một bậc thầy từ Na Uy thích cách xác định thời gian bằng mã nhị phân. Đáng ngạc nhiên, lượng thông tin có thể được hiển thị trong các tín hiệu BẬT / TẮT đơn giản. Sau đó, ông chủ quyết định tự làm một chiếc đồng hồ nhị phân.
Dụng cụ và vật liệu:
- Đèn LED 0603 - 13 chiếc;
Bộ vi xử lý Atmega328P-AU;
Tụ 0806 0,1 uF;
-Tantalum tụ 1206 4,7 uF;
- Điện trở 0806 10 kOhm;
- Mô-đun đồng hồ thời gian thực DS3231;
Điện trở -0806 51 kOhm - 3 chiếc;
-SMD kẹp pin CR2032;
-CR2032 pin;
Nút -4,5 mm;
Điện trở -0806 200 Ohm;
Đồng hồ đeo tay -20 mm;
-20 mm lò xo - 2 chiếc;
-Glass 38 mm;
-5 cm (2 inch) dây quấn mỏng;
-2 ốc vít M2 với đầu phẳng dài 6 mm;
-2 hạt M2;
Bộ chuyển đổi USB-TTL
Phụ kiện -Soldering;
- nhíp;
Tuốc nơ vít nhỏ;
-Truy cập đến máy in 3D chất lượng cao;
Bước một: Thiết kế và tùy biến
Đồng hồ có 13 đèn LED nằm trong ma trận ghép kênh. Một cột tương ứng với một chữ số trong thời gian kỹ thuật số. Thời gian được hiển thị ở định dạng thập phân nhị phân và một chữ số được biểu thị bằng tối đa bốn bit.
Chúng trông sành điệu và hoạt động tuyệt vời nhờ giao diện người dùng đơn giản và thời lượng pin lên tới hai năm.
Thiết kế, khi tắt đồng hồ, là sự kết hợp hai tông màu đơn giản giữa đen và bạc. Những màu này có mặt trong dây đeo và kẹp da, cũng như trên vỏ và trên bảng mạch in.
Trình hướng dẫn ẩn hầu hết các thành phần ở mặt sau của bảng mạch và làm cho nó có nền màu đen. Điện tử và bảng mạch phù hợp với thiết kế hai tông màu của đồng hồ.
Vỏ đồng hồ phải bền, nhưng phải dễ mở để thay pin hoặc thay đổi mã. Điều này có nghĩa là không có keo được sử dụng trong quá trình lắp ráp. Chi tiết duy nhất trên keo là kính.
Trường hợp bao gồm hai phần của phần dưới và vòng. Một bảng mạch in, dây đeo đồng hồ và vương miện được lắp đặt ở dưới cùng của đồng hồ. Một chiếc kính được gắn trên chiếc nhẫn.
Nhiều sự chú ý được dành cho tiêu thụ năng lượng. Trong giấc ngủ sâu, đồng hồ chỉ tiêu thụ 10 μA. Điều này cho tuổi thọ pin hơn hai năm.
Đối với giao diện người dùng, bạn chỉ cần nhấn vương miện của đồng hồ để đánh thức họ và họ ngay lập tức hiển thị thời gian. Khi bạn nhấn nút một lần nữa, ngày sẽ được hiển thị. Vì thời lượng pin là hai năm, bạn có thể dễ dàng chuyển đổi giữa thời gian mùa hè mà không cần kết nối với máy tính.Để làm điều này, nhấn nút 15 lần liên tiếp.
Bước hai: Lựa chọn thành phần
Có bốn phần chính của một bảng mạch. Bộ vi xử lý atmega328p. Điều này giống như trong các mô hình phổ biến. Arduino. Đây là bộ não sẽ giao tiếp với mô-đun đồng hồ thời gian thực (RTC), xử lý thời gian và hiển thị nó bằng đèn LED. Tất cả điều này, tất nhiên, cần một nguồn năng lượng, tốt nhất là một pin nhỏ.
ATmega328P
Bộ vi xử lý phải đáp ứng một số tiêu chí nhất định. GPIO cần ít nhất chín chân, tám cho đèn LED và một cho một nút. Anh ta cũng cần một chiếc xe buýt I2C, nơi anh ta có thể đóng vai trò là thiết bị chính để bỏ phiếu RTC vào lúc này. Cuối cùng, nó phải hoạt động ở điện áp thấp và không tiêu thụ quá nhiều dòng điện khi được cấp nguồn. Atmega328P-AU đáp ứng tất cả các tiêu chí này, đồng thời đủ nhỏ để không chiếm toàn bộ diện tích của bảng mạch in. Một điểm cộng lớn là nó cũng được sử dụng cho hầu hết các bo mạch Arduino phổ biến và nhiều người có thể làm việc với nó.
Bảng mạch
Bảng mạch được thiết kế để sử dụng bộ cộng hưởng gốm 8 MHz. Tuy nhiên, hóa ra bộ xử lý phải hoạt động ở tần số thấp hơn để hoạt động ở điện áp thấp. Nhìn vào hình ảnh trong bước này, được lấy từ trang 303 trong biểu dữ liệu, giải thích mối quan hệ giữa tốc độ xung nhịp và điện áp hoạt động. Tần số xung nhịp khoảng 4 MHz nên là mức tối đa cho dự án này. Bậc thầy đã sử dụng bộ tạo dao động 8 MHz bên trong và phân chia 8 bit được kích hoạt, cho tần số xung nhịp hiển thị là 1 MHz. Tuy nhiên, vẫn cần một bộ cộng hưởng 8 MHz khi tải mã. Sau khi tải, trình hướng dẫn không xóa nó
DS3231
Lúc đầu, chủ muốn sử dụng DS1307 RTC. Đây là một con chip phổ biến hơn. Tuy nhiên, nó đòi hỏi một nguồn điện 5 V.
DS3231 có thể hoạt động ở điện áp thấp 1,8 V. Chip có tinh thể thạch anh tích hợp. Tinh thể tích hợp của đồng hồ cũng có bù nhiệt độ. Nhiệt độ môi trường có thể gây ra dao động không đều của tinh thể đồng hồ. Điều này có nghĩa là nó đang trở nên ít chính xác hơn. DS3231 đo nhiệt độ môi trường và sử dụng nó trong tính toán để bù cho biến động nhiệt độ. Lý tưởng cho đồng hồ khi bạn vào và rời các phòng khác nhau hoặc đi ra ngoài khi nhiệt độ không đổi.
Đèn LED
Đèn LED chính sử dụng hệ số dạng 0603. Chúng có thể tiêu thụ tới 20 milliamp, nhưng do thực tế là không quá ba đèn LED có thể hoạt động đồng thời, đây không phải là vấn đề. Dòng điện cũng giảm khi sử dụng điện trở có định mức lớn hơn mức cần thiết. Bậc thầy nói rằng hiệu quả nhất là đối với các đèn LED này, sử dụng điện trở 100 - 400 Ohm.
CR2032
Mạch đồng hồ có thể được cung cấp năng lượng bởi pin lithium. Cô ấy không gặp vấn đề gì khi giảm điện áp ở cùng dòng với CR2032, nhưng điều này sẽ mang đến nhiều vấn đề khác. Đối với dự án này, pin lithium-ion sẽ có hai nhược điểm chính. Công suất của tế bào nhỏ gần bằng CR2032, nhưng nó đòi hỏi một khoản phí bổ sung để sạc an toàn và xả an toàn. Bạn cũng sẽ cần một cách để kết nối bộ sạc. Do đó, chủ đã chọn CR2032.
Bước ba: Ma trận ghép
Cấu hình được sử dụng trong chiếc đồng hồ này là một ma trận gồm 4 đèn LED với việc tháo rời ba đèn LED không cần thiết.
Mỗi lần chỉ có các đèn LED khác nhau trong một cột. Cột này sau đó bị vô hiệu hóa trước khi kích hoạt cột tiếp theo. Tất cả điều này xảy ra nhanh hơn mắt có thể nhận thấy. Do đó, dường như các đèn LED ở các cột khác nhau được bật đồng thời, tạo ra một bức tranh phức tạp.
Làm thế nào tôi có thể tìm ra thời gian của một chiếc đồng hồ như vậy? Hãy nhìn vào những bức tranh.
Trong hình đầu tiên, chúng ta thấy một ma trận 4 x 4 với 13 đèn LED. Các hàng của ma trận được đánh số 1,2,4,8.
Để tìm ra thời gian, cần phải thêm tất cả các đèn LED trong một hàng, sau đó ở hàng tiếp theo, v.v.
Ví dụ, Hình 2, hình vuông đầu tiên. Từ trái sang phải, một đèn LED sáng lên cột đầu tiên, hàng đầu tiên. Chúng ta có hàng đầu tiên dưới số 1, có nghĩa là chữ số đầu tiên của giờ 1. Tiếp theo, cột thứ hai được thắp sáng bởi hai đèn LED dưới các số 1 và 2. Thêm các số, nó bật ra 3. Cột tiếp theo là một đèn LED số 4. Và cột cuối cùng là đèn LED 1 + 2 + 4 = 7 . Chúng tôi nhận được 13 giờ 47 phút.
Bước bốn: Đề án
Bảng mạch có hình dạng tròn, giống như một chiếc đồng hồ cổ điển. Vỏ đồng hồ tiêu chuẩn thường là 42 mm với đường kính kính 38 mm. Đây là cạnh ngoài của kính. Tuy nhiên, nếu kính nằm trên cạnh rộng 1 mm, đường kính có sẵn trở thành 36 mm. Điều này có nghĩa là bảng mạch nên khoảng 35 mm.
Các bậc thầy đã yêu cầu một khoản phí trên một trang web nổi tiếng. Các bảng có độ dày 0,8 mm.
Bạn có thể tải tập tin để làm bảng dưới đây.
Đồng hồ đeo tay nhị phân - GERBER.zip
Bước năm: Hàn
Cách tốt nhất để sửa bảng mạch trong quá trình hàn là băng keo. Các chủ sửa chữa bảng và bắt đầu cài đặt theo sơ đồ. Đầu tiên, các thành phần nhỏ nhất được hàn (về kích thước).
Bước sáu: hoàn thành nút
Như bạn có thể thấy, vương miện của đồng hồ ở mặt bên của vỏ được thiết kế, trong thiết bị này, để điều khiển đồng hồ. Nó tương tác với một nút micro được kết nối với vi điều khiển. Để làm điều này, nút cần phải được làm lại.
Các nút xúc giác rẻ nhất có một phần nhựa đen tròn nhỏ mà bạn cần nhấp vào để đóng danh bạ. Nó cần phải được thay thế. Ông chủ tháo dỡ nút, cắt các ốc vít kim loại. Xóa một nút. Dán một miếng băng keo lên một tấm kim loại và đặt lại. Dán thân nút. Bây giờ bạn có thể hàn nút.
Bước thứ bảy: mã hóa
Bộ vi điều khiển không thể làm việc với mã Arduino ở giai đoạn này. Đầu tiên bạn cần một bộ nạp khởi động. Đây là một chương trình con phải được lưu trữ trên chip để tải xuống và thực hiện chương trình bằng văn bản.
Vì nó là một Atmega328P có thêm điện áp thấp, nó đòi hỏi một loại bộ nạp khởi động đặc biệt.
Mở Arduino IDE, chọn Tệp> Tùy chọn> URL Trình quản lý bảng bổ trợ và thêm dấu phẩy sau URL cuối cùng trước khi dán URL sau
...
Nhấp vào OK nhiều lần và đi đến Công cụ> Bảng> Trình quản lý bảng. Mở nó, tìm minicore và cài đặt nó.
Kết nối Arduino trong mạch như trong ảnh. Đi vào các ví dụ về Arduino và mở mã mẫu ArduinoISP. Tải mã.
Tiếp theo, cài đặt công cụ cài đặt> Lập trình viên: trong "Arduino là ISP". Chọn cấu hình sau từ bộ tải khởi động MiniCore. Bạn cũng có thể kiểm tra lại cấu hình của mình theo cấu hình trong hình đính kèm bước này.
Cài đặt bộ tải khởi động
Hội đồng quản trị: ATmega328
Bootlader: có
Đồng hồ: nội bộ 1 MHz
Trình biên dịch LTO: Vô hiệu hóa
Biến thể: 328P / 328PA
HĐQT: 1,8V
Bây giờ bước cuối cùng là kết nối dây từ Arduino với bảng đồng hồ. Chọn Công cụ> Ghi Bootloader. Đợi một lát và bạn sẽ nhận được một thông báo về việc cài đặt thành công bộ tải khởi động.
Bây giờ nó vẫn còn để tải mã. Nó có thể được tìm thấy tại liên kết dưới đây.
Nhị phân_Wrist_Watch.ino
Bước tám: Trường hợp
Vỏ đồng hồ được in bởi một bậc thầy trên máy in 3D. Tập tin có thể được tải xuống tại liên kết này.
Bước chín: Xây dựng
Đến bây giờ, tất cả các bộ phận đã được lắp ráp, và bạn có thể tiến hành lắp ráp.
Chèn vương miện vào vỏ đồng hồ.
Kéo dây qua lỗ gắn trên vương miện của đồng hồ.
Dán keo dây, đảm bảo rằng đầu có thể lõm 1 mm.
Chèn các hạt lục giác vào các khe lục giác tương ứng của chúng và khóa chúng tại chỗ bằng một miếng băng keo nhỏ.
Gắn băng dính hai mặt vào mặt dưới của bảng mạch.
Lắp bảng mạch, đảm bảo chân đầu được căn thẳng với lỗ nút.
Bằng cách nhấn đầu, kiểm tra hoạt động của nút.
Dán kính vào vòng bằng superglue.
Lắp vòng đồng hồ, căn chỉnh các lỗ vít và nút.
Chèn vít M2 6 mm vào các lỗ vít và siết chặt chúng. Các đầu vít được sơn màu đen.
Chèn các clip vào mắt của dây đai.
Lắp dây đeo đồng hồ.
Mọi thứ đã sẵn sàng.
Toàn bộ quá trình chế tạo đồng hồ có thể được nhìn thấy trong video.