Analoge Digitaluhr - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Der Grund für diese Uhr war, dass meine ursprüngliche IKEA-Uhr nicht mehr funktionierte und mir das Gehäuse dieser Uhr sehr gut gefallen hat. Ich fand es eine Verschwendung, die Uhr wegzuwerfen und beschloss, sie für eine analoge / digitale Uhr wiederzuverwenden.

Ich hätte eine Standarduhr machen können, aber ich beschloss, etwas anderes zu machen. Wie jede andere Uhr zeigt sie die Zeit an, aber nicht auf Standard Weise. Mit 60 zweifarbigen rot/grünen LEDs zeigt die Uhr die Zeit an. Mit den roten LEDs werden die Stunden und mit den grünen LEDs die Minuten angezeigt. Die Sekunden werden durch eine laufende gelbe (rot + grün) LED und durch eine blinkende gelbe LED in der Mitte der Uhr angezeigt.

Das Ablesen der Uhr erfordert etwas Übung. Da die LEDs sowohl die Stunden als auch die Minuten anzeigen, bedarf es einer besonderen Art der Zeitdarstellung. Die Zeit wird als LED-Balken angezeigt, wobei der längste Balken entweder die Stunden oder die Minuten anzeigt. Wenn der längste Balken in Stunden dargestellt wird, zeigt der kürzere Balken die Minuten in Grün und der restliche Teil zeigt die Stunden in Rot an. Um die Uhr bei kurzen Balken besser ablesbar zu machen, habe ich eine Stundenanzeige mit der roten LED hinzugefügt. Wenn die Minuten größer als die Stunden werden, vertauschen sich die Balken, dh alle vorherigen grünen Minuten werden rot, um die Stunden anzuzeigen, und der verbleibende Teil zeigt die Minuten an, so dass tatsächlich fast alles Grün rot wird und umgekehrt.

Es ist etwas schwierig zu erklären, wie es funktioniert, also schauen Sie sich bitte das Video an. Durch das Multiplexen der LEDs sieht es so aus, als ob die LEDs im Video blinken. Dies wird nur von der Kamera erfasst, nicht vom menschlichen Auge.

Wie immer habe ich dieses Projekt um meinen Lieblings-Mikrocontroller herum gebaut, den PIC, mit der Programmiersprache JAL, aber Sie können auch einen Arduino verwenden.

Schritt 1: Die Designs

Insgesamt habe ich drei verschiedene Versionen der Uhr gemacht, bevor ich zufrieden war. Diese Versionen wurden wie folgt entworfen:

1. Verwenden eines Standard-20-MHz-Quarzes für den PIC. Bei diesem Design war die Uhr nach einem Tag Betrieb 1 Sekunde nicht mehr synchron. Das war zu viel. Außerdem ging die Zeit beim Ausschalten der Uhr verloren, da es keine Pufferbatterie im Design gab.
2. Verwendung eines DS1302-Taktmoduls. Das Schöne an diesem Modul ist, dass es über eine Pufferbatterie verfügt, damit die Zeit beim Ausschalten der Uhr nicht verloren geht. Als ich die Uhr mit diesem Modul getestet habe, war die Uhr 7 Sekunden nicht synchron! nach einem Tag. Ich denke, dies wird entweder durch den falschen Kristall oder ein schlechtes PCB-Design verursacht.
3. Verwendung eines DS3231-Taktmoduls. Dieses Modul hat auch eine Backup-Batterie und ist genauer als das DS1302. Die Uhr funktionierte gut mit diesem Modul, also habe ich dies für das endgültige Design verwendet. Aus diesem Grund benötigte der PIC keinen Quarz mehr.

Das komplette Design ist in drei Prinzipskizzen dargestellt:

1. Clock Controller mit dem PIC
2. LED-Treiber mit Schieberegistern
3. 60 zweifarbige LEDs

Schritt 2: Erforderliche Komponenten

Sie benötigen die folgenden Komponenten für dieses Projekt:

• Ein Stück Steckbrett
• PIC-Mikrocontroller 16F1823
• 3 Schieberegister 74HC595
• 1 Darlington-Transistor-Array ULN2803A
• IC-Sockel: 1 * 14-polig, 3 * 16-polig, 1 * 18-polig
• Taktmodul DS3231
• 2 Drucktastenschalter
• Widerstände: 2 * 33k, 8 * 100 Ohm, 8 * 47 Ohm
• 1 Elektrolytkondensator 100 uF/16V
• 4 Kondensatoren 100 nF
• LEDs: 60 2 mm zweifarbig (rot/grün), 1 5 mm gelb
• Klinkenstecker 3 mm
• 5-Volt-Adapter, der zum Beispiel zum Aufladen eines Smartphones verwendet wird. Stellen Sie sicher, dass es sich um ein echtes 5-Volt-Netzteil handelt.
• Optional: Header zum Verbinden der externen Teile mit dem Steckbrett
• Kynar Draht & Abisolierzange
• Ein Gehäuse für Ihre Uhr.

Siehe die Schaltpläne zum Anschließen der Komponenten. Es erfordert einiges an Lötarbeit, insbesondere zum Anschluss der 60 LEDs. Schematische Darstellungen sind in der ZIP-Datei enthalten.

Schritt 3: Aufbau der Uhr

Schauen Sie sich die Bilder an, wie ich die Uhr baue. Ich begann mit dem Entfernen der Einbauten der Originaluhr, wonach ich 60 Löcher von 2 mm für die zweifarbigen LEDs in die Frontplatte bohrte. Dann habe ich die Frontplatte schwarz lackiert und ein Stück Plastik hinzugefügt, um das Loch abzudecken, wo die ursprünglichen Zeiger der Uhr positioniert waren. An dieser Stelle befindet sich nun eine gelbe LED.

Dann montierte ich alle 60 LEDs, benutzte etwas Heißkleber, um sie an ihrem Platz zu halten und verband sie mit Kynar-Draht miteinander. Zu guter Letzt habe ich das Steckbrett mit allen Komponenten zusammengebaut.

Auf der Rückseite habe ich die beiden Druckknöpfe und den Power Jack montiert. Vergessen Sie die zusätzliche Platte, die ich auf der Rückseite geklebt habe, wie im Bild gezeigt. Ich fügte hinzu, dass sich in meinem ersten Design die Drucktasten dort befanden, aber ich musste sie verschieben, weil ich das DS3231-Modul hinzufügen musste und ich nur eine Stelle finden konnte, an der sich diese Tasten befanden, als ich mein erstes Design erstellte.

Schritt 4: Die Software

Wie bereits erwähnt, ist die Software für einen PIC16F1823 in der Programmiersprache JAL geschrieben. Der PIC läuft mit einem internen Takt von 32 MHz. Wie bereits erwähnt, erfolgt die Taktzeitsteuerung durch das Taktmodul DS3231.

Die Software führt die folgenden Hauptaufgaben aus:

• Initialisieren des DS3231-Moduls über eine I2C-Schnittstelle. Das Modul erzeugt ein 1-Sekunden-Signal, das mit dem Interrupt-Pin des PIC verbunden ist. Der PIC verwendet diesen 1-Sekunden-Interrupt, um die Zeit aus dem DS3231-Modul zu lesen.
• Ansteuerung der 60 zweifarbigen LEDs über die Schieberegister. In der schematischen Darstellung ist zu sehen, dass die LEDs in einer 16 x 8 Matrix verbunden sind. Dies reduziert die Anzahl der Drähte, die benötigt werden, um alle LEDs anzuschließen. Dieses Matrixdesign erfordert, dass der PIC die LEDs multiplexen muss, um sie einzeln aufleuchten zu können. Das Multiplexen der LEDs erfolgt auf Interrupt-Basis, wobei die Aktualisierungsfrequenz 70 Hz beträgt, also für das menschliche Auge unsichtbar ist.
• Handhabung der Druckknöpfe. Diese dienen zum Einstellen der Uhrzeit, eines zum Einstellen der Stunden und eines zum Einstellen der Minuten. Beide Tasten müssen gedrückt werden, um den Zeiteinstellmodus zu aktivieren. Wenn der Zeiteinstellungsmodus ausgewählt ist, leuchtet die gelbe LED kontinuierlich. Nach 5 Sekunden ohne Tastenbetätigung kehrt die Uhr zum normalen Zeitbetrieb zurück und die gelbe LED beginnt zu blinken.

Im zweiten Video erfahren Sie, wie Sie die Uhrzeit einstellen.

Die JAL-Quelldatei und die Intel Hex-Datei zur Programmierung des PIC sind in der Zip-Datei angehängt. Wenn Sie daran interessiert sind, den PIC-Mikrocontroller mit JAL – einer Pascal-ähnlichen Programmiersprache – zu verwenden, besuchen Sie die JAL-Website.

Viel Spaß beim Bauen Ihres eigenen Projekts und gespannt auf Ihre Reaktionen.