นาฬิกาตั้งโต๊ะไบนารี: 9 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

นาฬิกาไบนารีนั้นยอดเยี่ยมและเฉพาะสำหรับผู้ที่รู้เลขฐานสอง (ภาษาของอุปกรณ์ดิจิทัล) หากคุณเป็นคนที่ชอบเทคโนโลยี นาฬิกาแปลก ๆ นาฬิกาเรือนนี้เหมาะสำหรับคุณ ดังนั้นจงทำด้วยตัวเองและเก็บเวลาไว้เป็นความลับ!

คุณจะพบนาฬิกาไบนารีหลายประเภทบนอินเทอร์เน็ต แม้แต่คุณสามารถซื้อนาฬิกาไบนารีจากร้านค้าออนไลน์เช่น amazon.com แต่นาฬิกาเรือนนี้ต่างจากนาฬิกาทั้งหมด และที่นี่ฉันเล่นหินอ่อนเพื่อให้ดูสง่างาม

ก่อนลงไปโปรดดูวิดีโอสาธิต

ขั้นตอนที่ 1: รายการวัสดุ

ส่วนประกอบฮาร์ดแวร์

1. Arduino Pro Micro (ซื้อจาก aliexpress.com): นี่คือหัวใจหลักของนาฬิกาและอ่านเวลาจาก RTC และให้คำแนะนำในการขับ LED ตามลำดับ คุณสามารถใช้ Arduino Nano แม้กระทั่ง Arduino Uno แทน Pro Micro หากขนาดไม่สำคัญสำหรับคุณ

2. โมดูล DS3231 RTC (ซื้อจาก aliexpress.com): DS3231 RTC ติดตามเวลาแม้ในขณะที่ไฟดับ แม้ว่า RTC อื่นๆ เช่น DS1307 จะสามารถใช้ได้ แต่ DS3231 นั้นแม่นยำกว่า

3. MAX7219CNG LED Driver IC (ซื้อจาก aliexpress.com): Arduino มีพินจำนวนจำกัด ดังนั้น หากคุณต้องการขับ LED จำนวนมากโดยไม่ต้องเสียหมุด Arduino MAX7219 คือตัวช่วยชีวิต ใช้ข้อมูลอนุกรมและสามารถขับ 64 LEDs ได้อย่างอิสระ

4. LED สีน้ำเงิน 20 ชิ้น 5 มม. (ซื้อจาก aliexpress.com): สีน้ำเงินให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดสำหรับฉัน คุณสามารถลองกับสีอื่นได้

5. 20 PCS Playing Marble (ซื้อจาก aliexpress.com): ใช้หินอ่อนขนาดมาตรฐาน หินอ่อนต้องโปร่งแสงจึงจะส่องผ่านได้

6. ตัวต้านทาน 10K: ใช้เพื่อควบคุมกระแสเซกเมนต์ของ MAX7219 IC ดูแผ่นข้อมูลเพื่อทราบค่าที่แน่นอนสำหรับส่วนต่างๆ ในปัจจุบัน

7. สายไฟ

8. บอร์ด PCB ต้นแบบ (ซื้อจาก aliexpress.com): ฉันใช้บอร์ด PCB ต้นแบบสำหรับ MAX7219 IC พร้อมฐาน IC คุณสามารถออกแบบบอร์ด PCB แบบกำหนดเองของคุณได้

เครื่องมือฮาร์ดแวร์

1. CNC 3018 PRO Laser Engraver Wood CNC Router Machine (ซื้อจาก aliexpress.com): Theis DIY CNG machine ใช้สำหรับแกะสลักบนไม้สำหรับหินอ่อนและ LEDs นี่เป็นเครื่องที่ยอดเยี่ยมในราคาถูกสำหรับผู้ผลิตและมือสมัครเล่น

2. สถานีบัดกรี (ซื้อจาก aliexpress.com): การบัดกรีบางอย่างเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับโครงการและหัวแร้งที่ดีเป็นเครื่องมือที่ต้องมีสำหรับผู้ผลิต 60W เป็นทางเลือกที่ดีสำหรับการบัดกรีแบบ DIY

3. เครื่องตัดลวด (ซื้อจาก aliexpress.com)

4. คัตเตอร์กัดปลายคาร์ไบด์เคลือบไททาเนียมสำหรับ CNC (ซื้อจาก aliexpress.com): คุณอาจลองใช้ดอกกัดที่ให้มากับเครื่องก็ได้ ในกรณีนั้น คุณควรทำการเปลี่ยนแปลงบางอย่างกับการออกแบบ

ขั้นตอนที่ 2: แกะสลักและแกะสลัก

ฉันหยิบชิ้นไม้ Soft Maple ขนาด 165X145X18.8 มม. เพื่อวางไฟ LED ของนาฬิกา ที่ด้านบนของทุกเส้น ฉันจะวางหินอ่อน และขนาดของหินอ่อนเล่นมาตรฐานคือเส้นผ่านศูนย์กลาง 15.5 มม. ดังนั้นฉันจึงสร้างรู 15.7 มม. ด้วยความลึก 7 มม. ที่กึ่งกลางของรู ฉันเจาะ 5 มม. เพื่อวาง LED ข้อความทั้งหมดถูกสร้างขึ้นด้วยความลึก 2 มม. คุณสามารถเพิ่มหรือลดความลึกที่คุณเลือกได้ คุณอาจลองแกะสลักด้วยเลเซอร์สำหรับข้อความ

การออกแบบที่สมบูรณ์ทำโดย Easel จาก Inventables Easel เป็นแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์บนเว็บที่ให้คุณออกแบบและแกะสลักจากโปรแกรมง่ายๆ เพียงโปรแกรมเดียว และฟีเจอร์ส่วนใหญ่ใช้งานได้ฟรี คุณต้องลงชื่อเข้าใช้ระบบโดยสร้างบัญชีหรือใช้ Gmail เท่านั้น

Easel Pro เป็นซอฟต์แวร์ระบบคลาวด์แบบสมาชิกซึ่งสร้างขึ้นจากซอฟต์แวร์ Easel ฟรีของ Inventables Easel and Easel Pro ลดอุปสรรคที่เกี่ยวข้องกับซอฟต์แวร์การผลิตผลิตภัณฑ์ CAD และ CAM ที่ซับซ้อน ทำให้ผู้ใช้ผลิตผลิตภัณฑ์ทางกายภาพได้ง่าย

การใช้ Easel คุณสามารถส่งออกไฟล์การออกแบบในรูปแบบ G-code หรือตั้งค่า CNC ของคุณโดยตรงจากสภาพแวดล้อม Easel และส่งคำสั่งไปยัง CNC ในกรณีนั้น คุณต้องติดตั้งไดรเวอร์สำหรับขาตั้ง คุณยังสามารถนำเข้า G-code ที่สร้างไว้ก่อนหน้านี้ไปยัง Easel IDE และแก้ไขได้ ฉันรวมไฟล์การออกแบบไว้ด้วย คุณสามารถปรับเปลี่ยนการออกแบบได้ตามต้องการโดยใช้ขาตั้ง

ขั้นตอนที่ 3: การขัดและทาวานิช

วานิชสามารถให้งานไม้และภาพวาดที่สวยงาม ก่อนทาน้ำยาเคลือบเงากับไม้ ให้ขัดชิ้นงานและทำความสะอาดพื้นที่ทำงานของคุณ การขัดให้เรียบและเตรียมไม้สำหรับเคลือบเงา ทาวานิชเป็นชั้นบางๆ หลายๆ ชั้น ปล่อยให้แต่ละชั้นแห้งสนิทก่อนทำขั้นตอนต่อไป ในการเคลือบเงาภาพวาด ปล่อยให้แห้งสนิทแล้วค่อยทาวานิชอย่างระมัดระวัง เสื้อโค้ทเดียวก็เพียงพอสำหรับภาพวาดหลายภาพ แต่คุณสามารถเพิ่มเลเยอร์เพิ่มเติมได้ตราบใดที่คุณปล่อยให้สีก่อนหน้าแห้งสนิทก่อน

ก่อนทาวานิช คุณต้องลบจุดบกพร่องและรอยตำหนิออกก่อนที่จะทาวานิช ในการทำเช่นนั้น ใช้กระดาษทรายเบอร์ 100 สำหรับชิ้นงานที่ยังไม่เสร็จ และทำงานกับลายไม้ ทรายเบา ๆ จนชิ้นงานเรียบ หลังจากทำความสะอาดชิ้นไม้ ให้ทาน้ำยาวานิชในบริเวณที่มีอากาศถ่ายเทได้ดี

วานิชช่วยประหยัดไม้จากฝุ่นละอองและความชื้นจากสิ่งแวดล้อม แต่อาจส่งผลต่อสีของไม้ได้

ขั้นตอนที่ 4: การสร้างวงจร

องค์ประกอบหลักของนาฬิกาคือบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino Pro Mini และโมดูล DS3231 RTC การเชื่อมต่อ Arduino Pro Mini และโมดูล RTC นั้นง่ายมาก คุณต้องเชื่อมต่อพิน SDA ของโมดูล RTC กับพิน SDA ของ Arduino และพิน SCL ของโมดูล RTC กับพิน SCL ของ Arduino หมุด SDA และ SCL เป็นขา A4 และ A5 ของ Arduino ตามลำดับ คุณต้องทำการเชื่อมต่อกราวด์ร่วมกันระหว่างโมดูล Arduino และ RTC ฉันใช้สายจัมเปอร์เพื่อทำการเชื่อมต่อ

การเชื่อมต่อระหว่าง Arduino และ DS3231 RTC:

Arduino	DS3231
เอสซีแอล (A5)	SCL
เอสดีเอ (A4)	SDA
5V	VCC
GND	GND

สำหรับการแสดงชั่วโมง นาที และวินาที นาฬิกาไบนารีต้องใช้ไฟ LED 20 ดวง หากคุณต้องการแสดงวันที่ ต้องใช้มากกว่านี้ บอร์ด Arduino มีข้อจำกัดของพิน GPIO ดังนั้นฉันจึงใช้ IC ไดรเวอร์ LED MAX7219CNG เพื่อขับ LED จำนวนมากโดยใช้บอร์ด Arduino เพียงสามพิน

IC ไดรเวอร์ MAX7219 สามารถขับ LED 64 ดวงในขณะที่ใช้สายไฟเพียง 3 เส้นในการสื่อสารกับ Arduino และยิ่งไปกว่านั้น เราสามารถเชื่อมต่อไดรเวอร์และเมทริกซ์หลายตัวแบบเดซี่เชนและยังคงใช้สายไฟ 3 เส้นเหมือนเดิม

ไฟ LED 64 ดวงขับเคลื่อนด้วยพินเอาต์พุต 16 ตัวของ IC คำถามตอนนี้คือเป็นไปได้อย่างไร จำนวนสูงสุดของไฟ LED ที่สว่างในเวลาเดียวกันคือแปด ไฟ LED ถูกจัดเรียงเป็นชุดแถวและคอลัมน์ 8 × 8 ดังนั้น MAX7219 จะเปิดใช้งานแต่ละคอลัมน์ในช่วงเวลาสั้น ๆ และในขณะเดียวกันก็ขับเคลื่อนแต่ละแถวด้วย ดังนั้นการสลับผ่านคอลัมน์และแถวอย่างรวดเร็ว ดวงตาของมนุษย์จะสังเกตเห็นเพียงแสงที่ต่อเนื่องกันเท่านั้น

VCC และ GND ของ MAX7219 ไปที่พิน 5V และ GND ของ Arduino และอีกสามพิน DIN, CLK และ CS ไปที่พินดิจิทัลของบอร์ด Arduino หากเราต้องการเชื่อมต่อโมดูลมากกว่าหนึ่งโมดูล เราเพียงแค่เชื่อมต่อพินเอาต์พุตของบอร์ดฝ่าวงล้อมก่อนหน้ากับพินอินพุตของโมดูลใหม่ อันที่จริงหมุดเหล่านี้เหมือนกันหมด ยกเว้นว่าพิน DOUT ของบอร์ดก่อนหน้าจะไปที่พิน DIN ของบอร์ดใหม่

การเชื่อมต่อระหว่าง Arduino และ MAX7219CNG:

Arduino	MAX7219
D12	DIN
D11	CLK
D10	โหลด
GND	GND

ขั้นตอนที่ 5: การอัปโหลดโปรแกรม

โปรแกรมทั้งหมดเขียนในสภาพแวดล้อม Arduino ห้องสมุดภายนอกสองแห่งถูกใช้สำหรับร่าง อันหนึ่งสำหรับโมดูล RTC และอีกอันสำหรับ MAX7219 IC ดาวน์โหลดไลบรารี่จากลิงค์และเพิ่มลงใน Arduino IED ก่อนทำการคอมไพล์โปรแกรม

การอัปโหลดโปรแกรมใน Arduino Pro Mini ค่อนข้างยุ่งยาก ดูบทช่วยสอนหากคุณไม่เคยใช้ Arduino Pro Mini มาก่อน:

/*

GIT: https://github.com/jarzebski/Arduino-DS3231 > GIT: https://github.com/jarzebski/Arduino-DS3231 > */ #include "Wire.h" #include "DS3231.h" #include "LedControl.h" /* ตอนนี้เราต้องการ LedControl เพื่อใช้งาน ***** หมายเลขพินเหล่านี้อาจจะไม่ทำงานกับฮาร์ดแวร์ของคุณ ***** ขา 12 เชื่อมต่อกับ DataIn ขา 11 เชื่อมต่อกับ CLK ขา 10 เชื่อมต่อกับโหลด เรามี MAX72XX เดียวเท่านั้น */ DS3231 นาฬิกา; RTCDateTime dt; LedControl lc=LedControl(12, 11, 10, 1); int วินาที, นาที, ชั่วโมง; จำนวนไบต์ [10] = {B00000000, B01000000, B000000000, B01100000, B000010000, B01010000, B00110000, B01110000, B00001000, B01001000}; การตั้งค่าเป็นโมฆะ () { //Serial.begin (9600); /* MAX72XX อยู่ในโหมดประหยัดพลังงานเมื่อเริ่มต้น เราต้องทำการโทรปลุก */ lc.shutdown(0, false); /* ตั้งค่าความสว่างเป็นค่ากลาง */ lc.setIntensity(0, 15); /* และล้างการแสดงผล */ lc.clearDisplay(0); //lc.setLed(0, แถว, คอลัมน์, จริง); // lc.setRow(0, 0, B111111111); // lc.setRow(0, 1, B111111111); // lc.setRow(0, 2, B111111111); // lc.setRow(0, 3, B111111111); // lc.setRow(0, 4, B111111111); // lc.setRow(0, 5, B111111111); // lc.setColumn(0, 2, B11111111); // lc.setColumn(0, 3, B111111111); // lc.setColumn(0, 4, B111111111); // lc.setColumn(0, 5, B11111111); // เริ่มต้น DS3231 clock.begin(); // ตั้งเวลารวบรวมร่าง //clock.setDateTime(_DATE_, _TIME_); โหมดพิน (5, INPUT_PULLUP); โหมดพิน(6, INPUT_PULLUP); โหมดพิน (7, INPUT_PULLUP); } เมนู int = 0, ขึ้น, ลง; int ชั่วโมง_one; int hours_ten; int minutes_one; int minutes_ten; int seconds_one; int seconds_ten; วงเป็นโมฆะ () { if(digitalRead(5)==0){ ล่าช้า (300); เมนู++; ถ้า(เมนู>3) เมนู = 0; } if(เมนู==0){ dt = clock.getDateTime(); ชั่วโมง = dt.hour; นาที = dt.minute; วินาที = dt.second; ถ้า(ชั่วโมง>12) ชั่วโมง = ชั่วโมง - 12; ถ้า(ชั่วโมง==0) ชั่วโมง = 1; hours_one = ชั่วโมง%10; hour_ten = ชั่วโมง/10; minutes_one = นาที%10; minutes_ten = นาที/10; seconds_one = วินาที%10; seconds_ten = วินาที/10; lc.setRow(0, 0, หมายเลข[seconds_one]); lc.setRow(0, 1, จำนวน[seconds_ten]); lc.setRow(0, 2, จำนวน[นาที_หนึ่ง]); lc.setRow(0, 3, จำนวน[นาที_สิบ]); lc.setRow(0, 4, จำนวน[hours_one]); lc.setRow(0, 5, จำนวน[hours_ten]); } if(menu==1){ if(digitalRead(6)==0){ ล่าช้า(300); ชั่วโมง++; ถ้า(ชั่วโมง>=24)ชั่วโมง = 0; } if(digitalRead(7)==0){ ล่าช้า (300); ชั่วโมง--; ถ้า(ชั่วโมง=60) นาที = 0; } if(digitalRead(7)==0){ ล่าช้า (300); นาที--; ถ้า (นาที<0) นาที = 0; } minutes_one = นาที%10; minutes_ten = นาที/10; lc.setRow(0, 4, B00000000); lc.setRow(0, 5, B00000000); lc.setRow(0, 1, B00000000); lc.setRow(0, 0, B00000000); lc.setRow(0, 2, จำนวน[นาที_หนึ่ง]); lc.setRow(0, 3, จำนวน[นาที_สิบ]); } if(menu==3){ clock.setDateTime(2020, 4, 13, ชั่วโมง, นาที, 01); เมนู = 0; } //lc.setLed(0, แถว, คอลัมน์, เท็จ); //lc.setLed(0, แถว, คอลัมน์, จริง); //lc.setColumn(0, col, B10100000); //lc.setRow(0, 4, B111111111); //lc.setRow(0, แถว, (ไบต์)0); //lc.setColumn(0, col, (ไบต์)0); // สำหรับค่าศูนย์นำหน้าไปยังตัวอย่าง DS3231_dateformat // Serial.print("Raw data: "); // Serial.print(dt.year); Serial.print("-"); // Serial.print(dt.month); Serial.print("-"); // Serial.print(dt.day); Serial.print(" "); // Serial.print(dt.hour); Serial.print(":"); // Serial.print(dt.นาที); Serial.print(":"); // Serial.print(dt.วินาที); Serial.println(""); // // ล่าช้า (1000); }

ขั้นตอนที่ 6: การวาง LEDs

ในขั้นตอนนี้ ฉันจะใส่ไฟ LED ทั้งหมดไปที่รูของกระดานไม้ การเชื่อมต่อของไฟ LED จะแสดงในแผนผัง เนื่องจากเราจะใช้ไดรเวอร์ MAX7219 LED เพื่อขับเคลื่อน LED ไฟ LED ทั้งหมดจะต้องเชื่อมต่อในรูปแบบเมทริกซ์ ดังนั้นฉันจึงเชื่อมต่อพินขั้วบวกของ LED ทั้งหมดในทุกคอลัมน์เข้าด้วยกันและหมุดแคโทดทั้งหมดของทุกแถวเข้าด้วยกันตามแผนผัง ตอนนี้ พินคอลัมน์ของเราเป็นพินแอโนดของไฟ LED และพินแถวเป็นพินแคโทดของไฟ LED จริงๆ

สำหรับ LED ขับเคลื่อนโดยใช้ MAX7219 คุณต้องเชื่อมต่อพินแคโทดของ led กับพินหลักของ IC และพินแอโนดของ led กับพินเซ็กเมนต์ของ IC ดังนั้น หมุดคอลัมน์ของเราควรเชื่อมต่อกับหมุดส่วน และหมุดแถวควรเชื่อมต่อกับหมุดหลักของ MAX7219

คุณต้องเชื่อมต่อตัวต้านทานระหว่างพิน ISET และ VCC ของ MAX7219 IC และตัวต้านทานนี้ควบคุมกระแสพินของเซกเมนต์ ฉันใช้ตัวต้านทาน 10K เพื่อรักษา 20mA ในแต่ละส่วนพิน

ขั้นตอนที่ 7: เชื่อมต่อ LEDs

ในขั้นตอนนี้ ฉันเชื่อมต่อ LED ทั้งหมดในรูปแบบเมทริกซ์แถว-คอลัมน์ ฉันจำเป็นต้องใช้สายจัมเปอร์พิเศษเพื่อเชื่อมต่อ LED แต่คุณสามารถทำการเชื่อมต่อได้โดยไม่ต้องใช้สายเพิ่มเติม หากสายนำของ LED ยาวพอที่จะสัมผัสกัน

ในการกำหนดค่านี้ ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทาน เนื่องจาก MAX7219 จะดูแลกระแสไฟ หน้าที่ของคุณคือเลือกค่าที่เหมาะสมสำหรับตัวต้านทาน ISET และดึงพิน ISET ด้วยตัวต้านทานนี้ ก่อนวางและเชื่อมต่อ LED ฉันแนะนำให้คุณตรวจสอบ LED ทุกดวง เพราะการวาง LED ที่ไม่ดีจะฆ่าเวลาได้มาก ในขั้นตอนต่อไป เราจะเชื่อมต่อสายแถวและคอลัมน์กับ MAX ic

ขั้นตอนที่ 8: เชื่อมต่อแผงวงจรกับไฟ LED

แผงวงจรของเรารวมถึง RTC, Arduino และ MAX7219 นั้นพร้อมมานานแล้ว และเราได้เตรียมเมทริกซ์ LED ในขั้นตอนก่อนหน้าด้วย ตอนนี้เราจำเป็นต้องเชื่อมโยงสิ่งต่าง ๆ เข้าด้วยกันตามแผนผัง ขั้นแรก เราต้องเชื่อมต่อสายแถวและคอลัมน์กับ MAX7219IC การเชื่อมต่อถูกกล่าวถึงในแผนผัง เพื่อให้ชัดเจนยิ่งขึ้นตามตารางด้านล่าง

LED Matrix	MAX7219CNG
ROW0	DIGIT0
ROW1	DIGIT1
ROW2	DIGIT2
ROW3	DIGIT3
คอลัมน์0	เซก้า
คอลัมน์1	SEGB
คอลัมน์2	SEGC
คอลัมน์3	SEGD
คอลัมน์4	SEGE
คอลัมน์5	SEGF

ROW0-> แถวบนสุด

COLUMN0 -> คอลัมน์ขวาสุด (SS COLUMN)

หลังจากทำการเชื่อมต่อแล้ว คุณต้องแก้ไขบอร์ด PCB และ Arduino ด้วยชิ้นไม้เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้การเชื่อมต่อขาด ฉันใช้กาวร้อนเพื่อยึดวงจรทั้งหมดเข้าที่ เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ไฟฟ้าลัดวงจร ให้ใช้กาวจำนวนมากเพื่อซ่อนรอยประสานที่ด้านล่างของ PCB

ในการทำให้นาฬิกาใช้งานได้ คุณจะต้องมีตัวเลือกในการปรับเวลาเมื่อจำเป็น ฉันเพิ่มสวิตช์ปุ่มสามปุ่มสำหรับปรับเวลา หนึ่งสำหรับเปลี่ยนตัวเลือกและสองสำหรับเพิ่มและลดชั่วโมงและนาที ปุ่มต่างๆ จะอยู่ที่มุมขวาบนเพื่อให้เข้าถึงได้ง่าย

ขั้นตอนที่ 9: วางลูกหิน

นี่เป็นขั้นตอนสุดท้ายของโครงการของเรา การเชื่อมต่อวงจรทั้งหมดเสร็จสมบูรณ์ ตอนนี้คุณต้องวางหินอ่อนไว้ที่ด้านบนของนาฬิกาไม้ สำหรับการวางลูกหิน ฉันใช้กาวร้อน ใช้แท่งกาวสีขาวใสเพื่อวัตถุประสงค์ ฉันทากาวร้อนในทุกรูจากด้านบน และด้านบนของไฟ LED ฉันค่อยๆ วางหินอ่อนลงในทุกรู การเพิ่มกาวอย่างสม่ำเสมอจะเพิ่มการเรืองแสงของไฟ LED ฉันใช้ BLUE LED สำหรับนาฬิกาของฉัน มันให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดแก่ฉัน

ให้พลังงานแก่นาฬิกา ถ้ามันแสดงเวลาก็ยินดีด้วย!!!

คุณทำมัน!

สนุก!

รองชนะเลิศการประกวด Make it Glow