The Nerd Watch: 10 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

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

Nerd Watch จะแสดงเวลาเป็นเลขฐานสองเมื่อมีการกดปุ่ม และสร้างโดย Sam DeRose ระหว่างการฝึกงานภาคฤดูร้อนที่สำนักงานใหญ่ของเรา นาฬิกาแสดงชั่วโมงและนาทีโดยการกะพริบ LED สองดวงตามลำดับเพื่อแสดงเลขฐานสอง 4 บิตสองตัว (ในรูปแบบ big-endian) นี่คือคำอธิบายที่ดีเกี่ยวกับวิธีการอ่านเลขฐานสอง

บทช่วยสอนนี้ (เขียนโดย Sam DeRose) จะแสดงให้คุณเห็นถึงวิธีสร้าง Nerd Watch ตั้งแต่ต้นด้วยส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์สองสามชิ้นและเครื่องกัด PCB ของ Bantam Tools Desktop ถือว่าคุณเคยมีประสบการณ์ในการทำงานกับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์แบบยึดพื้นผิวมาก่อน และคุณไม่ใช่คนแปลกหน้าสำหรับมัลติมิเตอร์และการบัดกรี นอกจากนี้ยังเป็นประโยชน์ในการรับข้อมูลเล็กน้อยเกี่ยวกับวิธีการทำงานของ Arduino

ขั้นตอนที่ 1: หมายเหตุเล็กน้อยก่อนที่เราจะเริ่มต้น

วิธีบอกเวลา: ตัวเลขแรกหมายถึงชั่วโมง และตัวเลขที่สองหมายถึงตัวเลขที่เข็มนาทีจะชี้ไปหากเป็นนาฬิกาอะนาล็อก ตัวอย่างเช่น หากนาฬิกากะพริบเป็น 0010 - 0110 ค่านี้จะตรงกับ 2 - 6 ซึ่งหมายความว่าชั่วโมงคือ 2 และเข็มนาทีชี้ไปที่เลข 6 ทำให้เป็น 2:30 น. (ดูภาพด้านบนเพื่อดูคำอธิบายแบบกราฟิก!) ไม่มีการระบุเวลาเที่ยงหรือเที่ยงวัน แต่หวังว่าจะชัดเจนว่าเป็นเวลา 2:30 น. ในตอนเช้าหรือไม่

นาฬิกามีพื้นฐานมาจากโปรเจ็กต์ที่ Tony DeRose สร้างขึ้นสำหรับ Maker Faire มันใช้รหัสและแผนผังเดียวกัน แต่ตอนนี้บอร์ดได้รับการจัดวางให้ดูเหมือนนาฬิกามากขึ้น และใช้ส่วนประกอบยึดพื้นผิว (SMD) ที่โฉบเฉี่ยวขึ้นเพื่อทำให้บอร์ดมีขนาดเล็กลง

หมายเหตุ: แซมทำนาฬิกาเรือนนี้ซ้ำหลายครั้ง คุณจะเห็นหมายเลขเวอร์ชันในรูปภาพ ด้วยเหตุนี้ รูปภาพความคืบหน้าในโพสต์นี้จึงข้ามไปมาระหว่างเวอร์ชันต่างๆ บ่อยครั้ง อย่างไรก็ตาม ขั้นตอนทั่วไปสำหรับทุกรุ่นจะเหมือนกันทุกประการ ดังนั้นอย่ากังวลหากนาฬิกาของคุณไม่เหมือนกับรูปภาพทุกประการ

หมายเหตุอื่น: ส่วนหลักของวิธีการนี้ครอบคลุมถึงวิธีสร้างเวอร์ชัน 2.5 ซึ่งเป็นเวอร์ชันล่าสุดที่ใช้ชิป ATtiny ปกติ อย่างไรก็ตาม ขั้นตอนที่ 9 แสดงรูปแบบต่างๆ เวอร์ชัน 3.1 ซึ่งใช้ ATtiny ที่ติดตั้งบนพื้นผิวและพอร์ต mini-USB เพื่อตั้งโปรแกรม เวอร์ชันนี้สร้างและตั้งโปรแกรมได้ยากกว่ามาก ดังนั้นฉันขอแนะนำให้เริ่มต้นด้วยเวอร์ชัน 2.5 และลองใช้เวอร์ชัน 3.1 เท่านั้น หากคุณรู้สึกทะเยอทะยานจริงๆ (หรือมีประสบการณ์ในการบัดกรีส่วนประกอบ SMD)

ขั้นตอนที่ 2: มันทำงานอย่างไร

ชิป ATtiny (ชิป IC 8 พินสีดำ) คือหัวใจของนาฬิกา ชิปนี้โดยพื้นฐานแล้วเป็นชิปรุ่นเดียวกันที่อยู่ใน Arduino ดังนั้นจึงสามารถตั้งโปรแกรมให้ทำหน้าที่ต่างๆ ได้ ในกรณีนี้ ชิปมีโปรแกรมที่รอการกดปุ่ม และเมื่อสัมผัสได้ถึง 1 อัน มันจะต่อสายดินหลายพินเพื่อให้กระแสไฟไหลจาก +3 โวลต์ผ่านไฟ LED และทำให้ไฟสว่างขึ้น ATtiny มีนาฬิกาภายใน ดังนั้น LED จึงถูกตั้งโปรแกรมให้กะพริบเพื่อแสดงเวลา

ขั้นตอนที่ 3: เครื่องมือ วัสดุ และไฟล์

เครื่องมือ

• Bantam Tools เครื่องกัด PCB แบบตั้งโต๊ะ
• คอมพิวเตอร์ที่ติดตั้งซอฟต์แวร์ Bantam Tools
• ฉากยึดและฮาร์ดแวร์สำหรับติดตั้งที่มาพร้อมกับเครื่องกัด
• หัวแร้ง
• ดอกเอ็นมิลแบบเรียบ 1/64", 1/32" และ 1/16" (เป็นทางเลือก แต่แนะนำ สำหรับการกำจัดทองแดงส่วนเกิน)

วัสดุ

• PCB เปล่า FR-1 สองด้าน
• เทปสองหน้า
• ประสาน
• วางประสาน
• เข็มเย็บผ้า
• ด้าย สีดำ
• สายเวลโคร 3/4" สีดำหรือสายนาฬิกาแบบอื่น

ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

• ซ็อกเก็ตไอซี 8 ขา
• ชิป Atmel ATtiny เราใช้ ATtiny85
• LED, SMD (2)SMD = อุปกรณ์ยึดพื้นผิว
• ตัวต้านทาน ~50 โอห์ม, SMD (2) ค่าที่แน่นอนไม่สำคัญ
• ปุ่มชั่วขณะ, สี่เหลี่ยม, SMD เราใช้สิ่งเหล่านี้ แต่ตัวอื่นจะพอดีเช่นกัน
• แบตเตอรี่แบบเหรียญ CR2032 3 โวลต์
• ที่ใส่แบตเตอรี่แบบเหรียญ

ไฟล์

• ไฟล์บอร์ด EAGLE NerdWatchV2.5.brd สำหรับนาฬิกา
• Arduino ร่างภาพ NerdWatch.ino เพื่อไปที่ ATTiny ไฟล์.zip ที่รวมอยู่ที่นี่มีภาพสเก็ตช์ เช่นเดียวกับไลบรารี่ที่คุณต้องติดตั้งเพื่อให้สเก็ตช์ทำงานได้อย่างถูกต้อง

ไฟล์ EAGLE สำหรับโปรแกรมเมอร์ ATtiny TinyProgShield.brd (ตัวเลือก)

• หมายเหตุ: อย่าลืมติดตั้งไลบรารี่ใน Arduino ก่อนที่คุณจะพยายามคอมไพล์สเก็ตช์ นี่คือวิธี:

  • ดาวน์โหลดและติดตั้ง Arduino หากคุณยังไม่ได้ทำ คุณสามารถรับได้จากเว็บไซต์ Arduino
  • ดาวน์โหลดไฟล์ Investmentmatome.zip และจดจำตำแหน่งที่คุณบันทึกไว้
  • เปิดตัว Arduino ไปที่ Sketch > นำเข้าไลบรารี > เพิ่มไลบรารี และไปยังตำแหน่งที่คุณบันทึก NerdWatch.zip
  • เลือกไฟล์.zip ทั้งหมด แล้วปล่อยให้ Arduino ติดตั้งไลบรารี่โดยอัตโนมัติ
  • รีสตาร์ท Arduino เพื่อเปิดใช้งานไลบรารี หมายเหตุ: หากคุณมีปัญหาใดๆ ฟอรัม Arduino เป็นสถานที่ที่ยอดเยี่ยมในการถามคำถาม สำหรับผู้ใช้ขั้นสูงและโปรแกรมเมอร์หน้าใหม่
  • ใช้ Arduino เพื่อเปิด NerdWatch.ino และคอมไพล์โค้ดของคุณ

สำหรับเวอร์ชัน 3.1 คุณจะต้องใช้ไฟล์เหล่านี้:

• EAGLE ไฟล์ NerdWatchV3.1.brd
• NerdWatch.zip ไฟล์เดียวกับ v2.5
• EAGLE ไฟล์ SMDtinyProgrammer.brd สำหรับบอร์ดโปรแกรมเมอร์ SMD ATtiny

ขั้นตอนที่ 4: ตั้งค่าซอฟต์แวร์เครื่องกัดเครื่องมือ Bantam

เปิดใช้งานซอฟต์แวร์ Bantam Tools จากนั้นเชื่อมต่อเครื่องกัดของคุณเข้ากับคอมพิวเตอร์และเปิดเครื่อง

นำเข้าไฟล์ EAGLE ลงในซอฟต์แวร์ Bantam Tools และทำตามขั้นตอนต่อไปนี้เพื่อตั้งค่าการตัด:

• ใช้ปุ่มSetup Fixturing เพื่อแนะนำคุณตลอดขั้นตอนการติดตั้งและตำแหน่งของตัวยึดตำแหน่ง
• เมื่อติดตั้งโครงยึดแล้ว ให้ตั้งค่าวัสดุของคุณเป็นบอร์ด FR1 แบบสองด้านโดยใช้ปุ่มตั้งค่าวัสดุ
• ในบทสนทนานี้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้จัดแนวที่มาของวัสดุกับวงเล็บเหลี่ยม
• ใช้ดอกเอ็นมิลล์แบบเรียบ 1/32" และ 1/64" สำหรับด้านหน้าบอร์ด และ 1/32" สำหรับด้านหลังของบอร์ด (ด้านหลังเป็นที่ที่คุณสามารถเพิ่มดอกกัด 1/16" เสริมได้อีกด้วย.)

การตั้งค่าเริ่มต้นสำหรับบอร์ด FR-1 ของคุณทำงานได้ดีสำหรับโครงการนี้ หากคุณต้องการทดสอบด้วยการกวาดล้างการติดตามเพิ่มเติม คุณสามารถเปิดโหมด BitBreaker (การตั้งค่า > คลิกที่กล่อง BitBreaker) และทดลองด้วยการตั้งค่าความลึกและระยะห่าง (สำหรับผู้ใช้ที่รู้วิธีการรอบโรงสี)

หากคุณต้องการทบทวนเกี่ยวกับการใช้ Bantam Tools Desktop PCB Milling Machine และการตั้งค่าซอฟต์แวร์ ดูคู่มือการเริ่มต้นใช้งานนี้

ขั้นตอนที่ 5: ตัดนาฬิกาออก

โหลด PCB เปล่าของคุณ:

• ใช้ปุ่มกำลังโหลดเพื่อนำแท่นตัดเฉือนไปข้างหน้า
• ปิดด้านหนึ่งของ FR-1 สองด้านด้วยเทปกาวสองหน้า และจัดบอร์ดให้ตรงกับมุมซ้ายของฉากยึดสำหรับจัดตำแหน่ง
• กดลงกระดานอย่างแน่นหนาแล้วกดปุ่มโฮม

ตัดกระดานของคุณ:

ขั้นแรกให้ตัดรอยและรูสำหรับด้านบน ทำได้โดยคลิกที่ Traces and Holes ในหน้าต่างไฟล์แผน

• เมื่อเสร็จแล้ว ให้พลิกกระดานในซอฟต์แวร์ Bantam Tools โดยคลิกที่ปุ่มด้านล่าง
• พลิกกระดานจริงในเครื่องโดยให้ด้านที่ยังไม่ได้เจียระไนหงายขึ้น ตรวจสอบให้แน่ใจว่าด้านล่างของบอร์ดชิดกับมุมขวาของจิ๊กปรับตำแหน่ง
• คลิก Traces and Outline ในหน้าต่างไฟล์แผน

โรงสีจะตัดรอยและรูที่เหลือออก และคุณจะมีบอร์ดที่ทำเสร็จแล้ว!

ขั้นตอนที่ 6: ประสานกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

มาถึงส่วนที่น่าเบื่อหน่าย: การบัดกรีส่วนประกอบต่างๆ เข้ากับนาฬิกา หากคุณยังใหม่ต่อการบัดกรีแบบยึดบนพื้นผิว หรือการบัดกรีโดยทั่วไป โปรดอ่านคำอธิบายด้านล่าง คุณสามารถหาเคล็ดลับบางอย่างได้ในโปรเจ็กต์ Light-Up PCB Necklace

สำหรับกระบวนการนี้ เราใช้เตาอบเครื่องปิ้งขนมปังเพื่อทำการบัดกรีส่วนประกอบ SMD ที่มีขนาดเล็กกว่า เช่น LED และตัวต้านทาน จากนั้นเราใช้หัวแร้งธรรมดาเพื่อติดส่วนประกอบที่มีขนาดใหญ่กว่า เช่น ช่องเสียบไอซี ปุ่ม และที่ใส่แบตเตอรี่

ทำตามขั้นตอนทั่วไปเหล่านี้เพื่อเพิ่มส่วนประกอบ:

ส่วนประกอบ SMD

• ตบเบา ๆ บัดกรีบนแผ่น 8 ซึ่งจะติดตั้งไฟ LED 2 ดวงและตัวต้านทาน 2 ตัว ตรวจสอบรูปภาพด้านบนเพื่อรับตำแหน่งตำแหน่ง
• ตรวจสอบว่าคุณทราบขั้วของไฟ LED ในการดำเนินการนี้ คุณสามารถใช้มัลติมิเตอร์ในการตั้งค่า "ความต่อเนื่อง" หรือจะดูที่ไฟ LED และค้นหาเครื่องหมายถูกหรือเส้นสีเขียวซึ่งทำเครื่องหมายที่ด้านกราวด์
• ใช้แหนบวางไฟ LED และตัวต้านทานบนแผ่นอิเล็กโทรดด้วยน้ำยาประสาน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ขั้วที่ถูกต้อง! สำหรับไฟ LED ทั้งสองดวง กราวด์จะอยู่ใกล้กับด้านล่างของนาฬิกามากขึ้น
• ใช้แผ่นความร้อน เตาอบเครื่องปิ้งขนมปัง หรือเพียงแค่หัวแร้งธรรมดาเพื่อหลอมโลหะบัดกรีและติดส่วนประกอบ

ซ็อกเก็ตไอซี

• งอลีดของซ็อกเก็ต IC แบบรูทะลุให้เรียบเพื่อให้ดูเหมือนส่วนประกอบ SMD แทนที่จะเป็นส่วนประกอบในรูทะลุ
• แผ่นอิเล็กโทรดบนนาฬิกาจะยาวพอที่จะรองรับสายที่งอของซ็อกเก็ตได้ วางซ็อกเก็ตและตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณเข้าใจวิธีการยึดเข้ากับนาฬิกา
• ถอดซ็อกเก็ตและตบเบา ๆ วางบนแผ่นรองอย่างน้อยหนึ่งแผ่นที่แต่ละด้านของซ็อกเก็ต ฉันมักจะทำมุมหนึ่งแล้วมุมตรงข้าม
• วางซ็อกเก็ตกลับบนแผ่นอิเล็กโทรดโดยให้เครื่องหมายการจัดตำแหน่งหงายขึ้น ไม่จำเป็น แต่จะช่วยให้คุณจำวิธีที่ ATtiny เข้าไปได้
• กดซ็อกเก็ตลงจนสุดบนกระดาน และใช้หัวแร้งเพื่อยึดตะกั่วด้วยสารบัดกรีที่ติดกับบอร์ด
• บัดกรีตะกั่วที่เหลือไปยังแผ่นอิเล็กโทรดด้วยหัวแร้งและหลอดบัดกรีธรรมดา

ปุ่ม

• ขึ้นอยู่กับปุ่มที่คุณได้รับ คุณอาจต้องก้มสายลงเพื่อให้ติดต่อกับแผ่นรองได้ดีขึ้น
• วางปุ่มบนกระดานและตรวจสอบให้แน่ใจว่าสายนำ 2 ตัวที่เปิดตามปกติอยู่ที่ด้านล่างซ้ายและแผ่นด้านซ้ายบน (เมื่อกดปุ่ม แผ่นรองด้านซ้าย 2 แผ่นจะเชื่อมต่อกัน)
• ใช้เทคนิคการยึดแบบเดียวกับที่อธิบายไว้ในส่วนซ็อกเก็ต IC ด้านบนเพื่อประสานปุ่ม

Vias

• สำหรับจุดแวะ คุณสามารถใช้ตะกั่วที่หนีบจาก LED หรือตัวต้านทาน หรือคุณสามารถดึงสายเชื่อมต่อแกนแข็งแบบ 22 เกจความยาว 22 เกจ
• ติดลวดเข้าไปในรูแล้วใช้หัวแร้งบัดกรีลวดเข้ากับแผ่นรองทั้งสองด้านของบอร์ด
• ตัดลวดส่วนเกินออกด้วยคีมตัดลวด

ที่ใส่แบตเตอรี่

• ใช้เทปยึดที่ยึดแบตเตอรี่ CR2032 ที่ยึดบนพื้นผิวให้เข้าที่ในขณะที่คุณบัดกรี (มันร้อนมากจนคุณไม่อยากจับมันด้วยมือของคุณ!)
• ติดที่ยึดเข้ากับด้านหลังของกระดานโดยบัดกรีเท้าทั้งสองข้างเข้ากับแผ่นรองสี่เหลี่ยม

ขั้นตอนที่ 7: เพิ่มสายรัด

ส่วนนี้ขึ้นอยู่กับคุณจริงๆ วิธีที่ง่ายที่สุดในการเพิ่มสายรัดคือการเย็บแถบเวลโครราคาถูกที่คุณสามารถหาได้จากร้านขายงานฝีมือ/ผ้า เช่น Michael's หรือ Jo-Ann Fabrics ในที่สุด เราต้องการทำสายรัดจากวัสดุที่สวยงามกว่า เช่น หนัง และเพิ่มตัวล็อคเพื่อยึดให้แน่น แต่วิธีนี้ก็ใช้ได้ดีในระหว่างนี้

โปรดแจ้งให้เราทราบหากคุณคิดหาวิธีเจ๋งๆ ในการต่อนาฬิกาเข้ากับข้อมือของคุณ!

ขั้นตอนที่ 8: ตั้งโปรแกรม ATtiny

ตอนนี้นาฬิกาสมบูรณ์แล้ว แต่ชิป ATtiny ยังไม่ทราบวิธีควบคุม LED นั่นเป็นเหตุผลที่เราต้องตั้งโปรแกรม

มีหลายทางเลือกในการเขียนโปรแกรม ATtiny คุณสามารถสร้างวงจรเขียงหั่นขนมแบบเร็ว ใช้บอร์ดโปรแกรม ATtiny พิเศษ หรือคุณสามารถสร้าง Arduino Shield ที่เก๋ไก๋ได้เหมือนที่เราทำ ดังนั้นคุณสามารถตั้งโปรแกรมชิปเหล่านี้ได้อย่างง่ายดายตั้งแต่บัดนี้เป็นต้นไป

หากคุณเป็นผู้สร้างโล่ Arduino ที่มีประสบการณ์และต้องการเลือกวิธีนี้ ไฟล์บอร์ดสำหรับโปรแกรมเมอร์ (TinyProgShield.brd) จะพร้อมใช้งานในขั้นตอนนี้ เพียงตัดมันออก ประสานส่วนประกอบ และจับคู่กับ Arduino ของคุณ

ไฟล์.ino ที่นี่และในขั้นแนะนำคือไฟล์ที่คุณจะเขียนโปรแกรม ATtiny85 ของคุณ เปลี่ยนเวลาในรหัสเป็นเวลาปัจจุบัน อย่าลืมอัปโหลดไฟล์ไปยัง ATtiny ของคุณภายในหนึ่งหรือสองนาที เพื่อให้นาฬิกาซิงค์กับเวลาที่ถูกต้อง

ขั้นตอนที่ 9: รูปแบบอื่นๆ

ดังที่กล่าวไว้ในขั้นตอนแรก แซมได้สร้างนาฬิกาเวอร์ชัน SMD อย่างสมบูรณ์ พร้อมด้วย ATtiny ที่ติดตั้งบนพื้นผิว เนื่องจากคุณไม่สามารถดึง ATtiny เพื่อตั้งโปรแกรมได้ เขาจึงต้องเพิ่มพอร์ต mini-USB ที่เชื่อมต่อกับพินที่จำเป็นเพื่อให้สามารถตั้งโปรแกรม ATtiny จากภายนอกได้

จากนั้นเขาก็สร้างเกราะป้องกันที่ปลายอีกด้านของสาย USB สิ่งที่คุณต้องทำคือขอเกี่ยวนาฬิกาเข้ากับตัวป้องกัน จากนั้นตั้งโปรแกรม ATtiny ราวกับว่าอยู่บนแผง

ขั้นตอนที่ 10: ใช้มัน

ใส่ Nerd Watch ของคุณและทดสอบโดยกดปุ่ม

คุณอ่านเวลาได้ไหม หากคุณสามารถบอกเวลาได้ด้วยการดูซีเควนซ์เพียงครั้งเดียว ก็ยินดีด้วย คุณเป็นคนเนิร์ด! หากคุณต้องใช้เวลาสองหรือสามครั้งในการหาเวลา แสดงว่าคุณยังเป็นคนโง่เพราะคุณสวมนาฬิกาเนิร์ดสุดเจ๋งเรือนนี้

มีคำถามหรือความคิดเห็น? ส่งอีเมลถึงเราที่ [email protected]