Rellotge digital analògic: 4 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

La raó per fer aquest rellotge va ser perquè el meu rellotge IKEA original ja no funcionava i em va agradar molt la carcassa d’aquest rellotge. Em va semblar una pèrdua llençar el rellotge i vaig decidir tornar-lo a utilitzar per a un rellotge analògic / digital.

Podria haver fet un rellotge estàndard, però vaig decidir fer alguna cosa diferent. Com qualsevol altre rellotge, mostra l’hora però no de manera estàndard. Mitjançant 60 LED vermells / verds bicolors, el rellotge mostra l’hora. Els LED vermells s’utilitzen per mostrar les hores i els LED verds els minuts. Els segons s’indiquen amb un LED groc que camina (vermell + verd) i amb un LED groc que parpelleja al centre del rellotge.

Requereix certa pràctica per saber llegir el rellotge. Atès que els LED s’utilitzen per mostrar tant les hores com els minuts, es necessita una manera especial de presentar l’hora. El temps es mostra com una barra de LEDs on la barra més llarga mostra les hores o els minuts. Si la barra més llarga es presenta per hores, la barra més curta presenta els minuts en verd i la part restant mostra les hores en vermell. Per tal de fer el rellotge més llegible en els casos en què les barres siguin curtes, he afegit un indicador d’hora amb el LED vermell. Si els minuts són més grans que les hores, les barres canvien, és a dir, tots els minuts verds anteriors es tornen vermells per mostrar les hores i la part restant mostrarà els minuts, de manera que gairebé tot el verd es torna vermell i al revés.

És una mica difícil d’explicar el seu funcionament, així que si us plau mireu el vídeo. A causa de la multiplexació dels LED, sembla que els LED parpellegin al vídeo. Això només és capturat per la càmera, no per l'ull humà.

Com sempre, vaig construir aquest projecte al voltant del meu micro controlador preferit, el PIC, amb el llenguatge de programació JAL, però també podeu utilitzar un Arduino.

Pas 1: els dissenys

En total vaig fer tres versions diferents del rellotge abans d’estar satisfet. Aquestes versions es van dissenyar de la següent manera:

1. Utilitzant un cristall estàndard de 20 MHz per al PIC. Amb aquest disseny, el rellotge no estava sincronitzat 1 segon després d’un dia de funcionament. Això era massa. Al costat, es va perdre el temps en apagar el rellotge, ja que al disseny no hi havia cap bateria de seguretat.
2. Utilització d’un mòdul de rellotge DS1302. L’aspecte positiu d’aquest mòdul és que té una bateria de seguretat, de manera que no es perd el temps en apagar el rellotge. Quan vaig provar el rellotge amb aquest mòdul, el rellotge no estava sincronitzat durant 7 segons. al cap d’un dia. Crec que això és causat per un vidre incorrecte o per un mal disseny de PCB.
3. Utilització d’un mòdul de rellotge DS3231. Aquest mòdul també té una bateria de seguretat i és més precís que el DS1302. El rellotge funcionava bé amb aquest mòdul, així que el vaig utilitzar per al disseny final. Per això, el PIC ja no necessitava cap cristall.

El disseny complet es dibuixa en tres diagrames esquemàtics:

1. Controlador de rellotge que utilitza el PIC
2. Controlador led mitjançant registres de torns
3. 60 LED bicolors

Pas 2: components necessaris

Heu de tenir els components següents per a aquest projecte:

• Un tros de pissarra
• Microcontrolador PIC 16F1823
• Registre de 3 torns 74HC595
• 1 matriu de transistors de Darlington ULN2803A
• Preses IC: 1 * 14-pin, 3 * 16-pin, 1 * 18-pin
• Mòdul de rellotge DS3231
• 2 polsadors de polsador
• Resistències: 2 * 33 k, 8 * 100 Ohm, 8 * 47 Ohm
• 1 condensador electrolític 100 uF / 16V
• 4 condensadors 100 nF
• LED: 60 bicolors de 2 mm (vermell / verd), 1 5 mm de groc
• Endoll de presa de 3 mm
• Adaptador de 5 volts, per exemple, el que s’utilitza per carregar un telèfon intel·ligent. Assegureu-vos que sigui una font d'alimentació real de 5 volts.
• Opcional: capçaleres per connectar les parts externes a la placa de control
• Filferro i filferro Kynar
• Una carcassa per al vostre rellotge.

Consulteu els diagrames esquemàtics sobre com connectar els components. Requereix força soldadura, especialment per connectar els 60 LED. Els diagrames esquemàtics s’inclouen al fitxer zip.

Pas 3: Construir el rellotge

Mireu les imatges de com construeixo el rellotge. Vaig començar traient els elements interns del rellotge original i després vaig perforar 60 forats de 2 mm per als LEDs bicolors de la placa frontal. Després vaig pintar la placa frontal de negre i vaig afegir un tros de plàstic per tapar el forat on es posicionaven les agulles originals del rellotge. Ara es troba un LED groc en aquesta posició.

Després vaig muntar els 60 LED, vaig utilitzar una mica de cola calenta per mantenir-los a la seva ubicació i els vaig connectar amb filferro Kynar entre ells. Per últim, però no per això menys important, he muntat la placa amb tots els components.

A la tapa posterior vaig muntar els dos polsadors i la presa de corrent. Oblideu-vos de la placa addicional que he enganxat a la part posterior com es mostra a la imatge. Vaig afegir que, al meu primer disseny, els botons eren allà situats, però necessitava moure'ls perquè havia d'afegir el mòdul DS3231 i només vaig poder trobar un lloc on es trobaven aquests botons quan vaig fer el meu primer disseny.

Pas 4: el programari

Com ja s'ha esmentat, el programari està escrit per a un PIC16F1823 mitjançant el llenguatge de programació JAL. El PIC funciona amb un rellotge intern de 32 MHz. Com es va esmentar anteriorment, la sincronització del rellotge es realitza mitjançant el mòdul de rellotge DS3231.

El programari realitza les tasques principals següents:

• Inicialització del mòdul DS3231 mitjançant una interfície I2C. El mòdul generarà un senyal d'1 segon que es connecta al pin d'interrupció del PIC. El PIC utilitza aquesta interrupció d'1 segon per llegir l'hora del mòdul DS3231.
• Conducció dels 60 LED bicolors mitjançant els registres de desplaçament. Al diagrama esquemàtic es pot veure que els LED estan connectats en una matriu de 16 per 8. Això redueix el nombre de cables necessaris per connectar tots els LED. Aquest disseny de matriu requereix que el PIC necessiti multiplexar els LEDs per poder il·luminar-los individualment. La multiplexació dels LED es fa de manera interrompuda, on la freqüència d’actualització és de 70 Hz, de manera que és invisible per a l’ull humà.
• Maneig dels botons. S’utilitzen per configurar l’hora, una per definir les hores i una per definir els minuts. Cal prémer els dos botons per activar el mode de configuració del temps. Quan se selecciona el mode de configuració de l'hora, el led groc estarà encès contínuament. Després de 5 segons de no utilitzar els botons policials, el rellotge torna a l'horari normal i el LED groc començarà a parpellejar.

Vegeu el segon vídeo sobre com configurar l'hora.

El fitxer font JAL i el fitxer Intel Hex per programar el PIC s’adjunten al fitxer zip. Si esteu interessats a utilitzar el microcontrolador PIC amb JAL (un llenguatge de programació com Pascal), visiteu el lloc web de JAL.

Diverteix-te construint el teu propi projecte i esperant les teves reaccions.