- Потрібні компоненти
- Принципова схема та пояснення
- Дизайн і виготовлення друкованих плат для цифрових годинників
- Замовлення друкованої плати за допомогою PCBGoGo
- Складання друкованої плати
- Тестування цифрового годинника
Кожен цифровий годинник має кристал всередині, щоб відстежувати час. Цей кристал присутній не тільки в годиннику, але й у всіх обчислювальних системах реального часу. Цей кристал генерує тактові імпульси, необхідні для розрахунків часу. Хоча існують і інші способи отримання тактових імпульсів для більшої точності та частоти, але найбільш кращим способом є використання кристалу для відстеження часу. Тут ми будемо використовувати DS3231 RTC IC для побудови цифрових настінних годинників на базі Atmega16. DS3231 RTC має високоточний кристал всередині, тому зовнішній кристалогенератор не потрібен.
У цьому проекті Digital Clock для відображення часу та дати використовуються десять загальних анодних 7-сегментних дисплеїв розміром 0,8 дюйма. Тут для відображення години, хвилин, дати, місяця та року використовуються сім сегментних дисплеїв. Наша конструкція друкованої плати також має опції відображення секунд та температури, які можна відобразити, додавши більше одиниць відображення.
Потрібні компоненти
- Мікроконтролер ATmega16 AVR
- DS3231 RTC IC
- Загальний анод 0,8-дюймовий семисегментний дисплей (його більший за загальний розмір дисплей (0,56 дюйма)
- Нажимна Кнопка
- Клітинна комірка 3v
- 7805 регулятор напруги
- Конденсатор 1000 мкФ
- Зуммер (необов’язково)
- Транзистори BC547 і BC557
- Конденсатор 10 мкФ
- 100 Ом резистор
- 1k резистор
- 10k резистор
- Плата друкованих плат
- Провід перемички
- Burgstips
- Адаптер живлення
Користувач може також використовувати Atmega32, який потрібно налаштувати в компіляторі перед створенням hex.
Принципова схема та пояснення
Є дві частини цієї схеми цифрових настінних годинників, одна - частина дисплея, яка має 5 пар 7-сегментів на п’яти різних платах друкованих плат, а інша - керована частина блоку, яка відповідає за вибір часу з мікросхеми RTC і надсилає ці дані та час на 7-сегментний дисплей. Оскільки ми використовували 10 семисегментних дисплеїв, то ми не можемо з'єднати кожен дисплей з окремим портом вводу-виводу. Отже, тут використовується метод мультиплексування для з'єднання кількох семи сегментів за допомогою меншої кількості висновків мікроконтролера.
Світлодіодні штирі a, b, c, d, e, f, g, h семисегментного дисплея підключені до PORTB паралельно atmega16. Тут ми використовували 10 семисегментних дисплеїв, тому нам потрібно 10 керуючих штифтів, які з’єднані в PORTD, PORTA та PORTC.
RTC DS3231, що має внутрішній кристал, підключений до виводу SDA та SCL PORTC, оскільки цей чіп працює на зв'язку I2C. Метод взаємодії цього чіпа такий же, як і DS1307. Ми використовували DS1307 з Arduino, Raspberry Pi та 8051 MCU. Один і той же код можна використовувати як для DS3231, так і для DS1307.
Два підтягувальні резистори 10 кб підключені на лінії SDA та SCL. Елемент монети 3v використовується для живлення мікросхеми RTC для відстеження часу, навіть коли основне джерело живлення вимкнено. Щоразу, коли потужність повертається знову, час починає відображатися на семи сегментному дисплеї. Тепер у нас є кілька кнопок для встановлення часу в ПОРТІ A, повний процес пояснюється у відео, поданому в кінці. Регулятор напруги 5 В використовується для перетворення вхідної напруги в 5 В. Всі з'єднання показані на схемі нижче:
Для однієї плати дисплея використовуються два семи сегментні дисплеї та 2 світлодіоди. Отже, тут ми маємо п’ять різних табло для відображення часу в годинах та хвилинах (ВЧ-ММ) та дати в ДД-ММ-РР.
Дизайн і виготовлення друкованих плат для цифрових годинників
Для цього проекту настінних годинників на базі Atmega16 ми розробили дві друковані плати. Один призначений для блоку керування, який використовується для контролю всіх операцій проекту, а другий - для відображення часу та дати на семи сегментних дисплеях. Частина дисплея містить п'ять пар 0,8 дюймових 7-сегментних дисплеїв. Отже, зібравши 5 деталей, ми маємо повний цифровий годинник. До мультиплексних 7-сегментних дисплеїв лінія передачі даних 5 друкованих плат буде підключена до одного порту блоку управління, а лінія управління підключена до іншого штифта блоку управління.
Нижче наведено верхній та нижній види макетів друкованої плати однієї плати дисплея, яка складається з двох семи сегментних дисплеїв:
Нижче наведено вигляд зверху та знизу друкованих плат PCB
Тут ми додаємо файл Гербера для обох плат:
- Файл Gerber для блоку управління на базі Atmega16
- Файл Gerber для дошки дисплеїв з семи сегментів
Замовлення друкованої плати за допомогою PCBGoGo
В Інтернеті доступно багато послуг з виготовлення друкованих плат, але оскільки я раніше використовував PCBGoGo в одному з інших своїх проектів, я вважав, що це дешево і без проблем, порівняно з іншими постачальниками.
Ось кроки для замовлення друкованої плати з PCBGoGo:
Крок 1: Зайдіть на www.pcbgogo.com, підпишіться, якщо це ваш перший раз. Потім на вкладці «Прототип друкованої плати» введіть розміри вашої друкованої плати, кількість шарів та кількість необхідної вам друкованої плати.
Крок 2: Продовжуйте, натискаючи кнопку Quote Now . Ви потрапите на сторінку, де за необхідності можна встановити кілька додаткових параметрів, наприклад, використовуваний інтервал доріжок тощо. Але в основному значення за замовчуванням будуть працювати нормально. Єдине, що ми маємо тут врахувати, це ціна та час. Як бачите, час побудови складає всього 2-3 дні, а коштує лише 5 доларів для нашого PSB. Потім ви можете вибрати бажаний спосіб доставки відповідно до ваших вимог.
Крок 3: Останнім кроком є завантаження файлу Gerber і продовження платежу. Щоб переконатися, що процес безперебійний, PCBGOGO перевіряє, чи справжній ваш файл Gerber, перш ніж продовжувати оплату. Таким чином ви можете бути впевнені, що ваша друкована плата є зручною для виготовлення і зв’яжеться з вами як докладена.
Тепер PCBGoGo займе трохи часу від 10 хв до 1 години, щоб переглянути ваш файл Gerber. Після завершення перевірки ви можете продовжити оплату.
Складання друкованої плати
Після того, як плату замовили, вона дійшла до мене через кілька днів, хоча кур’єр у акуратно поміченій добре упакованій коробці, як і завжди, якість друкованої плати була надзвичайною. Я ділюсь кількома фотографіями дощок нижче, щоб ви могли їх судити.
Я включив паяльний стрижень і почав збирати дошку. Оскільки сліди ніг, прокладки, шовковий екран абсолютно правильної форми та розміру, у мене не було проблем зі складанням дошки. Дошка була готова всього за 10 хвилин з моменту розпакування коробки.
Нижче показано кілька фотографій дошки після пайки.
Тестування цифрового годинника
Повний код наведено в кінці цього підручника, просто підключіть друковані плати, як показано на схемі, і завантажте код в Atmega16. І ви побачите час і дату, що з’являються на дисплеях десяти семи сегментів.
Час і дату можна встановити за допомогою чотирьох кнопок на блоці управління, як показано у відео, поданому нижче.