Lắp ráp "Đồng hồ thông minh 2" (Đồng hồ báo thức dựa trên Arduino với rất nhiều tính năng bổ sung): 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:37

Hướng dẫn này chỉ ra cách lắp ráp bộ công cụ cho Wise Clock 2, một dự án mã nguồn mở (phần cứng và phần mềm). Bạn có thể mua bộ Wise Clock 2 hoàn chỉnh tại đây. Tóm lại, đây là những gì Wise Clock 2 có thể làm (với bản phát hành phần mềm nguồn mở hiện tại): - hiển thị ngày và giờ hiện tại; - đọc tệp người dùng có thể chỉnh sửa từ thẻ SD và hiển thị nội dung của nó (thường là trích dẫn, do đó "khôn ngoan" trong tên); - cung cấp chức năng báo động; - cung cấp khả năng điều khiển từ xa (hồng ngoại). Bộ Wise Clock 2 bao gồm những thứ sau: 1. bo mạch vi điều khiển Duino644 (như một bộ sẵn sàng để hàn); 2. màn hình ma trận LED 16x32 (đỏ); 3. bao vây (hai tấm acrylic và phần cứng cần thiết). Các bước sau đây sẽ chỉ ra cách xây dựng Wise Clock 2, bao gồm: - cách hàn bo mạch Duino644; - cách kết nối màn hình; - cách bọc đồng hồ; - làm thế nào để làm cho nó hoạt động (chuẩn bị thẻ SD, đặt thời gian, v.v.).

Bước 1: Nội dung của Duino644 Kit

Duino644 là tên của bo mạch vi điều khiển được sử dụng trong Wise Clock 2. Bộ Duino644 chứa các thành phần sau: - PCB với ổ cắm thẻ SD được hàn trên đó; - Chip ATmega644 và ổ cắm 40 chân cho nó; - Chip DS1307 (bộ điều khiển thời gian thực) trong gói DIP 8 chân, và một ổ cắm 8 chân cho nó; - Chip EEPROM 24LC256 trong gói DIP 8 chân, và ổ cắm 8 chân cho nó; - Pin CR1220 nhỏ bằng đồng xu, và giá đỡ bằng nhựa của nó; - Tinh thể 16MHz và hai tụ điện 22pF; - Tinh thể 32768Hz; - loa siêu nhỏ; - công tắc vi mạch góc phải (4 cái); - Đầu nối USB loại miniB; - Tiêu đề nữ 2x8-pin (2 cái); - đèn LED xanh dương cường độ cao trong gói 1206; - Đầu cái 40 chân; - Ổn áp L78L33; - Đầu nối nguồn 2 chân JST và giắc cắm nguồn 2 chân JST với dây cáp; - IC thu hồng ngoại và ổ cắm 3 chân cho nó; - Đầu nam góc phải 6 chân (dành cho đầu nối FTDI); - Điện trở 10K (10 cái); - Điện trở 4K7 (3 cái); - Điện trở 75R; - Tụ tách 100nF (3 cái); - Đầu cắm đực 2x3 chân (dành cho đầu nối ICSP). Sau khi chúng tôi kiểm tra, chúng tôi đã có tất cả các thành phần sẵn sàng, chúng tôi có thể tiến hành hàn.

Bước 2: Hàn bo mạch Duino644

Mặc dù không được khuyên dùng như một bộ bắt đầu, nhưng Duino644 phải tương đối dễ hàn. Chỉ có hai thành phần yêu cầu một số kinh nghiệm hàn trước đó (và đôi mắt tốt và tay chắc chắn) vì chúng được gắn trên bề mặt: một là đầu nối USB miniB, một thành phần thụ động khá chắc chắn, có thể mất rất nhiều nhiệt, và một là Đèn LED 2 đầu màu xanh lam, trong (một trong những) gói SMD lớn nhất. 1. (Ảnh 2.1) Hãy bắt đầu với đầu nối USB miniB. Định vị nó sao cho 2 miếng nhựa va chạm vào các lỗ tương ứng của chúng trên PCB và đầu nối nằm gần bo mạch nhất. Hàn bốn "tai" bên trước để cố định nó vào vị trí, sau đó tiếp tục với 5 chân kết nối. Sử dụng kính lúp để đảm bảo rằng không còn cầu hàn nào giữa chúng. Để loại bỏ các cầu nối có thể, hãy sử dụng bấc khử hàn. Hãy dành thời gian của bạn, đây không phải là một thành phần nhạy cảm với nhiệt độ. 2. Tiếp theo, chúng tôi sẽ hàn điện trở 75 ohm (tím, xanh lá cây, đen, vàng, nâu) vào vị trí của nó, được đánh dấu R14. 3. Hãy áp dụng kinh nghiệm có được khi hàn đầu nối SMD với đèn LED. Định hướng của thành phần này là quan trọng, vì vậy nó phải được định vị chính xác. Cực âm (cực âm) của đèn LED được đánh dấu bằng một chấm màu xanh lá cây (kính lúp chắc chắn giúp ích ở đây). Trên PCB, cực âm được đánh dấu 3 chấm. Làm tan chảy một số chất hàn trên miếng catốt, sau đó đặt cực âm của đèn LED lên miếng đệm đó và hàn với đốm màu hiện có. Sau đó hàn đệm cực dương. 3. (Ảnh 2.2) Tại thời điểm này, chúng tôi thực hiện kiểm tra đầu tiên, để đảm bảo bo mạch được cấp nguồn từ USB. Chỉ cần cắm cáp USB và đèn LED sẽ sáng màu xanh lam. Chúng tôi có đánh lửa! 4. Tiếp theo chúng tôi sẽ hàn các điện trở. Bắt đầu với ba điện trở 4K7 (vàng, tím, đen, nâu, nâu): R5, R6, R7 (định hướng không quan trọng). Sau đó đặt và hàn các điện trở 10K còn lại (nâu, đen, cam, vàng): R1, R2, R3, R4, R8, R9, R10, R11, R12, R13. 5. (Ảnh 2.3) Tiếp theo, đặt và hàn các ổ cắm IC, bắt đầu với ổ cắm 40 chân lớn và tiếp tục với 2 ổ cắm 8 chân nhỏ. Chú ý đến vị trí của các ổ cắm sao cho các rãnh của chúng khớp với các rãnh trên màn hình. Điều này sau đó sẽ giúp chèn chính xác các mạch tích hợp. 6. Hàn hai tinh thể vào các vị trí được đánh dấu lần lượt là "XTAL" và "Q2" (định hướng của chúng không quan trọng). 7. Hàn các tụ điện 22pF (màu cam) vào vị trí của chúng, được đánh dấu C1 và C2 (định hướng không quan trọng). 8. Hàn ba tụ điện tách dòng 100nF (màu xanh lam) vào vị trí của chúng, được đánh dấu C3, C5, C8 (định hướng không quan trọng). 9. Đặt và hàn ngăn chứa pin bằng nhựa vào vị trí đã đánh dấu của nó, sau đó lắp pin đồng xu vào ngăn chứa (cực dương hướng lên bảng, cực âm hướng lên trên). 10. Chèn và hàn hai tiêu đề cái 2x8 vào vị trí đã đánh dấu của chúng (góc dưới của bảng). Đây là các đầu nối với bảng hiển thị. 11. Hàn bốn công tắc vi mô (nút nhấn) vào vị trí đã đánh dấu của chúng: - ba công tắc ở phần trên cùng của bảng và được sử dụng bởi chức năng đồng hồ (cài đặt báo thức, truy cập menu, v.v.); - một cái nằm ở phía bên trái của bảng và là nút đặt lại. 12. Hàn loa vi mô vào vị trí đã đánh dấu, ở đầu bảng (hướng không quan trọng). 13. Hàn đầu cái 3 chân ở góc trên bên trái của bảng (được đánh dấu IR). Đây là ổ cắm cho bộ thu hồng ngoại. Cắm bộ thu IR vào ổ cắm, hướng vào bên trong bo mạch. Sau đó, uốn cong các đầu cuối của nó một góc 90 độ, để đầu cuối hướng lên trên (theo dòng của điều khiển từ xa TV). 14. Lắp chip điều chỉnh điện áp L78L33, chú ý rằng hướng của nó khớp với hướng trên màn hình. 15. Hàn tiêu đề nam góc phải 6 chân vào vị trí được đánh dấu FTDI. 16. (Ảnh 2.4) Chèn các mạch tích hợp vào các ổ cắm tương ứng của chúng, đặc biệt chú ý đến hướng của chúng. Chip ATmega644 lớn có khía hướng về phía trên cùng của bảng. Hai chip nhỏ còn lại có các khía về phía dưới cùng của bảng. DS1307 phải được đặt trong ổ cắm gần với pin đồng xu. 24LC256 phải được đặt trong ổ cắm của nó gần với mép dưới của bảng, như đã được đánh dấu. Tại thời điểm này, bo mạch vi điều khiển Duino644 đã được lắp ráp và sẵn sàng để thử nghiệm (hoặc sử dụng). Nó sẽ giống như trên ảnh 2.5. Tiếp theo, chúng tôi sẽ cắm bảng hiển thị Sau đó, chúng tôi sẽ lập trình chip ATmega644 với bản phác thảo Wise Clock mới nhất, thông qua Arduino IDE.

Bước 3: Cắm Màn hình và Gắn Đồng hồ

Chèn Duino644 mới đúc vào mặt sau của bảng hiển thị (như trong hình 3.1 đính kèm), đảm bảo hai bộ đầu nối (tiêu đề đực trên bảng hiển thị và tiêu đề nữ trên bảng Duino644) cắm vào nhau. Nhấn nhẹ nhàng cho đến khi các đầu nối được cắm hoàn toàn và đảm bảo hai bảng song song. Đây là phần đính kèm duy nhất giữa hai bảng (không có ốc vít hoặc ốc vít) và nó sẽ được bảo vệ bởi vỏ máy. Vỏ bao gồm hai tấm plexiglass kẹp hai bảng (Duino644 và màn hình). Các tấm này được giữ cố định bằng các miếng đệm được vặn với nhau (và vít và đai ốc). Hãy tiến hành gắn các miếng đệm nylon màu trắng (giá đỡ) trên cả hai mặt của bảng hiển thị, trong bốn lỗ ở các góc. Các miếng đệm ngắn hơn đi phía trước màn hình, thì miếng đệm dài hơn được vặn vào mặt sau (như trong hình 3.2). Lưu ý rằng vòng đệm được sử dụng với miếng đệm ngắn, chúng tạo ra một khoảng trống nhỏ giữa bảng plexiglass phía trước và màn hình LED để chúng không chạm vào nhau. Sau khi các miếng đệm được thắt chặt, đặt và vặn vào tấm plexiglass phía trước, sau đó đi tiếp vào tấm sau. Vặn chặt tất cả các vít và đai ốc trong khi vỏ bọc nằm trên bề mặt nằm ngang (bàn), để đảm bảo rằng bộ phận lắp ráp chắc chắn và không bị xoắn. Sau khi chúng tôi chuẩn bị thẻ SD, chúng tôi nên sẵn sàng để kiểm tra đồng hồ.

Bước 4: Chuẩn bị thẻ SD

Wise Clock 2 hiển thị các trích dẫn được lấy từ một tệp văn bản được lưu trữ trên thẻ SD (ảnh 4.1). Tên của tệp này là "quote.txt" và là một phần của tệp zip chứa bản phác thảo (tải xuống từ đây). Nó cũng có thể được tạo từ đầu, dưới dạng tệp văn bản ASCII, để bao gồm các trích dẫn yêu thích của một người, theo trình tự mong muốn. Hạn chế duy nhất (trong phần mềm) là độ dài của dòng, không được vượt quá 150 ký tự. Các dòng được phân tách bằng CR / LF (xuống dòng / nguồn cấp dữ liệu dòng, hoặc mã ASCII 13/10). Thẻ SD phải được định dạng là FAT (còn được gọi là FAT16). Điều này có thể được thực hiện trong Windows, bằng cách chọn "Định dạng" trong File Explorer, hộp thoại này sẽ hiển thị hộp thoại như trong ảnh 4.2. Lưu ý: Dung lượng tối đa mà FAT16 có thể xử lý là 2GB. Một tệp quan trọng khác trên thẻ SD là "time.txt", cần thiết để thiết lập đồng hồ. Tệp "Time.txt" chứa một dòng như thế này: 12: 22: 45Z2009-11-14-6 cần được sửa đổi để phản ánh ngày và giờ hiện tại. Khi đồng hồ được cấp nguồn (đã lắp thẻ SD), thời gian và ngày đọc từ dòng này sẽ được đặt trong đồng hồ thời gian thực tương ứng là ngày và giờ hiện tại. Sau khi đồng hồ được đặt (tự động) khi bật nguồn, tệp "time.txt" được đánh dấu là đã xóa, do đó, lần tiếp theo đồng hồ được bật nguồn, tệp sẽ không được tìm thấy. Hai tệp, quote.txt và time.txt, có thể được tìm thấy là tệp zip chứa bản phác thảo.

Bước 5: Lập trình Duino644 với bản phác thảo "Đồng hồ thông minh 2"

1. Tải xuống bản phác thảo Đồng hồ thông minh từ vị trí đã chỉ định. 2. Thêm các thư viện Sanguino vào IDE Arduino của bạn. (Duino644 là một phiên bản của Sanguino, nếu bạn muốn. Nó tương thích với Sanguino và sử dụng cùng các thư viện do nhóm Sanguino phát triển để hỗ trợ bo mạch của họ. Và chúng tôi cảm ơn họ.) 3. Khởi chạy Arduino IDE và chọn "Sanguino" là bảng mục tiêu (xem ảnh 5.1). 4. Mở bản phác thảo Đồng hồ thông minh trong Arduino IDE và biên dịch nó. 5. Sử dụng cáp FTDI hoặc FTDI breakout (được kết nối giữa USB và đầu nối FTDI 6 chân trên bo mạch Duino644), tải lên bản phác thảo đã biên dịch (xem ảnh 5.2). Lưu ý: Đoạn mã nêu trên đã được kiểm tra và xác nhận là hoạt động với Arduino IDE phiên bản 17.

Bước 6: Bật nguồn cho đồng hồ và tận hưởng nó

Giờ đây, đồng hồ đã được lắp ráp và lập trình, đã đến lúc cấp nguồn cho đồng hồ bằng cáp USB, tốt nhất là từ bộ chuyển đổi USB, giống như loại được sử dụng để sạc lại iPhone và các thiết bị di động khác (ảnh 2). Hãy tận hưởng nó!