Analogové digitální hodiny: 4 kroky (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Důvodem pro výrobu těchto hodin bylo to, že moje původní hodiny IKEA již nefungovaly a velmi se mi líbilo pouzdro těchto hodin. Přišlo mi zbytečné vyhodit hodiny a rozhodl jsem se je znovu použít pro analogové / digitální hodiny.

Mohl jsem vyrobit standardní hodiny, ale rozhodl jsem se udělat něco jiného. Jako každé jiné hodiny ukazuje čas, ale ne standardním způsobem. Pomocí 60 dvoubarevných červených/zelených LED diod hodiny ukazují čas. Červené LED diody slouží k zobrazení hodin a zelené LED diody ukazují minuty. Sekundy jsou indikovány chodící žlutou (červená + zelená) LED a blikající žlutou LED ve středu hodin.

Naučit se číst hodiny vyžaduje určitou praxi. Vzhledem k tomu, že diody LED slouží k zobrazení hodin i minut, potřebuje speciální způsob zobrazení času. Čas je zobrazen jako pruh LED, kde nejdelší pruh zobrazuje buď hodiny nebo minuty. Pokud je nejdelší pruh zobrazen v hodinách, pak kratší pruh zobrazuje minuty zeleně a zbývající část zobrazuje hodiny červeně. Aby byly hodiny čitelnější v případech, kdy jsou pruhy krátké, přidal jsem ukazatel hodin pomocí červené LED. Pokud se minuty stanou většími než hodiny, pruhy se prohodí, to znamená, že všechny předchozí zelené minuty začnou červeně ukazovat hodiny a zbývající část bude zobrazovat minuty, takže ve skutečnosti téměř celá zelená zčervená a naopak.

Je poněkud obtížné vysvětlit, jak to funguje, takže se podívejte na video. Díky multiplexování LED to vypadá, jako by LED diody ve videu blikaly. To je zachyceno pouze kamerou, nikoli lidským okem.

Jako vždy jsem postavil tento projekt kolem svého oblíbeného mikrořadiče PIC pomocí programovacího jazyka JAL, ale můžete také použít Arduino.

Krok 1: Návrhy

Celkem jsem vyrobil tři různé verze hodin, než jsem byl spokojený. Tyto verze byly navrženy následovně:

1. Použití standardního krystalu 20 MHz pro PIC. S tímto designem se hodiny nesynchronizovaly 1 sekundu po jednom dni provozu. To bylo příliš. Kromě toho byl ztracen čas, když jste vypnuli hodiny, protože v designu nebyla záložní baterie.
2. Pomocí hodinového modulu DS1302. Sympatické na tomto modulu je, že má záložní baterii, takže se čas neztratí, když vypnete hodiny. Když jsem testoval hodiny s tímto modulem, hodiny neměly synchronizaci 7 sekund! po jednom dni. Myslím, že je to způsobeno buď špatným krystalem, nebo špatným designem DPS.
3. Pomocí hodinového modulu DS3231. Tento modul má také záložní baterii a je přesnější než DS1302. Hodiny s tímto modulem fungovaly dobře, takže jsem to použil pro konečný návrh. Z tohoto důvodu PIC již nepotřeboval krystal.

Kompletní návrh je sestaven ve třech schematických diagramech:

1. Ovladač hodin pomocí PIC
2. Led ovladač pomocí posuvných registrů
3. 60 dvoubarevných LED diod

Krok 2: Požadované součásti

Pro tento projekt potřebujete následující komponenty:

• Kousek prkénka
• Mikrokontrolér PIC 16F1823
• 3 posuvný registr 74HC595
• 1 pole Darlingtonova tranzistoru ULN2803A
• Zásuvky IC: 1 * 14pinový, 3 * 16pinový, 1 * 18pinový
• Hodinový modul DS3231
• 2 tlačítkové spínače
• Rezistory: 2 * 33k, 8 * 100 Ohm, 8 * 47 Ohm
• 1 elektrolytický kondenzátor 100 uF/16V
• 4 kondenzátory 100 nF
• LED diody: 60 dvoubarevných 2 mm (červená/zelená), 1 5 mm žlutá
• Zásuvka konektoru 3 mm
• 5voltový adaptér, například ten, který se používá k nabíjení smartphonu. Ujistěte se, že se jedná o skutečný 5voltový napájecí zdroj.
• Volitelné: Záhlaví pro připojení vnějších částí k prkénku
• Kynar drát & odizolovač drátu
• Pouzdro pro vaše hodiny.

Podívejte se na schematická schémata připojení komponent. Vyžaduje docela pájení, zejména pro připojení 60 LED. Schematická schémata jsou součástí souboru zip.

Krok 3: Sestavení hodin

Podívejte se na obrázky, jak stavím hodiny. Začal jsem odstraněním vnitřků původních hodin, poté jsem vyvrtal 60 otvorů o průměru 2 mm pro dvoubarevné LED diody v přední desce. Poté jsem přední desku natřel černou barvou a přidal kousek plastu, který zakryl otvor, kde byly umístěny původní ručičky hodin. Nyní je v této poloze umístěna žlutá LED.

Poté jsem namontoval všech 60 LED diod, použil horké lepidlo, aby je udržel na svém místě, a spojil je navzájem pomocí Kynarova drátu. V neposlední řadě jsem sestavil prkénko se všemi součástmi.

Na zadní kryt jsem namontoval dvě tlačítka a napájecí konektor. Zapomeňte na přídavný talíř, který jsem nalepil na zadní stranu, jak ukazuje obrázek. Dodal jsem to, protože v mém prvním návrhu tam byla umístěna tlačítka, ale potřeboval jsem je přesunout, protože jsem musel přidat modul DS3231 a při svém prvním návrhu jsem našel pouze místo, kde tato tlačítka byla.

Krok 4: Software

Jak již bylo zmíněno, software je napsán pro PIC16F1823 pomocí programovacího jazyka JAL. PIC běží na vnitřním taktu 32 MHz. Jak již bylo zmíněno dříve, časování hodin provádí hodinový modul DS3231.

Software provádí následující hlavní úkoly:

• Inicializace modulu DS3231 pomocí rozhraní I2C. Modul vygeneruje 1sekundový signál, který je připojen k přerušovacímu kolíku PIC. PIC používá toto 1sekundové přerušení ke čtení času z modulu DS3231.
• Řízení 60 dvoubarevných LED diod pomocí posuvných registrů. Na schematickém diagramu je vidět, že diody LED jsou spojeny v matici 16 x 8. Tím se snižuje počet vodičů, které jsou potřebné k připojení všech LED diod. Tento maticový design vyžaduje, aby PIC potřeboval multiplexovat LED diody, aby je mohl jednotlivě rozsvítit. Multiplexování LED se provádí na základě přerušení, kdy obnovovací frekvence je 70 Hz, takže je pro lidské oko neviditelná.
• Ovládání tlačítek. Používají se k nastavení času, jeden pro nastavení hodin a jeden pro nastavení minut. K aktivaci režimu nastavení času je třeba stisknout obě tlačítka. Když je zvolen režim nastavení času, žlutá LED dioda bude trvale svítit. Po 5 sekundách nepoužívání tlačítek se hodiny vrátí k normálnímu času a žlutá LED začne blikat.

Podívejte se na druhé video o nastavení času.

Zdrojový soubor JAL a soubor Intel Hex pro programování PIC jsou připojeny v souboru zip. Pokud vás zajímá používání mikrokontroléru PIC s JAL - programovacím jazykem jako Pascal - navštivte webové stránky JAL.

Bavte se budováním vlastního projektu a těšte se na vaše reakce.