kondenzátory; - kryštál 32768 Hz; - mikro reproduktor; - mikrospínače s pravým uhlom (4 kusy); - konektor USB miniB; - 2x8-kolíkové zásuvkové lišty (2 kusy); - modrá LED s vysokou intenzitou v balení 1206; - 40-kolíková zásuvka; - regulátor napätia L78L33; -2-kolíkový napájací konektor JST a 2-pólový napájací konektor JST s káblami; - IC infračerveného prijímača a 3-kolíková zásuvka; -6-kolíkový pravouhlý konektor samec (pre konektor FTDI); - 10K odpory (10 kusov); - rezistory 4K7 (3 kusy); - odpor 75R; - oddeľovacie kondenzátory 100nF (3 kusy); - 2x3-kolíkový konektor samec (pre konektor ICSP). Keď skontrolujeme, či máme všetky súčiastky pripravené, môžeme pristúpiť k spájkovaniu.

Krok 2: Spájkovanie dosky Duino644

Aj keď sa neodporúča ako začatá súprava, Duino644 by mal byť relatívne ľahko spájkovateľný. Iba dve súčasti vyžadujú určité skúsenosti s spájkovaním (a dobré oči a pevnú ruku), pretože sú namontované na povrchu: jeden je konektor USB miniB, veľmi odolný pasívny komponent, ktorý môže spotrebovať veľa tepla a druhý je 2-koncová modrá LED dióda, v jednom z najväčších balíkov SMD. 1. (Foto 2.1) Začnime konektorom USB miniB. Umiestnite ho tak, aby 2 plastové hrbole prešli do príslušných otvorov v doske plošných spojov a konektor sedel najbližšie k doske. Spájkujte najskôr štyri bočné „uši“, aby ste ich zaistili na mieste, potom pokračujte s 5 spojovacími kolíkmi. Lupou sa uistite, že medzi nimi nie sú žiadne spájkovacie mostíky. Na odstránenie možných mostov použite odpájací knôt. Neponáhľajte sa, toto nie je (taká) súčasť citlivá na teplotu. 2. Ďalej na jeho miesto spájkujeme odpor 75 ohmov (fialový, zelený, čierny, zlatý, hnedý) označený R14. 3. Aplikujme skúsenosti získané spájkovaním konektora SMD na LED. Orientácia tejto súčiastky je dôležitá, preto musí byť umiestnená správne. Katóda (záporný pól) LED diódy je označená zelenou bodkou (tu rozhodne pomáha lupa). Na doske plošných spojov je katóda označená 3 bodkami. Roztopte spájku na katódovej podložke, potom umiestnite katódu LED na túto podložku a spájkujte s existujúcou blob. Potom spájkujte anódovú podložku. 3. (Foto 2.2) V tomto mieste vykonávame prvú kontrolu, aby sme sa uistili, že doska je napájaná z USB. Stačí zapojiť kábel USB a LED dióda začne svietiť na modro. Máme zapaľovanie! 4. Ďalej budeme spájkovať odpory. Začnite s tromi odpormi 4K7 (žltý, fialový, čierny, hnedý, hnedý): R5, R6, R7 (orientácia nie je dôležitá). Potom umiestnite a spájkujte zvyšné 10K odpory (hnedý, čierny, oranžový, zlatý): R1, R2, R3, R4, R8, R9, R10, R11, R12, R13. 5. (Foto 2.3) Ďalej umiestnite a spájkujte zásuvky IC, počínajúc veľkým 40-kolíkovým a pokračujúcim dvoma malými 8-kolíkovými. Dbajte na to, aby boli zásuvky umiestnené tak, aby sa ich zárezy zhodovali so zárezmi na hodvábnej obrazovke. To neskôr pomôže správne vložiť samotné integrované obvody. 6. Spájajte dva kryštály na miestach označených „XTAL“a „Q2“(ich orientácia nie je dôležitá). 7. Spájkujte 22pF kondenzátory (oranžové) na ich miesta označené C1 a C2 (orientácia nie je dôležitá). 8. Spájkujte tri oddeľovacie kondenzátory 100 nF (modro zafarbené) na svoje miesta označené C3, C5, C8 (orientácia nie je dôležitá). 9. Umiestnite a spájkujte plastový držiak batérie na vyznačenom mieste a potom do neho vložte mincovú batériu (kladný pól smerom k doske, záporný smer hore). 10. Vložte a spájkujte dve 2x8 zásuvkové lišty vo vyznačených polohách (dolné rohy dosky). Toto sú konektory k panelu displeja. 11. Spájkujte štyri mikrospínače (tlačidlá) v označených polohách: - tri sa nachádzajú v hornej časti dosky a používajú ich funkcie hodín (nastavenie budíka, prístup do ponúk atď.); - jeden sa nachádza na ľavej strane dosky a je tlačidlom reset. 12. Spájkujte mikro reproduktor na vyznačenom mieste v hornej časti dosky (orientácia nie je dôležitá). 13. Spájkujte 3-kolíkovú zásuvku samice v ľavom hornom rohu dosky (označené IR). Toto je zásuvka pre infračervený prijímač. Zapojte infračervený prijímač do zásuvky smerom k vnútornej strane dosky. Potom ohnite jeho koncovky o 90 stupňov tak, aby končili smerom hore (v línii diaľkového ovládača televízora). 14. Vložte čip regulátora napätia L78L33 a dávajte pozor, aby sa jeho orientácia zhodovala s orientáciou na sieťotlači. 15. Na mieste označenom FTDI spájkujte 6-kolíkovú pravouhlú zástrčku. 16. (Foto 2.4) Vložte integrované obvody do príslušných zásuviek, pričom venujte zvláštnu pozornosť ich orientácii. Veľký čip ATmega644 má zárez smerujúci k hornej časti dosky. Ďalšie dva malé čipy majú zárezy smerom k spodnej časti dosky. DS1307 musí byť umiestnený v zásuvke v blízkosti mincovej batérie. 24LC256 musí byť umiestnený v zásuvke v blízkosti spodného okraja dosky, ako je označené. V tomto mieste je doska mikrokontroléra Duino644 zostavená a pripravená na testovanie (alebo použitie). Malo by to vyzerať ako na fotografii 2.5. Ďalej zapojíme zobrazovaciu dosku Potom naprogramujeme čip ATmega644 s najnovším náčrtom Wise Clock prostredníctvom Arduino IDE.

Krok 3: Pripojte displej a zapuzdrite hodiny

Čerstvo razený Duino644 vložte do zadnej časti panela displeja (ako na priloženej fotografii 3.1) a uistite sa, že sú dve sady konektorov (kolíkové konektory na paneli displeja a zásuvkové zásuvky na doske Duino644) navzájom prepojené. Jemne zatláčajte, kým nie sú konektory úplne zasunuté, a uistite sa, že sú dve dosky rovnobežné. Toto je jediné pripevnenie medzi týmito dvoma doskami (nie sú k dispozícii žiadne upevňovacie prvky ani skrutky) a bude chránené krytom. Kryt sa skladá z dvoch dosiek z plexiskla, ktoré prekrývajú dve dosky (Duino644 a displej). Tieto platne držia na mieste pomocou zoskrutkovaných medzier (a skrutiek a matíc). Pokračujme pripevnením bielych nylonových rozperiek (stojok) na obidve strany panela displeja do štyroch otvorov v rohoch. Kratšie rozpery smerujú pred displej, dlhšie sú zaskrutkované na zadnej strane (ako je znázornené na fotografii 3.2). Všimnite si podložiek použitých s krátkymi rozperami, ktoré vytvárajú malý priestor medzi predným panelom z plexiskla a samotným LED displejom, takže sa nedotýkajú. Potom, čo sú rozpery utiahnuté, vložte a zaskrutkujte prednú dosku z plexiskla a potom prejdite na zadnú dosku. Utiahnite všetky skrutky a matice, kým je kryt umiestnený na vodorovnom povrchu (stôl), aby ste sa presvedčili, že zostava je pevná a nedochádza k skrúteniu. Potom, čo pripravíme kartu SD, by sme mali byť pripravení otestovať hodiny.

Krok 4: Pripravte si kartu SD

Wise Clock 2 zobrazuje citáty získané z textového súboru uloženého na SD karte (foto 4.1). Názov tohto súboru je "quotes.txt" a je súčasťou súboru zip obsahujúceho skicu (sťahujte odtiaľto). Môže byť tiež vytvorený úplne od začiatku, ako textový súbor ASCII, aby zahŕňal obľúbené citáty v požadovanom poradí. Jediným obmedzením (v softvéri) je dĺžka riadka, ktorá nesmie prekročiť 150 znakov. Riadky sú oddelené CR/LF (návrat vozíka/posun riadka alebo kódy ASCII 13/10). Karta SD musí mať formát FAT (tiež známy ako FAT16). To je možné vykonať v systéme Windows tak, že v Prieskumníkovi súborov vyberiete položku „Formátovať“, ktorá zobrazí dialógové okno zobrazené na fotografii 4.2. Poznámka: Maximálna kapacita, ktorú môže FAT16 zvládnuť, je 2 GB. Ďalším dôležitým súborom na SD karte je „time.txt“, potrebný na nastavenie hodín. Súbor „Time.txt“obsahuje nasledujúci riadok: 12: 22: 45Z2009-11-14-6, ktorý je potrebné upraviť tak, aby odrážal aktuálny čas a dátum. Keď sú hodiny napájané (s vloženou kartou SD), čas a dátum načítaný z tohto riadka sa nastaví v hodinách reálneho času ako aktuálny čas a dátum. Keď sú hodiny (automaticky) nastavené pri zapnutí, súbor „time.txt“je označený ako vymazaný, takže pri ďalšom zapnutí hodín sa súbor nenájde. Dva súbory quotes.txt a time.txt nájdete v zip súbore obsahujúcom náčrt.

Krok 5: Programujte Duino644 pomocou náčrtu „Wise Clock 2“

1. Stiahnite si skicu Wise Clock zo zadaného umiestnenia. 2. Pridajte knižnice Sanguino do svojho Arduino IDE. (Duino644 je príchuťou Sanguina, ak chcete. Je kompatibilný so Sanguino a používa rovnaké knižnice vyvinuté tímom Sanguino na podporu vlastnej dosky. A ďakujeme im.) 3. Spustite Arduino IDE a zvoľte „Sanguino“ako cieľovú dosku (pozri fotografiu 5.1). 4. Otvorte skicu Wise Clock v Arduino IDE a skompilovajte ju. 5. Pomocou kábla FTDI alebo prerušovača FTDI (zapojeného medzi USB a 6-kolíkovým konektorom FTDI na doske Duino644) nahrajte zostavený náčrt (pozri fotografiu 5.2). Poznámka: Vyššie uvedený kód bol testovaný a potvrdený, že funguje s Arduino IDE verzie 17.

Krok 6: Napájajte hodiny a užívajte si ich

Teraz, keď sú hodiny zostavené a naprogramované, je čas ich zapnúť pomocou kábla USB, najlepšie z USB adaptéra, ako sú tie, ktoré sa používajú na nabíjanie telefónov iPhone a iných mobilných zariadení (foto 2). Uži si to!