ένας πλοίαρχος από τη Νορβηγία αρέσει ο τρόπος καθορισμού του χρόνου με δυαδικό κώδικα. Παραδόξως, η ποσότητα πληροφοριών μπορεί να εμφανιστεί σε απλά σήματα ON / OFF. Στη συνέχεια ο πλοίαρχος αποφάσισε να κάνει ένα δυαδικό ρολόι από μόνο του.
Εργαλεία και υλικά:
- LED 0603 - 13 τεμάχια.
Μικροεπεξεργαστής Atmega328P-AU;
Πυκνωτής 0806 0,1 uF.
- πυκνωτής τανταλίου 1206 4,7 uF;
- Αντίσταση 0806 10 kOhm;
- Μονάδα ρολογιού πραγματικού χρόνου DS3231.
-0806 αντίσταση 51 kOhm - 3 τεμάχια.
-Παροχή μπαταρίας CRM32 CRM;
-CR2032 μπαταρία?
-4,5 mm κουμπί?
-0806 αντίσταση 200 Ohm?
-20 χιλ. Ζώνη ρολογιών
-20 mm επίπεδο ελατηρίου - 2 τεμάχια.
-Ηλαρυφή 38 mm.
-5 cm (2 ίντσες) από σύρμα λεπτής περιέλιξης.
-2 βίδες M2 με επίπεδη κεφαλή μήκους 6 mm.
-2 παξιμάδια M2.
Προσαρμογέας USB-TTL
-Αξαρτήματα αξεσουάρ
- τσιμπιδάκια.
-Μικρό κατσαβίδι.
-Πρόσβαση σε υψηλής ποιότητας εκτυπωτή 3D.
Βήμα πρώτο: Σχεδιασμός και προσαρμογή
Το ρολόι διαθέτει 13 LED που βρίσκονται σε ένα πολυπλέκτη μήτρα. Μια στήλη αντιστοιχεί σε ένα ψηφίο σε ψηφιακή ώρα. Ο χρόνος εμφανίζεται σε δυαδική μορφή και ένα ψηφίο αντιπροσωπεύεται από ένα μέγιστο τεσσάρων δυαδικών ψηφίων.
Φαίνονται κομψά και λειτουργούν εξαιρετικά χάρη σε ένα απλό περιβάλλον εργασίας χρήστη και διάρκεια ζωής μπαταρίας έως και δύο ετών.
Ο σχεδιασμός, όταν το ρολόι είναι απενεργοποιημένο, είναι ένας απλός συνδυασμός μαύρου και ασημιού δύο τόνων. Αυτά τα χρώματα υπάρχουν στον δερμάτινο ιμάντα και το κούμπωμα, καθώς και στην θήκη και στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.
Ο οδηγός έκρυψε τα περισσότερα από τα εξαρτήματα στο πίσω μέρος του κυκλώματος και το έφτιαξε με ένα μαύρο φόντο. Ηλεκτρονικά και ο πίνακας κυκλωμάτων ταιριάζει με τον σχεδιασμό δύο τόνων του ρολογιού.
Η θήκη ρολογιών πρέπει να είναι ανθεκτική, αλλά θα πρέπει να είναι εύκολο να ανοίξετε για να αντικαταστήσετε την μπαταρία ή να κάνετε αλλαγές στον κώδικα. Αυτό σημαίνει ότι δεν χρησιμοποιείται καμία κόλλα κατά τη συναρμολόγηση. Η μόνη λεπτομέρεια για την κόλλα είναι το γυαλί.
Η θήκη αποτελείται από δύο μέρη του κάτω μέρους και του δακτυλίου. Στο κάτω μέρος του ρολογιού εγκαθίσταται πίνακας τυπωμένου κυκλώματος, ζώνη ρολογιών και κορώνα. Ένα ποτήρι είναι τοποθετημένο στο δακτύλιο.
Δίδεται μεγάλη προσοχή στην κατανάλωση ενέργειας. Σε βαθύ ύπνο, το ρολόι καταναλώνει μόνο 10 μΑ. Αυτό δίνει ζωή μπαταρίας για περισσότερο από δύο χρόνια.
Όσο για τη διεπαφή χρήστη, απλά πρέπει να πιέσετε το στέμμα του ρολογιού για να ξυπνήσετε και να δείξουν αμέσως την ώρα. Όταν πατήσετε ξανά το κουμπί, θα εμφανιστεί η ημερομηνία. Επειδή η διάρκεια ζωής της μπαταρίας είναι δύο χρόνια, μπορείτε εύκολα να αλλάξετε τη θερινή ώρα χωρίς να συνδεθείτε με έναν υπολογιστή.Για να το κάνετε αυτό, πατήστε το πλήκτρο 15 φορές στη σειρά.
Βήμα δεύτερο: Επιλογή στοιχείου
Υπάρχουν τέσσερα κύρια μέρη σε μια πλακέτα κυκλώματος. Μικροεπεξεργαστής atmega328p. Αυτό είναι το ίδιο όπως σε δημοφιλή μοντέλα. Arduino. Αυτός είναι ο εγκέφαλος που θα επικοινωνεί με τη μονάδα ρολογιού πραγματικού χρόνου (RTC), θα επεξεργάζεται την ώρα και θα την εμφανίζει χρησιμοποιώντας LED. Όλα αυτά, φυσικά, χρειάζονται μια πηγή ενέργειας, κατά προτίμηση μια μικροσκοπική μπαταρία.
ATmega328P
Ο μικροεπεξεργαστής έπρεπε να πληροί ορισμένα κριτήρια. Το GPIO απαιτούσε τουλάχιστον εννέα ακίδες, οκτώ για LED και μία για ένα κουμπί. Χρειαζόταν επίσης ένα λεωφορείο I2C, όπου θα μπορούσε να λειτουργήσει ως κύρια συσκευή για τη δημοσκόπηση RTC αυτή τη στιγμή. Τέλος, έπρεπε να λειτουργεί σε χαμηλές τάσεις και να μην καταναλώνει υπερβολική ποσότητα ρεύματος όταν τροφοδοτείται. Το Atmega328P-AU πληροί όλα αυτά τα κριτήρια και ταυτόχρονα είναι αρκετά μικρό ώστε να μην καταλαμβάνει ολόκληρη την επιφάνεια του τυπωμένου κυκλώματος. Ένα μεγάλο πλεονέκτημα είναι ότι χρησιμοποιείται επίσης για τα πιο δημοφιλή boards του Arduino και πολλοί μπορούν να δουλέψουν μαζί του.
Πίνακας κυκλωμάτων
Η κάρτα σχεδιάστηκε για να χρησιμοποιεί έναν κεραμικό αντηχείο 8 MHz. Ωστόσο, αποδείχθηκε ότι ο επεξεργαστής πρέπει να λειτουργεί με χαμηλότερη συχνότητα για να λειτουργεί σε χαμηλές τάσεις. Κοιτάξτε την εικόνα σε αυτό το βήμα, ληφθείσα από τη σελίδα 303 στο δελτίο δεδομένων, η οποία εξηγεί τη σχέση μεταξύ της ταχύτητας του ρολογιού και της τάσης λειτουργίας. Η συχνότητα ρολογιού περίπου 4 MHz θα πρέπει να είναι η μέγιστη τιμή για αυτό το έργο. Ο πλοίαρχος χρησιμοποίησε έναν εσωτερικό ταλαντωτή 8 MHz και ενεργοποιημένο τμήμα 8 bit, ο οποίος δίνει μια ορατή συχνότητα ρολογιού 1 MHz. Ωστόσο, απαιτείται ένας συντονιστής 8 MHz όταν φορτώνεται ο κώδικας. Μετά τη φόρτωση, ο οδηγός δεν το διαγράφηκε
DS3231
Αρχικά, ο πλοίαρχος ήθελε να χρησιμοποιήσει το DS1307 RTC. Αυτό είναι ένα πιο δημοφιλές τσιπ. Ωστόσο, απαιτεί τροφοδοσία ισχύος 5 V.
Το DS3231 μπορεί να λειτουργεί σε χαμηλή τάση 1,8 V. Το τσιπ έχει ενσωματωμένο κρυστάλλινο χαλαζία. Ο ενσωματωμένος κρύσταλλος του ρολογιού έχει επίσης αντιστάθμιση θερμοκρασίας. Η θερμοκρασία περιβάλλοντος μπορεί να προκαλέσει ακανόνιστες ταλαντώσεις του κρυστάλλου ρολογιού. Αυτό σημαίνει ότι γίνεται λιγότερο ακριβής. Το DS3231 μετρά τη θερμοκρασία περιβάλλοντος και τις χρησιμοποιεί στον υπολογισμό για να αντισταθμίσει τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας. Ιδανικό για ρολόγια όταν εισέρχεστε και αφήνετε διαφορετικούς χώρους ή πηγαίνετε έξω όταν η θερμοκρασία δεν είναι σταθερή.
LEDs
Ο πλοίαρχος χρησιμοποιεί LEDs του συντελεστή μορφής 0603. Μπορούν να καταναλώσουν έως και 20 milliamps, αλλά λόγω του γεγονότος ότι δεν μπορούν να λειτουργούν ταυτόχρονα περισσότερα από τρία LED, αυτό δεν είναι πρόβλημα. Το ρεύμα επίσης μειώνεται όταν χρησιμοποιείτε αντιστάτες με μεγαλύτερη βαθμολογία από ό, τι είναι απαραίτητο. Ο πλοίαρχος λέει ότι είναι πιο αποτελεσματικό, για αυτές τις λυχνίες LED, να χρησιμοποιούν αντιστάσεις 100-400 Ohm.
CR2032
Το κύκλωμα ρολογιού μπορεί να τροφοδοτηθεί με μπαταρία λιθίου. Δεν έχει κανένα πρόβλημα να μειώνει την τάση στο ίδιο ρεύμα με το CR2032, αλλά αυτό θα έχει επιπρόσθετα προβλήματα. Για αυτό το έργο, μια μπαταρία ιόντων λιθίου θα έχει δύο κύρια μειονεκτήματα. Η χωρητικότητα του μικροσκοπικού κυττάρου είναι κοντά στο CR2032, αλλά απαιτεί επιπλέον χρέωση για ασφαλή φόρτιση και ασφαλή απόρριψη. Θα χρειαστείτε επίσης έναν τρόπο σύνδεσης του φορτιστή. Ως εκ τούτου, ο πλοίαρχος επέλεξε CR2032.
Βήμα τρίτο: Πολλαπλή μήτρα
Η διαμόρφωση που χρησιμοποιείται σε αυτό το ρολόι είναι ένας πίνακας 4x4 LED με την αποσυναρμολόγηση τριών περιττών LED.
Μόνο διαφορετικές λυχνίες LED σε μία στήλη είναι ενεργοποιημένες κάθε φορά. Αυτή η στήλη απενεργοποιείται πριν ενεργοποιηθεί η επόμενη στήλη. Όλα αυτά συμβαίνουν ταχύτερα από ότι το μάτι μπορεί να αντιληφθεί. Ως αποτέλεσμα, φαίνεται ότι τα LED σε διαφορετικές στήλες είναι ενεργοποιημένα ταυτόχρονα, δημιουργώντας μια πολύπλοκη εικόνα.
Πώς μπορώ να μάθω τι ώρα είναι με ένα τέτοιο ρολόι; Ας δούμε τις εικόνες.
Στο πρώτο σχήμα, βλέπουμε έναν πίνακα 4x4 με 13 LED. Οι σειρές της μήτρας είναι αριθμημένες 1,2,4,8.
Για να μάθετε το χρόνο, είναι απαραίτητο να προσθέσετε όλες τις λυχνίες LED σε μία σειρά, στη συνέχεια στην επόμενη, κλπ.
Για παράδειγμα, το σχήμα 2, το πρώτο τετράγωνο. Από τα αριστερά προς τα δεξιά, ένα LED ανάβει την πρώτη στήλη, την πρώτη σειρά. Έχουμε την πρώτη γραμμή κάτω από τον αριθμό 1, που σημαίνει το πρώτο ψηφίο της ώρας 1. Στη συνέχεια, η δεύτερη στήλη ανάβει με δύο LED κάτω από τους αριθμούς 1 και 2. Προσθέστε τους αριθμούς, φαίνεται 3. Η επόμενη στήλη είναι ένας αριθμός LED 4. Και η τελευταία στήλη είναι οι LED 1 + 2 + 4 = 7 . Έχουμε 13 ώρες 47 λεπτά.
Βήμα τέσσερα: Σχήμα
Το κύκλωμα έχει κυκλικό σχήμα, όπως ένα κλασικό ρολόι. Η τυποποιημένη θήκη ρολογιών είναι συνήθως 42 mm με διάμετρο γυαλιού 38 mm. Αυτή είναι η εξωτερική άκρη του γυαλιού. Ωστόσο, εάν το γυαλί στηρίζεται σε μια άκρη 1 mm πλάτος, η διαθέσιμη διάμετρος γίνεται 36 mm. Αυτό σήμαινε ότι η πλακέτα πρέπει να είναι περίπου 35 mm.
Ο πλοίαρχος διέταξε ένα τέλος σε έναν γνωστό χώρο. Οι σανίδες έχουν πάχος 0,8 mm.
Μπορείτε να κατεβάσετε το αρχείο για την κατασκευή του πίνακα παρακάτω.
Δυαδικό ρολόι καρπού - GERBER.zip
Βήμα πέντε: Συγκόλληση
Ο καλύτερος τρόπος για να στερεώσετε την πλακέτα κυκλώματος κατά τη συγκόλληση είναι με ταινία κάλυψης. Ο πλοίαρχος επιδιορθώνει τον πίνακα και αρχίζει την εγκατάσταση σύμφωνα με το διάγραμμα. Πρώτον, τα μικρότερα εξαρτήματα είναι συγκολλημένα (σε μέγεθος).
Βήμα έξι: οριστικοποιήστε το κουμπί
Όπως μπορείτε να δείτε, το στέμμα του ρολογιού στο πλάι της θήκης έχει σχεδιαστεί, σε αυτή τη συσκευή, για να ελέγχει το ρολόι. Αλληλεπιδρά με ένα μικρο κουμπί που είναι συνδεδεμένο στον μικροελεγκτή. Για να γίνει αυτό, το κουμπί πρέπει να επαναδιοριστεί.
Τα φθηνότερα tactile κουμπιά έχουν ένα μικρό στρογγυλό μαύρο πλαστικό εξάρτημα το οποίο πρέπει να κάνετε κλικ για να κλείσετε τις επαφές. Πρέπει να αντικατασταθεί. Ο πλοίαρχος αποσυνδέει το κουμπί, κόβοντας τους μεταλλικούς συνδετήρες. Διαγράφει ένα κουμπί. Τοποθετεί ένα κομμάτι ταινίας κάλυψης σε μια μεταλλική πλάκα και το τοποθετεί πίσω. Κόβει το σώμα του κουμπιού. Τώρα μπορείτε να κολλήσετε το κουμπί.
Έβδομο βήμα: κωδικοποίηση
Ο μικροελεγκτής δεν μπορεί να λειτουργήσει με τον κώδικα Arduino σε αυτό το στάδιο. Πρώτα χρειάζεστε ένα bootloader. Αυτή είναι μια υπορουτίνα που πρέπει να αποθηκευτεί σε ένα τσιπ για να κατεβάσει και να εκτελέσει ένα γραπτό πρόγραμμα.
Δεδομένου ότι είναι ένα Atmega328P με εξαιρετικά χαμηλή τάση, απαιτεί έναν ειδικό τύπο bootloader.
Ανοίξτε το IDE του Arduino, επιλέξτε Αρχείο> Προτιμήσεις> Διευθύνσεις διαχειριστή πρόσθετου πίνακα και προσθέστε ένα κόμμα μετά την τελευταία διεύθυνση URL πριν την επικόλληση της ακόλουθης διεύθυνσης URL
...
Κάντε κλικ στο OK αρκετές φορές και μεταβείτε στην επιλογή Εργαλεία> Διοικητικό Συμβούλιο> Διευθυντής Διοικητικού Συμβουλίου Ανοίξτε το, βρείτε minicore και εγκαταστήστε το.
Συνδέστε το Arduino στο κύκλωμα όπως στη φωτογραφία. Πηγαίνετε στα παραδείγματα Arduino και ανοίξτε τον δείγμα κώδικα ArduinoISP. Κατεβάστε τον κώδικα.
Στη συνέχεια, εγκαταστήστε την εγκατάσταση Εργαλεία> Προγραμματιστής: στο "Arduino ως ISP". Επιλέξτε την ακόλουθη διαμόρφωση από το bootloader του MiniCore. Μπορείτε επίσης να ελέγξετε ξανά τη διαμόρφωσή σας σύμφωνα με τη διαμόρφωση στην εικόνα που επισυνάπτεται σε αυτό το βήμα.
Ρυθμίσεις εκκίνησης του bootloader
Διοικητικό Συμβούλιο: ATmega328
Bootlader: ναι
Ρολόι: 1 MHz εσωτερικά
Compiler LTO: Απενεργοποιημένη
Παραλλαγή: 328Ρ / 328ΡΑ
BOD: 1,8V
Τώρα το τελευταίο βήμα είναι να συνδέσετε τα καλώδια από το Arduino με το ρολόι. Επιλέξτε Εργαλεία> Burn Bootloader. Περιμένετε μια στιγμή και θα λάβετε ένα μήνυμα σχετικά με την επιτυχή εγκατάσταση του bootloader.
Τώρα μένει να κατεβάσει τον κώδικα. Μπορεί να βρεθεί στον παρακάτω σύνδεσμο.
Binary_Wrist_Watch.ino
Βήμα Οκτώ: Περίπτωση
Η θήκη ρολογιών εκτυπώθηκε από ένα master σε ένα 3D εκτυπωτή. Μπορείτε να κατεβάσετε αρχεία στο αυτόν τον σύνδεσμο.
Βήμα εννέα: Κατασκευάστηκε
Μέχρι τώρα όλα τα μέρη έχουν συναρμολογηθεί και μπορείτε να προχωρήσετε στη συναρμολόγηση.
Τοποθετήστε την κορώνα στην θήκη ρολογιών.
Τραβήξτε το καλώδιο μέσω της οπής στερέωσης στη στεφάνη του ρολογιού.
Συνδέστε το σύρμα, βεβαιώνοντας ότι η κεφαλή μπορεί να είναι εσοχή κατά 1 mm.
Τοποθετήστε τα εξαγωνικά παξιμάδια στις αντίστοιχες εξαγωνικές σχισμές και ασφαλίστε τα με ένα μικρό κομμάτι ταινίας.
Τοποθετήστε κολλητική ταινία διπλής όψεως στην κάτω πλευρά της πλακέτας κυκλώματος.
Τοποθετήστε την πλακέτα κυκλώματος, βεβαιώνοντας ότι ο πείρος της κεφαλής ευθυγραμμίζεται με την οπή του κουμπιού
Πατώντας το κεφάλι, ελέγξτε τη λειτουργία του κουμπιού.
Κολλήστε το γυαλί στο δακτύλιο με την επικάλυψη.
Τοποθετήστε τον δακτύλιο ρολογιών, ευθυγραμμίζοντας τις οπές των βιδών και τα κουμπιά.
Τοποθετήστε βίδες 6 mm M2 στις οπές των βιδών και σφίξτε τις. Οι κεφαλές των βιδών είναι βαμμένες μαύρες.
Τοποθετήστε τα κλιπ στα μάτια των ιμάντων.
Τοποθετήστε τους ιμάντες ρολογιών.
Όλα είναι έτοιμα.
Η όλη διαδικασία κατασκευής ρολογιών μπορεί να δει στο βίντεο.