Đồng hồ kỹ thuật số tương tự: 4 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Lý do làm ra chiếc đồng hồ này là vì chiếc đồng hồ IKEA ban đầu của tôi không còn hoạt động nữa và tôi thực sự thích vỏ của chiếc đồng hồ này. Tôi thấy thật lãng phí khi vứt bỏ chiếc đồng hồ và quyết định sử dụng lại nó cho một chiếc đồng hồ kim / kỹ thuật số.

Tôi có thể đã tạo ra một chiếc đồng hồ tiêu chuẩn nhưng tôi quyết định làm một cái gì đó khác biệt. Giống như bất kỳ đồng hồ nào khác, nó hiển thị thời gian nhưng không theo cách chuẩn. Sử dụng 60 đèn LED xanh / đỏ hai màu, đồng hồ hiển thị thời gian. Đèn LED màu đỏ được sử dụng để hiển thị giờ và đèn LED màu xanh lá cây hiển thị phút. Các giây được biểu thị bằng đèn LED đi bộ màu vàng (đỏ + xanh lá cây) và bằng đèn LED nhấp nháy màu vàng ở giữa đồng hồ.

Nó đòi hỏi một số thực hành để biết cách đọc đồng hồ. Vì đèn LED được sử dụng để hiển thị cả giờ và phút nên nó cần một cách đặc biệt để hiển thị thời gian. Thời gian được hiển thị dưới dạng thanh đèn LED trong đó thanh dài nhất hiển thị giờ hoặc phút. Nếu thanh dài nhất được hiển thị bằng giờ thì thanh ngắn hơn hiển thị phút bằng màu xanh lá cây và phần còn lại hiển thị giờ bằng màu đỏ. Để làm cho đồng hồ dễ đọc hơn trong trường hợp các vạch ngắn, tôi đã thêm một chỉ báo giờ bằng cách sử dụng đèn LED màu đỏ. Nếu phút trở nên lớn hơn giờ, các thanh sẽ hoán đổi, đó là tất cả các phút màu xanh lá cây trước đó sẽ trở thành màu đỏ để hiển thị giờ và phần còn lại sẽ hiển thị phút, vì vậy trên thực tế hầu như tất cả màu xanh lá cây trở thành màu đỏ và ngược lại.

Nó hơi khó để giải thích cách nó hoạt động, vì vậy hãy xem video. Do sự ghép kênh của các đèn LED, có vẻ như các đèn LED đang nhấp nháy trong video. Điều này chỉ được chụp bởi máy ảnh, không phải bằng mắt người.

Như mọi khi, tôi đã xây dựng dự án này xung quanh bộ điều khiển vi mô yêu thích của tôi là PIC, sử dụng ngôn ngữ lập trình JAL nhưng bạn cũng có thể sử dụng Arduino.

Bước 1: Kiểu dáng

Tổng cộng tôi đã làm ba phiên bản đồng hồ khác nhau trước khi tôi hài lòng. Các phiên bản này được thiết kế như sau:

1. Sử dụng tinh thể 20 MHz tiêu chuẩn cho PIC. Với thiết kế này, đồng hồ không đồng bộ 1 giây sau một ngày hoạt động. Điều này là quá nhiều. Bên cạnh đó, thời gian đã bị mất khi bạn tắt đồng hồ vì không có pin dự phòng trong thiết kế.
2. Sử dụng mô-đun đồng hồ DS1302. Điều thú vị về mô-đun này là nó có pin dự phòng để thời gian không bị mất khi bạn tắt đồng hồ. Khi tôi kiểm tra đồng hồ với mô-đun này, đồng hồ không đồng bộ 7 giây! sau một ngày. Tôi nghĩ rằng điều này là do tinh thể sai hoặc thiết kế PCB xấu.
3. Sử dụng mô-đun đồng hồ DS3231. Mô-đun này cũng có pin dự phòng và nó chính xác hơn DS1302. Đồng hồ hoạt động tốt với mô-đun này vì vậy tôi đã sử dụng nó cho thiết kế cuối cùng. Do đó, PIC không cần pha lê nữa.

Thiết kế hoàn chỉnh được vẽ thành ba sơ đồ:

1. Bộ điều khiển đồng hồ sử dụng PIC
2. Trình điều khiển Led sử dụng thanh ghi dịch chuyển
3. 60 đèn LED hai màu

Bước 2: Các thành phần bắt buộc

Bạn cần có các thành phần sau cho dự án này:

• Một miếng breadboard
• Bộ vi điều khiển PIC 16F1823
• Thanh ghi 3 ca 74HC595
• 1 Mảng bóng bán dẫn Darlington ULN2803A
• Ổ cắm IC: 1 * 14 chân, 3 * 16 chân, 1 * 18 chân
• Mô-đun đồng hồ DS3231
• 2 công tắc nút nhấn
• Điện trở: 2 * 33k, 8 * 100 Ohm, 8 * 47 Ohm
• 1 tụ điện 100 uF / 16V
• 4 tụ điện 100 nF
• Đèn LED: 60 2 mm hai màu (đỏ / xanh lá cây), 1 5 mm vàng
• Giắc cắm 3 mm
• Bộ chuyển đổi 5 Vôn, ví dụ như bộ chuyển đổi được sử dụng để sạc điện thoại thông minh. Đảm bảo rằng đó là nguồn điện 5 Volt thực sự.
• Tùy chọn: Tiêu đề để kết nối các bộ phận bên ngoài với breadboard
• Dây Kynar & dây rút
• Một nhà ở cho đồng hồ của bạn.

Xem các sơ đồ về cách kết nối các thành phần. Nó đòi hỏi khá nhiều mối hàn, đặc biệt là để kết nối 60 đèn LED. Sơ đồ giản đồ được bao gồm trong tệp zip.

Bước 3: Xây dựng đồng hồ

Hãy xem những hình ảnh về cách tôi chế tạo đồng hồ. Tôi bắt đầu bằng cách tháo các bộ phận bên trong của đồng hồ ban đầu, sau đó tôi khoan 60 lỗ 2 mm cho đèn LED hai màu ở tấm phía trước. Sau đó, tôi sơn mặt trước màu đen và thêm một miếng nhựa để che lỗ nơi đặt kim đồng hồ ban đầu. Bây giờ một đèn LED màu vàng được đặt tại vị trí đó.

Sau đó, tôi gắn tất cả 60 đèn LED, sử dụng một số keo nóng để giữ chúng ở vị trí của chúng và kết nối chúng bằng dây Kynar với nhau. Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, tôi đã lắp ráp breadboard với tất cả các thành phần.

Trên nắp sau, tôi đã gắn hai nút nhấn và giắc cắm nguồn. Quên về tấm phụ mà tôi đã dán ở mặt sau như trong hình. Tôi nói thêm rằng vì trong thiết kế đầu tiên của tôi, các nút nhấn nằm ở đó nhưng tôi cần phải di chuyển chúng vì tôi phải thêm mô-đun DS3231 và tôi chỉ có thể tìm thấy vị trí đặt các nút đó khi tôi thực hiện thiết kế đầu tiên của mình.

Bước 4: Phần mềm

Như đã đề cập, phần mềm được viết cho PIC16F1823 bằng ngôn ngữ lập trình JAL. PIC chạy trên xung nhịp bên trong 32 MHz. Như đã đề cập trước đó, việc định thời gian đồng hồ được thực hiện bởi mô-đun đồng hồ DS3231.

Phần mềm thực hiện các tác vụ chính sau:

• Khởi tạo mô-đun DS3231 bằng giao diện I2C. Mô-đun sẽ tạo ra tín hiệu 1 giây được kết nối với chân ngắt của PIC. PIC sử dụng ngắt 1 giây này để đọc thời gian từ mô-đun DS3231.
• Lái xe với 60 đèn LED hai màu thông qua sổ đăng ký sang số. Trong sơ đồ có thể thấy rằng các đèn LED được kết nối trong một ma trận 16 x 8. Điều này làm giảm số lượng dây cần thiết để kết nối tất cả các đèn LED. Thiết kế ma trận này yêu cầu PIC cần ghép các đèn LED để có thể phát sáng riêng lẻ chúng. Ghép kênh các đèn LED được thực hiện trên cơ sở ngắt trong đó tần số làm mới là 70 Hz nên mắt người không nhìn thấy được.
• Xử lý các nút nhấn. Chúng được sử dụng để đặt thời gian, một để đặt giờ và một để đặt phút. Cần nhấn cả hai nút để kích hoạt chế độ cài đặt thời gian. Khi chọn chế độ cài đặt thời gian, đèn led màu vàng sẽ sáng liên tục. Sau 5 giây không sử dụng các nút bấm, đồng hồ sẽ trở lại hoạt động thời gian bình thường và đèn LED màu vàng sẽ bắt đầu nhấp nháy.

Xem video thứ hai về cách đặt thời gian.

Tệp nguồn JAL và tệp Intel Hex để lập trình PIC được đính kèm trong tệp zip. Nếu bạn quan tâm đến việc sử dụng vi điều khiển PIC với JAL - một ngôn ngữ lập trình giống Pascal - hãy truy cập trang web JAL.

Hãy vui vẻ xây dựng dự án của riêng bạn và mong đợi phản ứng của bạn.