Schema schematico di un orologio elettronico con sveglia su un microcontrollore:
Come si può vedere dal diagramma dell'orologio, è l'unico microcircuito utilizzato in questo dispositivo. Per un lavoro frequenza di clock viene utilizzato un risonatore al quarzo da 4 MHz. Per visualizzare l'ora vengono utilizzati indicatori rossi con un anodo comune, ciascun indicatore è composto da due cifre con punti decimali. Nel caso di utilizzo di un emettitore piezo, il condensatore C1 - 100 microfarad può essere omesso.
Puoi utilizzare qualsiasi indicatore con un anodo comune, purché ogni cifra abbia il proprio anodo. Affinché l'orologio elettronico sia chiaramente visibile al buio e da una grande distanza, prova a scegliere l'ALS-ki più grande.
L'orologio viene visualizzato in modo dinamico. In questo particolare momento, viene visualizzata solo una cifra, che può ridurre significativamente il consumo di corrente. Gli anodi di ciascuna cifra sono controllati da un microcontrollore PIC16F628A. I segmenti di tutte e quattro le cifre sono collegati tra loro e collegati ai terminali della porta MK tramite resistori limitatori di corrente R1 ... R8. Poiché l'indicatore si illumina molto rapidamente, lo sfarfallio dei numeri diventa impercettibile.
Per impostare i minuti, le ore e gli allarmi, vengono utilizzati i pulsanti. Il pin 10 viene utilizzato come uscita per il segnale di allarme e una cascata sui transistor VT1,2 viene utilizzata come amplificatore. L'emettitore sonoro è un elemento piezoelettrico di tipo ZP. Per migliorare il volume, puoi invece mettere un piccolo altoparlante.
L'orologio è alimentato da una fonte stabilizzata a 5V. Può funzionare anche a batteria. L'orologio ha 9 modalità di visualizzazione. La transizione tra le modalità viene eseguita utilizzando i pulsanti "+" e "-". Prima di visualizzare le indicazioni stesse, sugli indicatori viene visualizzato un breve accenno al nome della modalità. La durata dell'output del suggerimento è di un secondo.
Con il pulsante "Correzione", l'orologio - sveglia passa alla modalità impostazioni. In questo caso viene visualizzato un breve prompt per mezzo secondo, dopodiché il valore corretto inizia a lampeggiare. La correzione delle indicazioni viene effettuata tramite i pulsanti "+" e "-". Quando il pulsante viene premuto a lungo, si attiva la modalità di ripetizione automatica, con una determinata frequenza. Tutti i valori, ad eccezione di ore, minuti e secondi, vengono scritti nella EEPROM e ripristinati dopo lo spegnimento - l'accensione.
Se nessuno dei pulsanti viene premuto entro pochi secondi, l'orologio elettronico passa alla modalità di visualizzazione dell'ora. Premendo il pulsante "On / Off", la sveglia viene accesa o spenta, questa azione è confermata da un breve suono. Quando la sveglia è attiva, il punto nella cifra di ordine inferiore dell'indicatore si illumina. Ho pensato a dove attaccare l'orologio in cucina e ho deciso di montarlo direttamente sul fornello a gas :) Il materiale è stato inviato da in_sane.
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Concetto di orologio con grandi numeri
Strutturalmente, il dispositivo sarà composto da due schede, una sopra l'altra. La prima scheda è una matrice di led che formano le cifre di ore e minuti, la seconda è la parte di potenza (controllo led), logica e potenza. Questo design renderà l'orologio più compatto (senza cassa circa 22 cm x 9 cm, 4-5 cm di spessore) + consentirà di avvitare la matrice a un altro progetto se qualcosa va storto.
La sezione di potenza sarà basata sul driver UL2003 e sugli interruttori a transistor. Logica - su Atmega8 e DS1307. Alimentazione: 220V - trasformatore; logica 5V (tramite 7805), sezione di potenza - 12V (tramite LM2576ADJ). Separatamente, ci sarà un letto per una batteria da 3V per l'alimentazione autonoma dell'orologio in tempo reale - DS1307.
Sto pensando di utilizzare Atmega8 e DS1307 (ho intenzione di appendere l'orologio sotto il soffitto, in modo che in caso di interruzione di corrente non debba rivedere le impostazioni ogni volta), tuttavia, il layout della scheda suggerirà che il dispositivo può funzionare senza il DS1307 (per la prima volta, o forse per sempre - come riuscire).
Pertanto, a seconda della configurazione, l'algoritmo di funzionamento del programma orologio sarà il seguente:
Atmega8- contatore del timer. Lavorare in un ciclo senza pause: interrogare la tastiera, regolare l'ora (se necessario), visualizzare 4 cifre e un separatore.
Atmega8+DS1307. Lavorare in un ciclo senza pause: interrogare la tastiera, regolare l'ora del DS1307 (se necessario), leggere l'ora dal DS1307, visualizzare 4 cifre e un separatore. O un'altra opzione: leggere dal DS1307 su un timer, il resto del ciclo (non so ancora come meglio).
Il segmento è composto da 4 LED rossi collegati in serie. Una cifra - 7 segmenti con un anodo comune. Non ho intenzione di separare i segmenti con il modello a otto, come avviene negli indicatori convenzionali.
Parte di potenza dell'orologio
La parte di alimentazione dell'orologio è costruita sul driver UL2003 e sugli interruttori a transistor VT1 e VT2.
UL2003 è responsabile del controllo dei segmenti dell'indicatore, i tasti servono per il controllo delle cifre.
Il separatore separato di ore e minuti (segnale K8) viene controllato separatamente.
I segmenti, le cifre e il separatore sono controllati dal microcontrollore fornendo un potenziale positivo (ovvero fornendo + 5V) a K1-K8, Z1-Z4.
La segnalazione ai segmenti e alle scariche deve essere effettuata in modo sincrono e con una certa frequenza per fornire un output dinamico delle informazioni (ore e minuti).
Come transistor VT1 (BCP53), puoi utilizzare il transistor BCP52.
Schema della parte di potenza dell'orologio con grandi numeri
Circuito stampato per display a sette segmenti per orologi con grandi numeri
Come ho detto prima, strutturalmente, l'orologio sarà composto da due circuiti stampati: un pannello indicatore + logica e una sezione di alimentazione.
Cominciamo con il design e la produzione scheda a circuito stampato indicatore.
Sviluppo di un circuito stampato per un indicatore a sette segmenti per orologi con grandi numeri
Il circuito stampato dell'indicatore a sette segmenti per orologi con grandi numeri nel formato "lay" si trova alla fine dell'articolo, nei file allegati. Puoi leggere informazioni sulla tecnologia per la produzione di circuiti stampati utilizzando il metodo LUT.
Se hai fatto tutto bene, il PCB finito sarà simile a questo.
Circuito stampato già pronto di un indicatore a sette segmenti per orologi con grandi numeri
Assemblaggio dell'indicatore a sette segmenti
Dal momento che la scheda indicatore è a doppia faccia, la prima cosa da fare è creare dei via. Lo faccio con le gambe delle parti non necessarie: le infilo nei fori e le saldo su entrambi i lati. Quando tutte le transizioni sono terminate, le pulisco con una piccola lima piatta: risulta molto ordinata e carina.
Il passo successivo, infatti, è il montaggio dell'indicatore. Perché abbiamo bisogno di un pacchetto di LED rossi (verdi, bianchi, blu). Ad esempio, ho preso questi.
Quando si installano i diodi, non dimenticare che stiamo realizzando un indicatore con un anodo comune, ad es. I diodi "+" devono essere collegati insieme. Gli anodi PCB comuni sono grossi pezzi di rame. Assicurati di prestare attenzione all'anodo del punto di separazione.
Finalmente, dopo 2 ore lavoro scrupoloso dovrebbe risultare così:
La parte digitale dell'orologio
Assembleremo la parte digitale dell'orologio con grandi numeri secondo lo schema:
Schema dell'orologio con grandi numeri
Lo schema dell'orologio è abbastanza trasparente, quindi non vedo il motivo di spiegare come funziona. Il circuito stampato in formato *.lay è scaricabile a fine articolo. Prendo atto che il circuito stampato è progettato principalmente per parti a montaggio superficiale.
Quindi, l'elemento base che ho usato:
1. Ponte a diodi DFA028 (va bene qualsiasi montaggio superficiale compatto);
2. Regolatori di tensione LM2576ADJ in package D2PAK, 78M05 in package HSOP3-P-2.30A;
3. Interruttori a transistor BCP53 (pacchetto SOT223) e BC847 (pacchetto SOT23);
4. Microcontrollore Atmega8 (TQFP);
5. Orologio in tempo reale DS1307 (SO8);
6. Alimentazione 14V 1.2A da qualche vecchio dispositivo;
7. Le restanti parti: qualsiasi tipo, di dimensioni adeguate per l'installazione su un circuito stampato.
Naturalmente, se si desidera utilizzare altri pacchetti di parti, sarà necessario apportare alcune modifiche al PCB.
Prestare attenzione ai valori di resistenza R3 e R4 - devono essere esattamente come indicati nel diagramma - né più né meno. Questo viene fatto per fornire esattamente 12 V all'uscita del regolatore di tensione LM2576ADJ. Se tuttavia non è possibile trovare tali valori di resistenza, il valore della resistenza R4 può essere calcolato con la formula:
R4=R3(12/1.23-1) o R4=8.76R3
Montaggio della parte digitale. Versione 1, senza DS1307
Se, durante la fabbricazione del circuito dell'orologio, sono state seguite le raccomandazioni delineate in, non è necessario ricordare che il circuito stampato deve essere forato prima dell'assemblaggio, tutti i cortocircuiti visibili su di esso vengono eliminati e la scheda è coperto di colofonia liquida? Quindi iniziamo a montare l'orologio.
Consiglio di iniziare con il montaggio dell'alimentatore e solo dopo procedere con l'installazione della parte digitale. esso raccomandazione generale per l'autoassemblaggio di dispositivi. Come mai? Solo perché se l'alimentatore viene assemblato con un errore, puoi bruciare tutta l'elettronica a bassa tensione che dovrebbe essere alimentata da questo alimentatore.
Se tutto è fatto correttamente, l'alimentatore dovrebbe funzionare immediatamente. Controlliamo l'assemblaggio dell'alimentatore: misuriamo la tensione nei punti di controllo.
La figura mostra i punti di prova in cui deve essere controllata la tensione di alimentazione. Se la tensione corrisponde a quella dichiarata, puoi iniziare a montare la parte digitale dell'orologio. Altrimenti, controlliamo l'installazione e le prestazioni degli elementi di alimentazione.
Punti di controllo e valori di tensione per l'alimentazione dell'orologio
Dopo aver verificato l'alimentazione, procediamo ad assemblare la parte digitale dell'orologio - installiamo tutti gli altri elementi sul circuito stampato. Verifichiamo la presenza di cortocircuiti, in particolare alle gambe del microcontrollore Atmega e del driver UL2003.
Si noti che stiamo assemblando l'orologio SENZA installare l'orologio in tempo reale DS1307, tuttavia è necessario completare tutto il cablaggio di questo microcircuito. In futuro, se necessario, questo ci farà risparmiare tempo per finalizzare l'orologio per la seconda versione, dove verrà ancora utilizzato un orologio in tempo reale separato e indipendente sul DS1307.
Controllo preliminare del microcontrollore ATMEGA8
Per verificare la correttezza e le prestazioni del microcontrollore, abbiamo bisogno di:
1. Programmatore, per esempio.
2. per la programmazione in-circuit del microcontrollore.
3. Programma AVRDUDESHELL.
Collegare la scheda dell'orologio al cavo dati. Collegare il cavo dati al programmatore. Programmatore sul computer su cui è installato il programma AVRDUDESHELL. Non collegare la scheda orologio ad un alimentatore a 220V.
Se ci sono problemi durante la lettura dei fusibili - controlla l'installazione - forse da qualche parte c'è corto circuito o "non perderti". Un altro consiglio: forse il microcontrollore è in modalità di programmazione a bassa velocità, quindi è sufficiente portare il programmatore in questa modalità (
Non molto tempo fa, c'era la necessità di avere un orologio in casa, ma solo elettronico, dato che gli orologi analogici non mi piacciono, perché ticchettano. Ho una discreta esperienza nella saldatura e nell'incisione di circuiti. Dopo aver setacciato Internet e letto un po' di letteratura, ho deciso di scegliere di più un semplice circuito perché non ho bisogno di una sveglia.
Cominciamo, quindi di cosa abbiamo bisogno per farci un orologio con le nostre mani? Beh, certo, le mani, la capacità (nemmeno eccezionale) di leggere i circuiti, un saldatore e dettagli. Ecco un elenco completo di ciò che ho usato:
Quarzo a 10 MHz - 1 pz, microcontrollore ATtiny 2313, resistenze 100 Ohm - 8 pz, 3 pz. 10 kOhm, 2 condensatori da 22 pF, 4 transistor, 2 pulsanti, indicatore LED KEM-5641-ASR a 4 bit (RL-F5610SBAW/D15). Ho eseguito l'installazione su una textolite unilaterale.
Ma c'è un difetto in questo schema.: le uscite del microcontrollore (di seguito MK), che si occupano di gestire le scariche, ricevono un carico abbastanza decente. La corrente nella quantità totale è molto più alta della corrente massima della porta, ma con un'indicazione dinamica, l'MK non ha il tempo di surriscaldarsi. Affinché l'MK non si guasti, aggiungiamo resistori da 100 Ohm ai circuiti di scarica.
In questo schema, l'indicatore è controllato secondo il principio dell'indicazione dinamica, secondo il quale i segmenti dell'indicatore sono controllati dai segnali provenienti dalle corrispondenti uscite dell'MC. La frequenza di ripetizione di questi segnali è superiore a 25 Hz e per questo motivo il bagliore dei numeri indicatori sembra essere continuo.
Orologio elettronico, realizzato secondo lo schema di cui sopra, può mostrare solo il tempo (ore e minuti), mentre i secondi sono indicati da un punto tra i segmenti che sta lampeggiando. Per controllare la modalità di funzionamento dell'orologio, la sua struttura prevede interruttori a pulsante che controllano l'impostazione di ore e minuti. Questo circuito è alimentato da un alimentatore a 5V. Nella fabbricazione del circuito stampato, nel circuito è stato incluso un diodo zener da 5 V.
Dato che ho un alimentatore a 5V, ho escluso il diodo zener dal circuito.
Per realizzare una tavola è stato applicato un circuito utilizzando un ferro da stiro. Cioè, il circuito stampato è stato stampato su una stampante a getto d'inchiostro utilizzando carta lucida, può essere preso dalle moderne riviste patinate. Successivamente, è stata ritagliata la textolite delle dimensioni richieste. Ho ottenuto la dimensione 36 * 26 mm. Una dimensione così piccola a causa del fatto che tutti i dettagli sono selezionati Custodia SMD.
La tavola è stata incisa usando cloruro ferrico (FeCl 3 ). In termini di tempo, l'incisione è durata circa un'ora, poiché il bagno a pagamento era sul camino, calore influisce sul tempo di incisione, rame non utilizzato nella scheda. Ma non esagerare con la temperatura.
Mentre il processo di incisione era in corso, per non scervellarmi e non scrivere il firmware per l'orologio, sono andato su Internet e ho trovato un firmware per questo schema. Come eseguire il flashing di MK può essere trovato anche su Internet. Ho usato un programmatore che fa lampeggiare solo MK da ATMEGA.
E finalmente, la nostra scheda è pronta e possiamo iniziare a saldare il nostro orologio. Per la saldatura è necessario un saldatore da 25 W con una punta sottile per non bruciare l'MK e le altre parti. Eseguiamo la saldatura con cura e preferibilmente dalla prima volta che saldiamo tutte le gambe dell'MK, ma solo separatamente. Per chi non lo sapesse, sappiate che le parti realizzate nel pacchetto SMD hanno lo stagno sui terminali per una rapida saldatura.
E questo è l'aspetto della scheda con le parti saldate.
In questo istruzioni passo passo dirti come fare Orologio da parete con le tue stesse mani.
Caratteristiche dell'orologio:
Quello che ho usato per orologio elettronico da parete con grandi numeri.
Elettronica:
Il costo totale dell'elettronica: 900 rubli.
Altri materiali:
Oltre a vari strumenti.
Stampa il modello e ritaglia le strisce con un coltello clericale (come nella seconda foto)
Utilizzando la sagoma digitale, ritaglia il cartoncino a misura (ricordati di lasciare spazio per i puntini tra le ore e i minuti)
Se le tue strisce LED sono dotate di connettori su ciascuna estremità (come la mia), scollega il connettore e tagliale in 3 pezzi.
Incolla utilizzando il modello striscia led su cartone.
Questo non è necessario, ma ho usato una matita per segnare dove posizionare le strisce LED.
Molto più conveniente incollarli quando vedi forma finale. Grazie a questo, ho notato che ho lasciato troppo spazio per i punti tra i numeri e l'ho corretto in tempo.
Ora inizia il lungo processo di saldatura.
Saldare la striscia LED per formare una striscia continua. Prestare attenzione all'ordine di saldatura delle strisce nella foto. Per i punti, ho usato un pezzo di nastro adesivo, che ho sigillato con del nastro adesivo al centro.
Colori che ho scelto:
Ho provato a disegnare in Fritzing ma non sono riuscito a trovare tutti i dettagli 🙁
Quindi, nella prima foto, lo schema elettrico, e nella seconda, come mi sembra.
Prima di caricare il codice (con cui non ho nulla a che fare), non dimenticare di installare la libreria FastLED.
Se tutto funziona correttamente, i LED dovrebbero passare da un colore all'altro. Se riscontri problemi, controlla prima il giunto di saldatura.
File
Dopo un po 'di tempo, sono riuscito a realizzare un orologio che mi si addice completamente. Tuttavia, ognuno troverà da sé ciò che può essere migliorato.
Il codice è ben commentato, quindi non dovrebbero esserci problemi con esso.
Anche tutti i messaggi di debug sono commentati.
Per modificare il colore utilizzato, è necessario modificare la variabile sulla riga 22 (int ledColor = 0x0000FF; // Colore utilizzato (in hex)). Puoi trovare l'elenco dei colori in fondo a questa pagina.
Per coloro che sono almeno un po 'esperti di microcontrollori e vogliono anche creare un semplice e dispositivo utile per la casa non c'è niente di meglio che assemblare con indicatori LED. Una cosa del genere può decorare la tua stanza, oppure può essere un regalo fatto a mano unico, dal quale acquisirà valore aggiunto. Il circuito funziona come un orologio e come un termometro: le modalità vengono cambiate tramite un pulsante o automaticamente.
microcontrollore PIC18F25K22 si occupa di tutta l'elaborazione e la tempistica dei dati, e ULN2803A resta da coordinare con le sue uscite Indicatore LED. piccolo chip DS1302 funziona come un timer per secondi segnali precisi, la sua frequenza è stabilizzata da un risonatore al quarzo standard da 32768 Hz. Ciò complica in qualche modo il design, ma non è necessario regolare e correggere costantemente l'ora, che inevitabilmente sarà in ritardo o di fretta se si riesce a cavarsela con un risonatore al quarzo non sintonizzato casuale di pochi MHz. Un orologio del genere è più simile a un semplice giocattolo che a un cronometro accurato di alta qualità.
Se necessario, i sensori di temperatura possono essere posizionati lontano dall'unità principale: sono collegati ad essa con un cavo a tre fili. Nel nostro caso, un sensore di temperatura è installato nell'unità e l'altro si trova all'esterno, su un cavo lungo circa 50 cm, quando abbiamo provato anche il cavo da 5 m ha funzionato perfettamente.
Il display dell'orologio è composto da quattro grandi indicatori digitali a LED. Originariamente erano catodo comune, ma cambiati in anodo comune nella versione finale. Puoi metterne altri, quindi selezionare semplicemente i resistori di limitazione della corrente R1-R7 in base alla luminosità richiesta. Era possibile posizionarlo su una scheda comune con la parte elettronica dell'orologio, ma è molto più versatile: all'improvviso vuoi mettere un indicatore LED molto grande in modo che possano essere visti a lunga distanza. Un esempio di tale design di un orologio da strada è qui.
L'elettronica stessa parte da 5 V, ma per un bagliore luminoso dei LED è necessario utilizzare 12 V. Dalla rete, l'alimentazione viene fornita tramite un adattatore trasformatore step-down allo stabilizzatore 7805 , che forma una tensione di rigorosamente 5 V. Presta attenzione a una piccola batteria cilindrica verde: funge da fonte alimentazione di riserva, in caso di guasto della rete 220 V. Non è necessario prenderlo per 5 V: è sufficiente una batteria agli ioni di litio o Ni-MH da 3,6 volt.
Per il corpo, puoi usare vari materiali- legno, plastica, metallo o incorpora l'intero design di un orologio fatto in casa in uno industriale finito, ad esempio da un multimetro, un sintonizzatore, un ricevitore radio e così via. L'abbiamo realizzato in plexiglass, perché è facile da lavorare, ti permette di vedere l'interno, in modo che tutti possano vederlo: questo orologio è assemblato a mano. E, soprattutto, era disponibile :)
Qui puoi trovare tutti i dettagli necessari del progetto di orologio digitale fatto in casa proposto, inclusi schemi, layout PCB, firmware PIC e
