นาฬิกา Arduino LIXIE: 8 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

ไงพวก! ฉันหวังว่าคุณจะสนุกกับคำสั่งก่อนหน้านี้ของฉัน "Arduino MIDI Controller DIY" และคุณพร้อมสำหรับอันใหม่เช่นเคยฉันทำบทช่วยสอนนี้เพื่อแนะนำคุณทีละขั้นตอนในขณะที่สร้างโครงการอิเล็กทรอนิกส์ต้นทุนต่ำที่น่าทึ่งซึ่งเป็น " นาฬิกา Arduino LIXIE"

ในระหว่างการจัดทำโปรเจ็กต์นี้ เราพยายามทำให้แน่ใจว่าคำแนะนำนี้จะเป็นแนวทางที่ดีที่สุดสำหรับคุณ เพื่อช่วยคุณหากคุณต้องการสร้างนาฬิกาดิจิตอลของคุณเอง ดังนั้นเราจึงหวังว่าคำแนะนำนี้จะมีเอกสารที่จำเป็น

โปรเจ็กต์นี้สะดวกมากที่จะทำขึ้นเป็นพิเศษหลังจากได้รับ PCB แบบกำหนดเองที่เราสั่งจาก JLCPCB เพื่อปรับปรุงรูปลักษณ์ของนาฬิกาของเรา และยังมีเอกสารและรหัสเพียงพอในคู่มือนี้ที่จะช่วยให้คุณสร้างนาฬิกา Arduino ได้อย่างง่ายดาย เราสร้างโปรเจ็กต์นี้ในเวลาเพียง 4 วันเท่านั้น เพียงสามวันในการรับชิ้นส่วนที่จำเป็นทั้งหมดและเสร็จสิ้นการสร้างฮาร์ดแวร์และการประกอบ จากนั้นเราได้เตรียมโค้ดเพื่อให้เหมาะกับโปรเจ็กต์ของเรา และการพัฒนาแอป Android ใช้เวลาหนึ่งวัน

ก่อนเริ่มดูกันก่อน

สิ่งที่คุณจะได้เรียนรู้จากคำแนะนำนี้:

1. การเลือกฮาร์ดแวร์ที่เหมาะสมสำหรับโครงการของคุณขึ้นอยู่กับฟังก์ชันการทำงาน
2. ทำความเข้าใจกับเทคโนโลยีการแสดงผลของ LIXIE
3. เตรียมแผนภาพวงจรเพื่อเชื่อมต่อส่วนประกอบที่เลือกทั้งหมด
4. ประกอบชิ้นส่วนโครงการทั้งหมด (การประกอบเครื่องกลและอิเล็กทรอนิกส์)..
5. เริ่มนาฬิกาดิจิตอลของคุณเอง

ขั้นตอนที่ 1: มันทำงานอย่างไรกับ LIXIE Display

เช่นเคย ฉันสร้างคำอธิบายสั้นๆ นี้ โดยที่ฉันรวบรวมข้อมูลบางส่วนจากอินเทอร์เน็ตเกี่ยวกับโครงการที่เรากำลังจะสร้าง

เริ่มต้นด้วยพื้นฐาน เราต้องกำหนดวิธีการแสดงผลของ Lixie ก่อนและวิธีการทำงาน หลักการนั้นง่ายอย่างนี้ เมื่อคุณตัดชิ้นส่วน Plexiglas และสร้างโลโก้หรือรูปร่างที่แกะสลักด้วยเลเซอร์ คุณสามารถทำให้รูปร่างเหล่านี้สว่างขึ้นได้โดยการวาง LED ไว้ใกล้ด้านใดด้านหนึ่งของชิ้นส่วน และในกรณีของเรา เราจะแกะสลักตัวเลขตั้งแต่ 0 ถึง 9 ใน 10 ส่วน และเราจะ ทำสิ่งเดียวกันสี่ครั้งสำหรับตัวเลขสี่หลัก คุณสามารถเพิ่มจุดสองจุดเพื่อแยกชั่วโมงและนาทีหลังจากนั้น เราจะทำการออกแบบที่สามารถยึดชิ้นส่วนลูกแก้วทั้งหมดเหล่านี้ไว้ด้วยกัน และวางไฟ LED สองดวงที่ด้านล่างของลูกแก้วแต่ละอัน ส่วนหนึ่งดังนั้นเราจึงมีไฟ LED ทั้งหมด 82 ดวง

เกี่ยวกับการเดินสายไฟของ LED เหล่านี้ทั้งหมดกับ Arduino เราจะประสาน Anodes ของแถวเดียวกันเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้ 10 แถวและ Cathodes ของคอลัมน์เดียวกันเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้เมทริกซ์ 10 แถว 4 คอลัมน์เกี่ยวกับจุดต่างๆ ที่ง่ายต่อการควบคุม. หลังจากนั้นจะเป็นการง่ายมากที่จะเปิดปิดตัวเลขที่ต้องการโดยใช้รหัส Arduino และถ้าคุณต้องการทราบข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับวิธีควบคุม LED ของเมทริกซ์เดียวกัน คุณสามารถอ้างถึงคำแนะนำของเราซึ่งฉันได้อธิบายวิธีควบคุมลูกบาศก์ ของ LED โดยใช้วิธีเมทริกซ์

ขั้นตอนที่ 2: CAD และชิ้นส่วนฮาร์ดแวร์

เริ่มต้นด้วยการแกะสลักและตัดชิ้นส่วนด้วยเลเซอร์ ฉันทำการออกแบบด้านบนโดยใช้ซอฟต์แวร์ Solidworks และคุณสามารถรับไฟล์ DXF ได้จากลิงก์ดาวน์โหลด การออกแบบนี้แนะนำ 100% เพื่อช่วยคุณสร้างอุปกรณ์ของคุณเนื่องจากเป็นตัวยึดลูกแก้วเพียงตัวเดียว หลังจากเตรียมการออกแบบแล้ว ฉันก็ได้ชิ้นส่วนที่ผลิตออกมาอย่างดีและพร้อมสำหรับการดำเนินการ และอย่างที่คุณเห็นในภาพสุดท้าย เราได้เตรียมตัวเลขที่สลักไว้สี่ครั้งสำหรับแต่ละหลัก

ขั้นตอนที่ 3: แผนภาพวงจร

ย้ายไปยังอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ฉันได้สร้างนี้แผนภาพวงจรที่มีชิ้นส่วนที่จำเป็นทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับโครงการนี้

ฉันจะใช้ส่วนประกอบโมดูล RTC ด้วยเพื่อกู้คืนการกำหนดค่าเวลาและวันที่เมื่อปิดอุปกรณ์เพื่อให้คุณสามารถใช้โมดูล RTC หรือเพียงแค่รับวงจรรวม DS3231 สำหรับ RTC และในทั้งสองกรณีคุณจะสร้างการสื่อสารI²Cกับ MCU สำหรับการส่งข้อมูล ฉันจะใช้ออดสำหรับนาฬิกาปลุกเพราะเราจะเพิ่มคุณสมบัตินี้ในนาฬิกาของเราเพื่อให้เราสามารถตั้งค่านาฬิกาปลุกบางตัวและเพื่อเชื่อมต่อกับนาฬิกา ฉันจะใช้โมดูล Bluetooth ปรับเวลาและวันที่โดยใช้แอปพลิเคชัน Android

เนื่องจาก Arduino Uno ไม่มีจำนวนพินที่จำเป็นในการเชื่อมต่อส่วนประกอบทั้งหมดเหล่านี้เข้าด้วยกัน ฉันจะใช้วงจรรวมส่วนขยาย GPIO ซึ่งก็คือ MCP23017

โดยไม่ลืมไฟ LED ที่เราจะใช้ในโปรเจ็กต์นี้ มันต้องใช้ไฟ LED สีน้ำเงิน 80 ดวงสำหรับการแสดงตัวเลขและไฟ LED สีขาวสองดวงสำหรับการแสดงจุด

ขั้นตอนที่ 4: การทำ PCB

เกี่ยวกับ JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.) เป็นองค์กรต้นแบบ PCB ที่ใหญ่ที่สุดในประเทศจีนและเป็นผู้ผลิตเทคโนโลยีชั้นสูงที่เชี่ยวชาญด้าน PCB ต้นแบบอย่างรวดเร็วและการผลิต PCB ชุดเล็ก ด้วยประสบการณ์ในการผลิต PCB มากกว่า 10 ปี JLCPCB มีลูกค้ามากกว่า 200,000 รายทั้งในและต่างประเทศ โดยมีคำสั่งซื้อออนไลน์มากกว่า 8,000 รายการสำหรับการสร้างต้นแบบ PCB และการผลิต PCB ปริมาณน้อยต่อวัน กำลังการผลิตประจำปีคือ 200,000 ตร.ม. สำหรับ PCB 1 ชั้น 2 ชั้นหรือหลายชั้นต่างๆ JLC เป็นผู้ผลิต PCB มืออาชีพที่มีอุปกรณ์ขนาดใหญ่ การจัดการที่เข้มงวด และคุณภาพที่เหนือกว่า

พูดคุยอิเล็กทรอนิกส์

หลังจากสร้างแผนภาพวงจร ฉันได้แปลงเป็นการออกแบบ PCB แบบกำหนดเอง และทั้งหมดที่ฉันต้องการตอนนี้คือการผลิต PCB ของฉัน แน่นอนว่าฉันย้ายไปที่ JLCPCB ซึ่งเป็นซัพพลายเออร์ PCB ที่ดีที่สุด เพื่อรับบริการการผลิต PCB ที่ดีที่สุด หลังจากการคลิกง่ายๆ ฉัน ได้อัปโหลดไฟล์ GERBER ที่เหมาะสมในการออกแบบของฉันแล้ว และฉันได้ตั้งค่าพารามิเตอร์บางอย่าง เช่น สีและปริมาณความหนา PCB และคราวนี้เราจะลองใช้ตัวเลือกจุดทอง อย่างน้อยคุณต้องจ่ายเพียง 2 ดอลลาร์เพื่อรับ PCB หลังจากสี่วันเท่านั้น สิ่งที่ฉันสังเกตเห็นเกี่ยวกับ JLCPCB ในครั้งนี้คือ "สี PCB ที่ไม่มีค่าบริการ" หมายความว่าคุณจะจ่ายเพียง 2 USD สำหรับสี PCB ที่คุณเลือก.

ไฟล์ดาวน์โหลดที่เกี่ยวข้อง

ดังที่คุณเห็นในภาพด้านบน PCB นั้นผลิตมาอย่างดี และฉันมีการออกแบบ PCB แบบเดียวกับที่เราสร้างขึ้นสำหรับกระดานหลักของเรา และฉลาก โลโก้ และจุดสีทองที่สวยงามทั้งหมดจะคอยแนะนำฉันในระหว่าง ขั้นตอนการบัดกรี คุณสามารถดาวน์โหลดไฟล์ Gerber สำหรับวงจรนี้ได้จากลิงค์ดาวน์โหลดด้านล่าง ในกรณีที่คุณต้องการสั่งซื้อการออกแบบวงจรเดียวกัน

ขั้นตอนที่ 5: ส่วนผสม

ก่อนเริ่มบัดกรีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เรามาทบทวนรายการส่วนประกอบสำหรับโครงการของเราก่อน ดังนั้นเราจึงต้องการ:

★☆★ส่วนประกอบที่จำเป็น ★☆★

PCB ที่เราสั่งมาจาก JLCPCB

ATmega328P ซึ่งเป็น Uno MCU

MCP23017 IC

ตัวเก็บประจุ 22pF สองตัว

ตัวต้านทาน 330 โอห์ม

ส่วนประกอบโมดูล RTC

ออสซิลเลเตอร์ควอตซ์ 16 MHz

โมดูลบลูทูธ

ออด

การเชื่อมต่อเทอร์มินัลบางส่วน

ไฟ LED สีน้ำเงิน 80 ดวง

ไฟ LED สีขาว 2 ดวง

และส่วนเลเซอร์น่ารักๆ

ขั้นตอนที่ 6: การประกอบอิเล็กทรอนิกส์

ตอนนี้ทุกอย่างพร้อมแล้ว มาเริ่มบัดกรีส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ของเรากับ PCB กัน และในการทำเช่นนั้น เราจำเป็นต้องมีหัวแร้งและลวดบัดกรีหลัก และสถานีปรับปรุง SMD สำหรับส่วนประกอบ SMD (ไม่จำเป็นหากคุณใช้โมดูล RTC)

ปลอดภัยไว้ก่อน

หัวแร้ง

ห้ามสัมผัสชิ้นส่วนของหัวแร้ง….400°C!

จับสายไฟเพื่อให้ความร้อนด้วยแหนบหรือที่หนีบ

วางหัวแร้งกลับไปที่ขาตั้งเสมอเมื่อไม่ใช้งาน

อย่าวางมันลงบนโต๊ะทำงาน

ปิดเครื่องและถอดปลั๊กเมื่อไม่ใช้งาน

เกี่ยวกับส่วนประกอบ RTC คุณสามารถบัดกรีหรือซื้อโมดูล RTC และใช้ผ่านขั้วต่อที่เหมาะสมบนบอร์ดได้

อย่างที่คุณเห็น การใช้ PCB นี้ง่ายมากเนื่องจากมีการผลิตคุณภาพสูง และอย่าลืมฉลากที่จะแนะนำคุณในขณะที่ทำการบัดกรีส่วนประกอบแต่ละชิ้น เพราะคุณจะพบฉลากของแต่ละส่วนประกอบที่อยู่บนชั้นไหม บอร์ดและด้วยวิธีนี้คุณจะมั่นใจได้ 100% ว่าคุณจะไม่ทำผิดพลาดในการบัดกรี

ฉันได้บัดกรีแต่ละส่วนประกอบไปยังตำแหน่งและคุณสามารถใช้ PCB ทั้งสองด้านเพื่อประสานส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ของคุณ

ขั้นตอนที่ 7: การประกอบลูกแก้ว

ตอนนี้เรามี PCB พร้อมแล้วและส่วนประกอบทั้งหมดได้รับการบัดกรีอย่างดี เราย้ายไปยังส่วนที่สองของการประกอบฮาร์ดแวร์ซึ่งเป็นการเชื่อมต่อ LED ดังที่คุณเห็นในภาพด้านบน เราได้สร้างรูสำหรับ LED แต่ละดวงในการออกแบบของเรา ดังนั้นเพียงแค่ใช้ กาวบางส่วนเพื่อวาง LED จากนั้นประสาน Anodes ทั้งหมดของแถวเดียวกันเข้าด้วยกันและแคโทดของคอลัมน์เดียวกันเข้าด้วยกัน เมื่อคุณทำงานเสร็จ คุณจะมีสายไฟ 14 เส้นสำหรับเมทริกซ์ ดังนั้นเพียงแค่ขันสกรูตามที่แสดง PCB

เราดำเนินการประกอบต่อโดยวางชิ้นส่วน Plexiglas ลงในตำแหน่งและขันจุดเชื่อมต่อ

ขั้นตอนที่ 8: ส่วนซอฟต์แวร์

ทั้งหมดที่เราต้องการตอนนี้คือซอฟต์แวร์ ฉันได้สร้างโค้ด Arduino นี้สำหรับพวกคุณ และคุณสามารถมีได้ฟรีจากลิงก์ด้านล่าง นอกจากนี้ ฉันได้สร้างแอป Android เพื่อใช้งานขณะตั้งค่าเวลา วันที่ และ นาฬิกาปลุก โค้ดได้รับการแสดงความคิดเห็นเป็นอย่างดี ดังนั้นคุณจึงสามารถเข้าใจและปรับเปลี่ยนได้ตามความต้องการ เราต้องใช้บอร์ด Arduino Uno เพื่ออัปโหลดโค้ดไปยัง ATmega328 MCU ของเรา จากนั้นจึงนำ MCU มาวางไว้ในซ็อกเก็ตบน PCB

เราต้องการอะแดปเตอร์ไฟ 5v ภายนอกเพื่อเปิดอุปกรณ์ และนาฬิกาก็ทำงานได้ดีมาก และเราสามารถใช้แอป Android นี้เพื่อปรับเวลาและตั้งนาฬิกาปลุกได้

โปรเจ็กต์นี้ทำง่ายมากและน่าทึ่งเป็นพิเศษด้วยแสงสีน้ำเงินแวววาวเหล่านี้ซึ่งอาจเป็นนาฬิกา DIY ที่ดีที่สุดของคุณ แต่ยังมีการปรับปรุงอื่นๆ ที่ต้องทำเพื่อให้มันเนยมากขึ้น นั่นเป็นเหตุผลที่ฉันจะรอคำแนะนำจากคุณ ปรับปรุงนาฬิกา LIXIE นี้ อย่าลืมยกนิ้วโป้งโปรเจ็กต์นี้หากคุณชอบ และสมัครรับข้อมูลจากช่อง YouTube ของฉันสำหรับวิดีโอที่ยอดเยี่ยมยิ่งขึ้น และอย่าพลาดชมโปรเจ็กต์ก่อนหน้าของเรา