Analog digital klocka: 4 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Anledningen till att göra den här klockan var för att min ursprungliga IKEA -klocka inte fungerade längre och jag gillade verkligen huset på den här klockan. Jag tyckte det var ett slöseri att slänga klockan och bestämde mig för att återanvända den för en analog / digital klocka.

Jag kunde ha gjort en vanlig klocka men jag bestämde mig för att göra något annorlunda. Precis som alla andra klockor visar den tiden men inte på ett vanligt sätt. Med 60 tvåfärgade röda/gröna lysdioder visar klockan tiden. De röda lysdioderna används för att visa timmar och de gröna lysdioderna visar minuter. Sekunderna indikeras av en gul (röd + grön) lysdiod och en blinkande gul lysdiod i mitten av klockan.

Det kräver lite övning att veta hur man läser klockan. Eftersom lysdioderna används för att visa både timmar och minuter behöver det ett speciellt sätt att presentera tiden. Tiden visas som en stapel med lysdioder där den längsta stapeln visar antingen timmarna eller minuterna. Om den längsta stapeln presenteras med timmarna visar den kortare stapeln minuter i grönt och den återstående delen visar timmarna i rött. För att göra klockan mer läsbar om staplarna är korta lade jag till en timmeindikator med den röda lysdioden. Om minuterna blir större än timmarna, byter staplarna, det vill säga alla tidigare gröna minuter blir röda för att visa timmarna och den återstående delen kommer att visa minuter så i själva verket blir nästan allt grönt rött och tvärtom.

Det är lite svårt att förklara hur det fungerar så titta på videon. På grund av multiplexering av lysdioderna ser det ut som om lysdioderna blinkar i videon. Detta fångas bara av kameran, inte av det mänskliga ögat.

Som alltid byggde jag det här projektet kring min favoritmikrokontroller PIC, med hjälp av programmeringsspråket JAL men du kan också använda en Arduino.

Steg 1: Designerna

Totalt gjorde jag tre olika versioner av klockan innan jag var nöjd. Dessa versioner utformades enligt följande:

1. Med en standard 20 MHz kristall för PIC. Med denna design var klockan ur synk 1 sekund efter en dag i drift. Det här var för mycket. Dessutom gick tiden förlorad när du stängde av klockan eftersom det inte fanns något reservbatteri i designen.
2. Använda en DS1302 klockmodul. Det fina med den här modulen är att den har ett reservbatteri så att tiden inte går förlorad när du stänger av klockan. När jag testade klockan med denna modul var klockan synkroniserad 7 sekunder! efter en dag. Jag tror att detta orsakas av antingen fel kristall eller en dålig PCB -design.
3. Använda en DS3231 klockmodul. Denna modul har också ett reservbatteri och det är mer exakt än DS1302. Klockan fungerade bra med denna modul så jag använde detta för den slutliga designen. På grund av det behövde PIC inte längre en kristall.

Den fullständiga designen är ritad i tre schematiska diagram:

1. Klockkontroll med PIC
2. Led förare med skiftregister
3. 60 tvåfärgade lysdioder

Steg 2: Obligatoriska komponenter

Du måste ha följande komponenter för detta projekt:

• En bit brödbräda
• PIC -mikrokontroller 16F1823
• 3 skiftregister 74HC595
• 1 Darlington Transistor Array ULN2803A
• IC-uttag: 1 * 14-stift, 3 * 16-stift, 1 * 18-stift
• Klockmodul DS3231
• 2 knappar
• Motstånd: 2 * 33k, 8 * 100 Ohm, 8 * 47 Ohm
• 1 elektrolytkondensator 100 uF/16V
• 4 kondensatorer 100 nF
• Lysdioder: 60 2 mm tvåfärgad (röd/grön), 1 5 mm gul
• Jackkontakt 3 mm
• 5 Volt -adapter, till exempel den som används för laddning av en smartphone. Se till att det är en äkta 5 volt strömförsörjning.
• Valfritt: Sidhuvuden för anslutning av externa delar till brödbrädan
• Kynar wire & wire stripper
• Ett hus för din klocka.

Se schematiska diagram för hur du ansluter komponenterna. Det kräver ganska mycket lödning, särskilt för att ansluta de 60 lysdioderna. Schematiska diagram ingår i zip -filen.

Steg 3: Bygg klockan

Ta en titt på bilderna på hur jag bygger klockan. Jag började med att ta bort insidan av den ursprungliga klockan, varefter jag borrade 60 hål på 2 mm för tvåfärgade lysdioder i frontplattan. Sedan målade jag frontplattan svart och la till en bit plast för att täcka hålet där de ursprungliga händerna på klockan var placerade. Nu finns en gul lysdiod vid den positionen.

Sedan monterade jag alla 60 lysdioder, använde lite hett lim för att hålla dem på plats och kopplade dem med Kynar -tråd till varandra. Sist men inte minst monterade jag brödbrädan med alla komponenter.

På baksidan monterade jag de två tryckknapparna och strömuttaget. Glöm den extra plattan jag limmade på baksidan som visas på bilden. Jag tillade att eftersom min första design var tryckknapparna placerade där men jag behövde flytta dem eftersom jag var tvungen att lägga till DS3231-modulen och jag kunde bara hitta en plats där knapparna var när jag gjorde min första design.

Steg 4: Programvaran

Som redan nämnts är programvaran skriven för en PIC16F1823 med JAL -programmeringsspråk. PIC körs på en intern klocka på 32 MHz. Som nämnts tidigare görs klockinställningen av klockmodulen DS3231.

Programvaran utför följande huvuduppgifter:

• Initierar DS3231 -modulen med ett I2C -gränssnitt. Modulen genererar en 1 sekunders signal som är ansluten till PIC -avbrottstappen. PIC använder detta 1 sekunds avbrott för att läsa tiden från DS3231 -modulen.
• Driva de 60 tvåfärgade lysdioderna via skiftregistren. I det schematiska diagrammet kan man se att lysdioderna är anslutna i en 16 x 8 matris. Detta minskar antalet ledningar som behövs för att ansluta alla lysdioder. Denna matrisdesign kräver att PIC måste multiplexera lysdioderna för att kunna tända dem individuellt. Multiplexing av lysdioderna görs på ett avbrottsbasis där uppdateringsfrekvensen är 70 Hz så osynlig för det mänskliga ögat.
• Hantering av tryckknappar. Dessa används för att ställa in tiden, en för att ställa in timmar och en för att ställa in minuter. Båda knapparna måste tryckas in för att aktivera tidsinställningsläget. När tidsinställningsläget väljs kommer den gula lysdioden att lysa kontinuerligt. Efter fem sekunder utan att trycka på knapparna återgår klockan till normal tid och den gula lysdioden börjar blinka.

Se den andra videon om hur du ställer in tiden.

JAL-källfilen och Intel Hex-filen för programmering av PIC bifogas i zip-filen. Om du är intresserad av att använda PIC -mikrokontroller med JAL - ett Pascal -liknande programmeringsspråk - besök JAL -webbplatsen.

Ha kul att bygga ditt eget projekt och ser fram emot dina reaktioner.