นาฬิกาดิจิตอลอนาล็อก: 4 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

เหตุผลที่ทำนาฬิกาเรือนนี้เป็นเพราะนาฬิกา IKEA เดิมของฉันใช้ไม่ได้แล้ว และฉันชอบตัวเรือนของนาฬิกาเรือนนี้มาก ฉันพบว่ามันเสียเวลาเปล่าที่จะทิ้งนาฬิกาทิ้งไปและตัดสินใจนำมันกลับมาใช้ใหม่สำหรับนาฬิกาอะนาล็อก/ดิจิตอล

ฉันสามารถสร้างนาฬิกามาตรฐานได้ แต่ฉันตัดสินใจสร้างสิ่งที่แตกต่างออกไป เช่นเดียวกับนาฬิกาอื่นๆ มันแสดงเวลาแต่ไม่เป็นไปตามมาตรฐาน การใช้ไฟ LED สีแดง/เขียวแบบสองสี 60 ดวง นาฬิกาจะแสดงเวลา ไฟ LED สีแดงใช้เพื่อแสดงชั่วโมงและไฟ LED สีเขียวแสดงนาที วินาทีจะแสดงด้วยไฟ LED สีเหลืองเดิน (แดง + เขียว) และไฟ LED สีเหลืองกะพริบตรงกลางนาฬิกา

ต้องใช้การฝึกฝนเพื่อที่จะรู้วิธีอ่านนาฬิกา เนื่องจากไฟ LED ใช้เพื่อแสดงทั้งชั่วโมงและนาที จึงต้องใช้วิธีการพิเศษในการนำเสนอเวลา เวลาจะแสดงเป็นแถบ LED โดยที่แถบที่ยาวที่สุดแสดงชั่วโมงหรือนาที หากแถบที่ยาวที่สุดแสดงด้วยชั่วโมง แถบที่สั้นกว่าจะแสดงนาทีเป็นสีเขียว และส่วนที่เหลือจะแสดงชั่วโมงเป็นสีแดง ในการทำให้นาฬิกาอ่านง่ายขึ้นในกรณีที่แท่งกราฟสั้น ฉันได้เพิ่มตัวระบุชั่วโมงโดยใช้ไฟ LED สีแดง หากนาทีมากกว่าชั่วโมง แถบจะสลับกัน นั่นคือนาทีสีเขียวก่อนหน้าทั้งหมดจะกลายเป็นสีแดงเพื่อแสดงชั่วโมง และส่วนที่เหลือจะแสดงนาที ดังนั้นอันที่จริงแล้วสีเขียวเกือบทั้งหมดจะกลายเป็นสีแดงและในทางกลับกัน

มันค่อนข้างยากที่จะอธิบายวิธีการทำงาน ดังนั้นโปรดดูวิดีโอ เนื่องจากการมัลติเพล็กซ์ของ LED ดูเหมือนว่าไฟ LED จะกะพริบในวิดีโอ สิ่งนี้ถูกถ่ายด้วยกล้องเท่านั้น ไม่ใช่ด้วยตามนุษย์

เช่นเคย ฉันสร้างโปรเจ็กต์นี้โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวโปรดของฉัน นั่นคือ PIC โดยใช้ภาษาการเขียนโปรแกรม JAL แต่คุณสามารถใช้ Arduino ได้เช่นกัน

ขั้นตอนที่ 1: การออกแบบ

โดยรวมแล้วฉันสร้างนาฬิกาสามรุ่นก่อนที่ฉันจะพอใจ รุ่นเหล่านี้ได้รับการออกแบบดังนี้:

1. ใช้คริสตัล 20 MHz มาตรฐานสำหรับ PIC ด้วยการออกแบบนี้ นาฬิกาจึงไม่ตรงกัน 1 วินาทีหลังจากการทำงานหนึ่งวัน นี่มันมากเกินไป ถัดจากนั้นเวลาหายไปเมื่อคุณปิดนาฬิกาเนื่องจากไม่มีแบตเตอรี่สำรองในการออกแบบ
2. การใช้โมดูลนาฬิกา DS1302 ข้อดีของโมดูลนี้คือมีแบตเตอรี่สำรอง ดังนั้นเวลาจะไม่หายไปเมื่อคุณปิดนาฬิกา เมื่อฉันทดสอบนาฬิกากับโมดูลนี้ นาฬิกาไม่ซิงค์กัน 7 วินาที! หลังจากหนึ่งวัน ฉันคิดว่านี่เกิดจากคริสตัลที่ไม่ถูกต้องหรือการออกแบบ PCB ที่ไม่ดี
3. การใช้โมดูลนาฬิกา DS3231 โมดูลนี้ยังมีแบตเตอรี่สำรองและมีความแม่นยำมากกว่า DS1302 นาฬิกาทำงานได้ดีกับโมดูลนี้ ดังนั้นฉันจึงใช้นาฬิกานี้สำหรับการออกแบบขั้นสุดท้าย ด้วยเหตุนี้ PIC จึงไม่ต้องการคริสตัลอีกต่อไป

การออกแบบที่สมบูรณ์ถูกวาดขึ้นในไดอะแกรมสามไดอะแกรม:

1. ตัวควบคุมนาฬิกาโดยใช้ PIC
2. นำคนขับโดยใช้การลงทะเบียนกะ
3. ไฟ LED สองสี 60 ดวง

ขั้นตอนที่ 2: ส่วนประกอบที่จำเป็น

คุณต้องมีส่วนประกอบต่อไปนี้สำหรับโครงการนี้:

• เขียงหั่นขนมชิ้นหนึ่ง
• ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC 16F1823
• ทะเบียน 3 กะ 74HC595
• 1 อาร์เรย์ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตัน ULN2803A
• ซ็อกเก็ต IC: 1 * 14 พิน 3 * 16 พิน 1 * 18 พิน
• โมดูลนาฬิกา DS3231
• สวิตช์ปุ่มกด 2 ปุ่ม
• ตัวต้านทาน: 2 * 33k, 8 * 100 โอห์ม, 8 * 47 โอห์ม
• 1 ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 100 uF/16V
• ตัวเก็บประจุ 4 ตัว 100 nF
• LEDs: 60 2 มม. สองสี (แดง/เขียว), 1 5 มม. สีเหลือง
• แจ็คเสียบ 3 มม.
• อะแดปเตอร์ 5 โวลต์ เช่น อะแดปเตอร์ที่ใช้ชาร์จสมาร์ทโฟน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเป็นแหล่งจ่ายไฟ 5 โวลต์ที่แท้จริง
• ทางเลือก: ส่วนหัวสำหรับเชื่อมต่อชิ้นส่วนภายนอกกับเขียงหั่นขนม
• Kynar ลวด & เครื่องปอกสายไฟ
• ที่อยู่อาศัยสำหรับนาฬิกาของคุณ

ดูแผนผังไดอะแกรมเกี่ยวกับวิธีเชื่อมต่อส่วนประกอบต่างๆ ต้องใช้การบัดกรีค่อนข้างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมต่อไฟ LED 60 ดวง ไดอะแกรมแผนผังจะรวมอยู่ในไฟล์ zip

ขั้นตอนที่ 3: สร้างนาฬิกา

ดูภาพวิธีการสร้างนาฬิกา ฉันเริ่มต้นด้วยการถอดภายในของนาฬิกาเดิมออก หลังจากนั้นฉันเจาะรู 60 รู 2 มม. สำหรับไฟ LED สองสีในเพลตด้านหน้า จากนั้นฉันก็ทาสีแผ่นด้านหน้าเป็นสีดำและเพิ่มชิ้นส่วนพลาสติกเพื่อปิดรูที่เข็มนาฬิกาเดิมวางไว้ ตอนนี้ไฟ LED สีเหลืองอยู่ที่ตำแหน่งนั้น

จากนั้นฉันก็ติดตั้งไฟ LED ทั้งหมด 60 ดวง ใช้กาวร้อนเพื่อเก็บไว้ในตำแหน่งและเชื่อมต่อด้วยลวด Kynar เข้าด้วยกัน สุดท้ายแต่ไม่ท้ายสุด ฉันประกอบเขียงหั่นขนมพร้อมส่วนประกอบทั้งหมด

ที่ปกหลัง ฉันติดตั้งปุ่มกดสองปุ่มและแจ็คไฟ ลืมจานเสริมที่ฉันติดด้านหลังตามที่แสดงในภาพ ฉันเสริมว่าเพราะในการออกแบบครั้งแรกของฉัน มีปุ่มกดอยู่ที่นั่น แต่ฉันต้องย้ายมันเพราะว่าฉันต้องเพิ่มโมดูล DS3231 และฉันสามารถหาเฉพาะจุดที่ปุ่มเหล่านั้นอยู่เมื่อฉันทำการออกแบบครั้งแรก

ขั้นตอนที่ 4: ซอฟต์แวร์

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ซอฟต์แวร์นี้เขียนขึ้นสำหรับ PIC16F1823 โดยใช้ภาษาการเขียนโปรแกรม JAL PIC ทำงานบนนาฬิกาภายใน 32 MHz ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ การจับเวลานาฬิกาทำได้โดยโมดูลนาฬิกา DS3231

ซอฟต์แวร์ทำงานหลักดังต่อไปนี้:

• การเริ่มต้นโมดูล DS3231 โดยใช้อินเทอร์เฟซ I2C โมดูลจะสร้างสัญญาณ 1 วินาทีซึ่งเชื่อมต่อกับพินอินเทอร์รัปต์ของ PIC PIC ใช้อินเทอร์รัปต์ 1 วินาทีนี้เพื่ออ่านเวลาจากโมดูล DS3231
• ขับไฟ LED สองสี 60 ดวงผ่านรีจิสเตอร์เปลี่ยนเกียร์ ในแผนภาพจะเห็นได้ว่า LED เชื่อมต่อกันในเมทริกซ์ขนาด 16 x 8 ซึ่งจะช่วยลดจำนวนสายไฟที่จำเป็นในการเชื่อมต่อ LED ทั้งหมด การออกแบบเมทริกซ์นี้ต้องการให้ PIC จำเป็นต้องมัลติเพล็กซ์ของ LED เพื่อให้สามารถส่องสว่างแยกกันได้ การมัลติเพล็กซ์ของไฟ LED จะทำแบบอินเตอร์รัปต์ โดยที่ความถี่ในการรีเฟรชอยู่ที่ 70 Hz จึงไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
• การจัดการกับปุ่มกด ใช้สำหรับตั้งเวลา อันหนึ่งสำหรับตั้งค่าชั่วโมง และอีกอันสำหรับตั้งค่านาที ต้องกดปุ่มทั้งสองเพื่อเปิดใช้งานโหมดตั้งเวลา เมื่อเลือกโหมดตั้งเวลา ไฟ LED สีเหลืองจะติดต่อเนื่อง หลังจากไม่ได้ใช้งานปุ่มกดเป็นเวลา 5 วินาที นาฬิกาจะกลับสู่การทำงานตามเวลาปกติและไฟ LED สีเหลืองจะเริ่มกะพริบ

ดูวิดีโอที่สองเกี่ยวกับวิธีตั้งเวลา

ไฟล์ต้นฉบับ JAL และไฟล์ Intel Hex สำหรับการเขียนโปรแกรม PIC แนบมากับไฟล์ zip หากคุณสนใจที่จะใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC กับ JAL ซึ่งเป็นภาษาปาสกาลที่เหมือนกับภาษาการเขียนโปรแกรม ให้ไปที่เว็บไซต์ JAL

ขอให้สนุกกับการสร้างโครงการของคุณเองและตั้งตารอปฏิกิริยาของคุณ