การประกอบ "นาฬิกาอัจฉริยะ 2" (นาฬิกาปลุกที่ใช้ Arduino พร้อมคุณสมบัติพิเศษมากมาย): 6 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:09

บทช่วยสอนนี้แสดงวิธีการประกอบชุดคิทสำหรับ Wise Clock 2 ซึ่งเป็นโปรเจ็กต์โอเพ่นซอร์ส (ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์) สามารถซื้อชุด Wise Clock 2 แบบสมบูรณ์ได้ที่นี่ โดยสรุป นี่คือสิ่งที่ Wise Clock 2 สามารถทำได้ (ด้วยซอฟต์แวร์โอเพ่นซอร์สรุ่นปัจจุบัน): - แสดงเวลาและวันที่ปัจจุบัน; - อ่านไฟล์ที่ผู้ใช้แก้ไขได้จากการ์ด SD และแสดงเนื้อหา (ซึ่งมักจะเป็นคำพูด ดังนั้นชื่อ "ฉลาด" จะเป็นอย่างนั้น) - ให้ฟังก์ชั่นปลุก; - ให้การควบคุมระยะไกล (อินฟราเรด) ชุด Wise Clock 2 ประกอบด้วย: 1. บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ Duino644 (เป็นชุดพร้อมบัดกรี); 2. จอแสดงผล LED matrix ขนาด 16x32 (สีแดง) 3. ตัวเครื่อง (แผ่นอะครีลิคสองแผ่นและฮาร์ดแวร์ที่จำเป็น) ขั้นตอนต่อไปนี้จะแสดงวิธีการสร้าง Wise Clock 2 รวมถึง: - วิธีการบัดกรีบอร์ด Duino644; - วิธีเชื่อมต่อจอแสดงผล - วิธีการห่อหุ้มนาฬิกา - วิธีใช้งาน (เตรียมการ์ด SD ตั้งเวลา ฯลฯ)

ขั้นตอนที่ 1: เนื้อหาของ Duino644 Kit

Duino644 เป็นชื่อของบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ใน Wise Clock 2 ชุด Duino644 ประกอบด้วยส่วนประกอบต่อไปนี้: - PCB ที่มีซ็อกเก็ตการ์ด SD บัดกรีอยู่; - ชิป ATmega644 และซ็อกเก็ต 40 พินสำหรับมัน - ชิป DS1307 (ตัวควบคุมแบบเรียลไทม์) ในแพ็คเกจ DIP 8 พิน และซ็อกเก็ต 8 พินสำหรับมัน - ชิป EEPROM 24LC256 ในแพ็คเกจ DIP 8 พิน และซ็อกเก็ต 8 พินสำหรับมัน - CR1220 แบตเตอรี่เซลล์แบบเหรียญขนาดเล็กและที่ยึดพลาสติก - คริสตัล 16MHz และตัวเก็บประจุ 22pF สองตัว - คริสตัล 32768Hz; - ลำโพงขนาดเล็ก; - ไมโครสวิตช์มุมขวา (4 ชิ้น); - ขั้วต่อ USB miniB-type; - หัวต่อตัวเมีย 2x8 พิน (2 ชิ้น); - ไฟ LED สีน้ำเงินความเข้มสูงในแพ็คเกจ 1206 - ส่วนหัวหญิง 40 พิน; - L78L33 ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า; - ขั้วต่อสายไฟ JST 2 พินและแจ็คไฟ 2 พิน JST พร้อมสายเคเบิล - IC ตัวรับสัญญาณอินฟราเรดและซ็อกเก็ต 3 ขาสำหรับมัน; - หัวเสียบชายมุมขวา 6 พิน (สำหรับขั้วต่อ FTDI); - ตัวต้านทาน 10K (10 ชิ้น); - ตัวต้านทาน 4K7 (3 ชิ้น); - ตัวต้านทาน 75R; - ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน 100nF (3 ชิ้น); - หัวต่อตัวผู้ 2x3 พิน (สำหรับขั้วต่อ ICSP) เมื่อเราตรวจสอบแล้ว เรามีส่วนประกอบทั้งหมดพร้อม เราสามารถดำเนินการบัดกรีได้

ขั้นตอนที่ 2: การบัดกรี Duino644 Board

แม้ว่าจะไม่แนะนำเป็นชุดเริ่มต้น Duino644 ควรบัดกรีได้ง่าย มีเพียงสององค์ประกอบเท่านั้นที่ต้องใช้ประสบการณ์การบัดกรีก่อนหน้านี้ (และตาที่ดีและมือที่มั่นคง) เนื่องจากติดตั้งบนพื้นผิว: หนึ่งคือตัวเชื่อมต่อ USB miniB ซึ่งเป็นส่วนประกอบแบบพาสซีฟที่ค่อนข้างทนทานซึ่งสามารถรับความร้อนได้มาก และอีกส่วนหนึ่งคือ LED สีน้ำเงิน 2 ขั้ว ในแพ็คเกจ SMD ที่ใหญ่ที่สุด (หนึ่งในนั้น) 1. (ภาพที่ 2.1) เริ่มต้นด้วยขั้วต่อ USB miniB จัดตำแหน่งให้กระแทกพลาสติก 2 อันเข้าไปในรูตามลำดับใน PCB และขั้วต่ออยู่ใกล้กับบอร์ดมากที่สุด ประสาน "หู" ทั้งสี่ด้านข้างก่อนเพื่อยึดเข้าที่ จากนั้นต่อด้วยหมุดเชื่อมต่อ 5 อัน ใช้แว่นขยายเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีสะพานประสานเหลืออยู่ระหว่างนั้น หากต้องการถอดสะพานที่เป็นไปได้ ให้ใช้ไส้ตะเกียงที่บัดกรีแล้ว ใช้เวลาของคุณ นี่ไม่ใช่ส่วนประกอบที่ไวต่ออุณหภูมิ 2. ต่อไป เราจะบัดกรีตัวต้านทาน 75 โอห์ม (ม่วง เขียว ดำ ทอง น้ำตาล) แทน ที่มีเครื่องหมาย R14 3. ลองใช้ประสบการณ์ในการบัดกรีตัวเชื่อมต่อ SMD กับ LED การวางแนวของส่วนประกอบนี้มีความสำคัญ จึงต้องอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง แคโทด (ขั้วลบ) ของ LED มีจุดสีเขียวกำกับไว้ (แว่นขยายช่วยได้แน่นอน) บน PCB แคโทดถูกทำเครื่องหมายด้วย 3 จุด ละลายบัดกรีบางส่วนบนแผ่นแคโทด จากนั้นวางแคโทดของ LED ไว้เหนือแผ่นนั้นแล้วบัดกรีด้วยหยดที่มีอยู่ จากนั้นประสานแผ่นแอโนด 3. (ภาพที่ 2.2) ณ จุดนี้เราทำการตรวจสอบครั้งแรกเพื่อให้แน่ใจว่าบอร์ดได้รับพลังงานจาก USB เพียงเสียบสาย USB และไฟ LED จะกลายเป็นสีฟ้าสดใส เรามีจุดไฟ! 4. ต่อไปเราจะประสานตัวต้านทาน เริ่มต้นด้วยตัวต้านทาน 4K7 สามตัว (สีเหลือง สีม่วง สีดำ สีน้ำตาล สีน้ำตาล): R5, R6, R7 (การวางแนวไม่สำคัญ) จากนั้นวางและประสานตัวต้านทาน 10K ที่เหลือ (สีน้ำตาล สีดำ สีส้ม ทอง): R1, R2, R3, R4, R8, R9, R10, R11, R12, R13 5. (รูปภาพ 2.3) ถัดไป วางและประสานซ็อกเก็ต IC โดยเริ่มจาก 40-pin ขนาดใหญ่และต่อด้วย 8-pin ขนาดเล็ก 2 อัน ให้ความสนใจกับการวางตำแหน่งซ็อกเก็ตเพื่อให้รอยบากตรงกับในซิลค์สกรีน ซึ่งจะช่วยให้ใส่วงจรรวมได้อย่างถูกต้องในภายหลัง 6. ประสานคริสตัลทั้งสองในตำแหน่งที่มีเครื่องหมาย "XTAL" และ "Q2" ตามลำดับ (การวางแนวไม่สำคัญ) 7. ประสานตัวเก็บประจุ 22pF (สีส้ม) ในตำแหน่งที่ทำเครื่องหมาย C1 และ C2 (การวางแนวไม่สำคัญ) 8. ประสานตัวเก็บประจุ 100nF สามตัวแยกส่วน (สีน้ำเงิน) ในตำแหน่งที่ทำเครื่องหมาย C3, C5, C8 (การวางแนวไม่สำคัญ) 9. วางและประสานที่ใส่แบตเตอรี่พลาสติกในตำแหน่งที่ทำเครื่องหมายไว้ จากนั้นใส่แบตเตอรี่แบบเหรียญลงในที่ยึด (ขั้วบวกหันเข้าหาบอร์ด หงายด้านลบขึ้น) 10. ใส่และประสานส่วนหัวของตัวเมีย 2x8 สองตัวในตำแหน่งที่ทำเครื่องหมายไว้ (มุมล่างของกระดาน) เหล่านี้เป็นตัวเชื่อมต่อไปยังแผงแสดงผล 11. ประสานไมโครสวิตช์สี่ตัว (ปุ่มกด) ในตำแหน่งที่ทำเครื่องหมายไว้: - สามตัวไปที่ส่วนบนของบอร์ดและใช้งานโดยฟังก์ชันนาฬิกา (ตั้งค่าการเตือน การเข้าถึงเมนู ฯลฯ); - อันหนึ่งอยู่ทางด้านซ้ายของบอร์ดและเป็นปุ่มรีเซ็ต 12. ประสานไมโครลำโพงในตำแหน่งที่ทำเครื่องหมายไว้ที่ด้านบนของบอร์ด (การวางแนวไม่สำคัญ) 13. ประสานส่วนหัวของตัวเมีย 3 พินที่มุมบนซ้ายของบอร์ด (ทำเครื่องหมาย IR) นี่คือซ็อกเก็ตสำหรับเครื่องรับอินฟราเรด ใส่ตัวรับสัญญาณ IR ลงในซ็อกเก็ตโดยหันเข้าหาด้านในของบอร์ด จากนั้นงอขั้ว 90 องศา ให้หงายขึ้น (ในแนวของรีโมตคอนโทรลทีวี) 14. ใส่ชิปควบคุมแรงดันไฟฟ้า L78L33 โดยสังเกตว่าการวางแนวตรงกับบนซิลค์สกรีน 15. ประสานส่วนหัวชายมุมขวา 6 พินในตำแหน่งที่ทำเครื่องหมาย FTDI 16. (รูปภาพ 2.4) ใส่วงจรรวมในซ็อกเก็ตตามลำดับโดยให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการวางแนว ชิป ATmega644 ขนาดใหญ่ มีรอยบากหันไปทางด้านบนของบอร์ด ชิปขนาดเล็กอีกสองชิ้นมีรอยบากที่ด้านล่างของกระดาน ต้องวาง DS1307 ไว้ในซ็อกเก็ตใกล้กับแบตเตอรี่แบบเหรียญ 24LC256 ต้องอยู่ในซ็อกเก็ตใกล้กับขอบด้านล่างของบอร์ดตามที่ระบุไว้ ณ จุดนี้ บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ Duino644 ถูกประกอบและพร้อมสำหรับการทดสอบ (หรือใช้งาน) ควรมีลักษณะเหมือนในรูปที่ 2.5 ต่อไปเราจะเสียบบอร์ดแสดงผล จากนั้นเราจะตั้งโปรแกรมชิป ATmega644 ด้วยร่าง Wise Clock ล่าสุดผ่าน Arduino IDE

ขั้นตอนที่ 3: เสียบจอแสดงผลและใส่นาฬิกา

เสียบ Duino644 ที่เพิ่งทำใหม่เข้าที่ด้านหลังของแผงแสดงผล (ดังในรูปที่ 3.1) ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้เสียบขั้วต่อสองชุด (ส่วนหัวของตัวผู้บนแผงแสดงผลและส่วนหัวของตัวเมียบนบอร์ด Duino644) เสียบเข้าด้วยกัน กดเบา ๆ จนกระทั่งเสียบปลั๊กจนสุด และตรวจสอบให้แน่ใจว่าบอร์ดทั้งสองขนานกัน นี่เป็นสิ่งที่แนบมาระหว่างกระดานทั้งสองเท่านั้น (ไม่มีตัวยึดหรือสกรู) และกล่องหุ้มจะป้องกัน โครงสร้างประกอบด้วยแผ่นลูกแก้วสองแผ่นประกบแผงทั้งสอง (Duino644 และจอแสดงผล) เพลตเหล่านี้ยึดเข้าที่ด้วยสเปเซอร์แบบขันสกรูเข้าด้วยกัน (และสกรูและน็อต) มาต่อด้วยการติดสเปเซอร์ไนลอนสีขาว (สแตนออฟ) ทั้งสองด้านของแผงแสดงผลในรูทั้งสี่ที่มุม ตัวเว้นระยะที่สั้นกว่าจะไปที่ด้านหน้าของจอแสดงผล ส่วนตัวที่ยาวกว่าจะถูกขันเข้าที่ด้านหลัง (ดังแสดงในภาพที่ 3.2) สังเกตว่าแหวนรองที่ใช้กับตัวเว้นระยะสั้นจะสร้างช่องว่างเล็กๆ ระหว่างแผงลูกแก้วด้านหน้าและจอแสดงผล LED เพื่อไม่ให้สัมผัสกัน หลังจากขันสเปเซอร์ให้แน่นแล้ว ให้วางและขันสกรูแผ่นลูกแก้วด้านหน้า จากนั้นไปที่เพลทด้านหลัง ขันสกรูและน็อตทั้งหมดให้แน่นในขณะที่กล่องหุ้มอยู่บนพื้นผิวแนวนอน (โต๊ะทำงาน) เพื่อให้แน่ใจว่าชุดประกอบแข็งแรงและไม่มีแรงบิด หลังจากที่เราเตรียมการ์ด SD แล้ว เราก็ควรจะพร้อมทดสอบนาฬิกา

ขั้นตอนที่ 4: เตรียมการ์ด SD

Wise Clock 2 แสดงใบเสนอราคาที่ดึงมาจากไฟล์ข้อความที่จัดเก็บไว้ในการ์ด SD (รูปภาพ 4.1) ชื่อของไฟล์นี้คือ "quotes.txt" และเป็นส่วนหนึ่งของไฟล์ zip ที่มีภาพร่าง (ดาวน์โหลดจากที่นี่) นอกจากนี้ยังสามารถสร้างตั้งแต่เริ่มต้น เป็นไฟล์ข้อความ ASCII เพื่อรวมใบเสนอราคาที่ชื่นชอบในลำดับที่ต้องการ ข้อจำกัดเพียงอย่างเดียว (ในซอฟต์แวร์) คือความยาวของบรรทัด ซึ่งต้องไม่เกิน 150 อักขระ บรรทัดจะถูกคั่นด้วย CR/LF (การขึ้นบรรทัดใหม่/การป้อนบรรทัด หรือรหัส ASCII 13/10) การ์ด SD ต้องได้รับการฟอร์แมตเป็น FAT (หรือที่เรียกว่า FAT16) สามารถทำได้ใน Windows โดยเลือก "รูปแบบ" ใน File Explorer ซึ่งจะแสดงกล่องโต้ตอบที่แสดงในรูปที่ 4.2 หมายเหตุ: ความจุสูงสุดที่ FAT16 สามารถรองรับได้คือ 2GB ไฟล์สำคัญอีกไฟล์หนึ่งในการ์ด SD คือ "time.txt" ซึ่งจำเป็นสำหรับการตั้งค่านาฬิกา ไฟล์ "Time.txt" มีบรรทัดดังนี้ 12:22:45Z2009-11-14-6 ซึ่งจำเป็นต้องแก้ไขเพื่อให้สอดคล้องกับเวลาและวันที่ปัจจุบัน เมื่อเปิดนาฬิกา (โดยเสียบการ์ด SD) เวลาและวันที่ที่อ่านจากบรรทัดนี้จะถูกตั้งค่าในนาฬิกาตามเวลาจริงเป็นเวลาและวันที่ปัจจุบันตามลำดับ หลังจากตั้งค่านาฬิกา (อัตโนมัติ) เปิดเครื่องแล้ว ไฟล์ "time.txt" จะถูกทำเครื่องหมายว่าถูกลบ ดังนั้นจึงไม่พบไฟล์ในครั้งถัดไปที่เปิดใช้งานนาฬิกา ไฟล์สองไฟล์คือ quotes.txt และ time.txt สามารถพบได้ในไฟล์ zip ที่มีภาพร่าง

ขั้นตอนที่ 5: โปรแกรม Duino644 ด้วย "Wise Clock 2" Sketch

1. ดาวน์โหลดร่าง Wise Clock จากตำแหน่งที่ระบุ 2. เพิ่มไลบรารี Sanguino ลงใน Arduino IDE ของคุณ (Duino644 เป็นรสชาติของ Sanguino ถ้าคุณต้องการ มันเข้ากันได้กับ Sanguino และใช้ไลบรารีเดียวกันที่พัฒนาโดยทีม Sanguino เพื่อสนับสนุนบอร์ดของพวกเขาเอง และเราขอขอบคุณพวกเขา) 3. เปิด Arduino IDE และเลือก "Sanguino" เป็น กระดานเป้าหมาย (ดูรูปที่ 5.1) 4. เปิดร่าง Wise Clock ใน Arduino IDE แล้วคอมไพล์ 5. ใช้สายเคเบิล FTDI หรือ FTDI breakout (เชื่อมต่อระหว่าง USB และขั้วต่อ FTDI 6 พินบนบอร์ด Duino644) อัปโหลดภาพร่างที่คอมไพล์แล้ว (ดูรูปที่ 5.2) หมายเหตุ: โค้ดดังกล่าวได้รับการทดสอบและยืนยันว่าสามารถทำงานร่วมกับ Arduino IDE เวอร์ชัน 17 ได้

ขั้นตอนที่ 6: เปิดนาฬิกาและสนุกกับมัน

เมื่อประกอบนาฬิกาและตั้งโปรแกรมแล้ว ก็ถึงเวลาเปิดเครื่องด้วยสาย USB ควรใช้อะแดปเตอร์ USB เช่นเดียวกับที่ใช้ชาร์จ iPhone และอุปกรณ์มือถืออื่นๆ (ภาพที่ 2) สนุกกับมัน!