"Wise Clock 2" (Arduino-basierter Wecker mit vielen zusätzlichen Funktionen) zusammenbauen: - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:23

Dieses Tutorial zeigt, wie man das Kit für Wise Clock 2 zusammenbaut, ein Open Source (Hardware und Software) Projekt. Ein komplettes Wise Clock 2 Kit kann hier erworben werden. Zusammenfassend kann Wise Clock 2 (mit der aktuellen Open-Source-Softwareversion) Folgendes tun: - Anzeige der aktuellen Uhrzeit und des Datums; - eine vom Benutzer editierbare Datei von der SD-Karte lesen und ihren Inhalt anzeigen (normalerweise Anführungszeichen, daher das "weise" im Namen); - Bereitstellung von Alarmfunktionen; - bieten Fernsteuerbarkeit (Infrarot). Das Wise Clock 2-Kit enthält Folgendes: 1. das Duino644-Mikrocontroller-Board (als lötfertiges Kit); 2. die 16x32 (rot) LED-Matrixanzeige; 3. das Gehäuse (zwei Acrylplatten und die erforderliche Hardware). Die folgenden Schritte zeigen, wie man Wise Clock 2 baut, einschließlich: - wie man die Duino644-Platine lötet; - wie man das Display anschließt; - wie man die Uhr umhüllt; - wie man es funktionsfähig macht (SD-Karte vorbereiten, Uhrzeit einstellen usw.).

Schritt 1: Inhalt des Duino644 Kits

Duino644 ist der Name des Mikrocontroller-Boards, das in Wise Clock 2 verwendet wird. Das Duino644-Kit enthält die folgenden Komponenten: - PCB mit angelötetem SD-Kartensockel; - ATmega644-Chip und 40-Pin-Sockel dafür; - DS1307-Chip (Echtzeit-Controller) im 8-Pin-DIP-Gehäuse und eine 8-Pin-Buchse dafür; - 24LC256 EEPROM-Chip im 8-Pin-DIP-Gehäuse und eine 8-Pin-Buchse dafür; - CR1220 kleine Knopfzellenbatterie und ihr Plastikhalter; - 16MHz Quarz und zwei 22pF Kondensatoren; - 32768Hz Quarz; - Mikrolautsprecher; - rechtwinklige Mikroschalter (4 Stück); - USB-Stecker vom Typ MiniB; - 2x8-polige Buchsenleisten (2 Stück); - blaue LED mit hoher Intensität im 1206-Gehäuse; - 40-polige Buchsenleiste; - Spannungsregler L78L33; - 2-poliger JST-Stromanschluss und 2-poliger JST-Stromanschluss mit Kabeln; - Infrarot-Empfänger-IC und 3-polige Buchse dafür; - 6-poliger rechtwinkliger Stiftleiste (für FTDI-Stecker); - 10K Widerstände (10 Stück); - 4K7 Widerstände (3 Stück); - 75R-Widerstand; - 100nF Entkopplungskondensatoren (3 Stück); - 2x3-Pin-Stiftleiste (für ICSP-Stecker). Sobald wir überprüft haben, dass wir alle Komponenten bereit haben, können wir mit dem Löten fortfahren.

Schritt 2: Löten Duino644 Board

Obwohl nicht als Startkit empfohlen, sollte Duino644 relativ einfach zu löten sein. Lediglich zwei Komponenten erfordern etwas Löterfahrung (und gute Augen und eine ruhige Hand), da sie oberflächenmontiert sind: zum einen der USB miniB-Anschluss, ein ziemlich robustes passives Bauteil, das viel Hitze aushalten kann, und zum anderen der Blaue LED mit 2 Anschlüssen, in (einem der) größten SMD-Gehäuse. 1. (Foto 2.1) Beginnen wir mit dem USB miniB-Anschluss. Positionieren Sie es so, dass die 2 Plastikhöcker in ihre jeweiligen Löcher in der Platine gehen und der Stecker am nächsten an der Platine sitzt. Löten Sie zuerst die vier seitlichen "Ohren", um sie zu befestigen, dann fahren Sie mit den 5 Anschlussstiften fort. Stellen Sie mit einer Lupe sicher, dass zwischen diesen keine Lötbrücken verbleiben. Um die möglichen Brücken zu entfernen, verwenden Sie einen Entlötdocht. Nehmen Sie sich Zeit, dies ist keine (so) temperaturempfindliche Komponente. 2. Als nächstes löten wir den 75 Ohm (lila, grün, schwarz, gold, braun) Widerstand an seiner Stelle, gekennzeichnet mit R14. 3. Wenden wir die Erfahrungen beim Löten des SMD-Steckers auf die LED an. Die Ausrichtung dieser Komponente ist wichtig, daher muss sie richtig positioniert werden. Die Kathode (Minuspol) der LED ist mit einem grünen Punkt markiert (Lupe hilft hier definitiv). Auf der Platine ist die Kathode mit 3 Punkten markiert. Schmelzen Sie etwas Lötmittel auf dem Kathodenpad, legen Sie dann die Kathode der LED über dieses Pad und löten Sie mit dem vorhandenen Klecks. Löten Sie dann das Anodenpad. 3. (Foto 2.2) An dieser Stelle führen wir eine erste Überprüfung durch, um sicherzustellen, dass das Board über USB mit Strom versorgt wird. Stecken Sie einfach das USB-Kabel ein und die LED sollte hellblau werden. Wir haben Zündung! 4. Als nächstes werden wir die Widerstände löten. Beginnen Sie mit den drei 4K7-Widerständen (gelb, lila, schwarz, braun, braun): R5, R6, R7 (Ausrichtung ist nicht wichtig). Dann die restlichen 10K-Widerstände (braun, schwarz, orange, gold) platzieren und verlöten: R1, R2, R3, R4, R8, R9, R10, R11, R12, R13. 5. (Foto 2.3) Als nächstes platzieren und verlöten Sie die IC-Sockel, beginnend mit dem großen 40-poligen und weiter mit den 2 kleinen 8-poligen. Achten Sie darauf, die Buchsen so zu positionieren, dass ihre Kerben mit denen im Siebdruck übereinstimmen. Dies wird später helfen, die integrierten Schaltkreise selbst richtig einzufügen. 6. Löten Sie die beiden Kristalle an den mit "XTAL" bzw. "Q2" gekennzeichneten Stellen (ihre Ausrichtung ist nicht wichtig). 7. Löten Sie die 22pF-Kondensatoren (orangefarben) an ihren mit C1 und C2 gekennzeichneten Stellen (Ausrichtung nicht wichtig). 8. Löten Sie die drei entkoppelnden 100nF Kondensatoren (blau) an ihren mit C3, C5, C8 gekennzeichneten Stellen (Ausrichtung nicht wichtig). 9. Platzieren und verlöten Sie den Plastikbatteriehalter an der markierten Stelle, dann legen Sie die Knopfbatterie in den Halter ein (Pluspol zeigt zur Platine, Minuspol nach oben). 10. Stecken und verlöten Sie die beiden 2x8 Buchsenleisten an den markierten Positionen (untere Ecken der Platine). Dies sind die Anschlüsse zum Anzeigefeld. 11. Löten Sie die vier Mikroschalter (Druckknöpfe) an ihren markierten Positionen: - drei befinden sich im oberen Teil der Platine und werden von der Uhrfunktionalität verwendet (Alarm einrichten, Menüs aufrufen usw.); - man geht auf die linke Seite des Boards und ist der Reset-Knopf. 12. Löten Sie den Mikrolautsprecher an der markierten Stelle oben auf der Platine (Ausrichtung ist nicht wichtig). 13. Löten Sie die 3-polige Buchsenleiste in der oberen linken Ecke der Platine (markiert mit IR). Dies ist die Buchse für den Infrarotempfänger. Stecken Sie den IR-Empfänger in die Buchse mit Blick auf die Innenseite der Platine. Dann biegen Sie seine Anschlüsse um 90 Grad, so dass es nach oben zeigt (in der Linie der TV-Fernbedienung). 14. Setzen Sie den Spannungsregler-Chip L78L33 ein und achten Sie darauf, dass seine Ausrichtung mit der auf dem Siebdruck übereinstimmt. 15. Löten Sie die 6-polige rechtwinklige Stiftleiste an der mit FTDI gekennzeichneten Stelle. 16. (Foto 2.4) Setzen Sie die integrierten Schaltkreise in die entsprechenden Sockel ein und achten Sie dabei besonders auf ihre Ausrichtung. Beim großen ATmega644-Chip zeigt die Kerbe zur Oberseite des Boards. Die anderen beiden kleinen Chips haben die Kerben zur Unterseite des Boards. DS1307 muss in der Buchse in der Nähe der Knopfzelle platziert werden. 24LC256 muss wie markiert in seinem Sockel nahe der Unterkante der Platine platziert werden. An diesem Punkt ist das Duino644-Mikrocontroller-Board montiert und bereit zum Testen (oder Verwenden). Es sollte wie auf Foto 2.5 aussehen. Als nächstes werden wir die Anzeigeplatine anschließen. Dann werden wir den ATmega644-Chip mit der neuesten Wise Clock-Skizze über die Arduino IDE programmieren.

Schritt 3: Schließen Sie das Display an und umhüllen Sie die Uhr

Setzen Sie den frisch geprägten Duino644 in die Rückseite des Anzeigefelds ein (wie auf dem beigefügten Foto 3.1) und stellen Sie sicher, dass die beiden Steckersätze (Steckerleisten auf dem Anzeigefeld und Buchsenleisten auf der Duino644-Platine) ineinander stecken. Drücken Sie vorsichtig, bis die Anschlüsse vollständig eingesteckt sind, und stellen Sie sicher, dass die beiden Platinen parallel sind. Dies ist die einzige Verbindung zwischen den beiden Platinen (es gibt keine Befestigungselemente oder Schrauben) und wird durch das Gehäuse geschützt. Das Gehäuse besteht aus zwei Plexiglasplatten, die die beiden Platinen (Duino644 und das Display) einschließen. Diese Platten werden mit zusammengeschraubten Distanzstücken (und Schrauben und Muttern) in Position gehalten. Fahren wir mit dem Anbringen der weißen Nylon-Abstandshalter (Abstandshalter) auf beiden Seiten des Displays in den vier Löchern in den Ecken fort. Die kürzeren Abstandshalter gehen vor das Display, die längeren werden auf der Rückseite eingeschraubt (wie in Bild 3.2 gezeigt). Beachten Sie die Unterlegscheiben, die mit den kurzen Abstandshaltern verwendet werden. Sie schaffen einen kleinen Abstand zwischen der vorderen Plexiglasscheibe und dem LED-Display selbst, damit sie sich nicht berühren. Nachdem die Distanzstücke festgezogen sind, setzen Sie die vordere Plexiglasplatte ein und schrauben Sie sie ein, dann fahren Sie mit der Rückplatte fort. Ziehen Sie alle Schrauben und Muttern fest, während das Gehäuse auf einer waagrechten Fläche (Schreibtisch) steht, um sicherzustellen, dass die Montage stabil ist und keine Verwindung entsteht. Nachdem wir die SD-Karte vorbereitet haben, sollten wir bereit sein, die Uhr zu testen.

Schritt 4: Bereiten Sie die SD-Karte vor

Wise Clock 2 zeigt Zitate an, die aus einer auf der SD-Karte gespeicherten Textdatei abgerufen wurden (Foto 4.1). Der Name dieser Datei ist "quotes.txt" und ist Teil der Zip-Datei mit der Skizze (Download hier). Es kann auch als ASCII-Textdatei von Grund auf neu erstellt werden, um die Lieblingszitate in der gewünschten Reihenfolge einzufügen. Die einzige Einschränkung (in der Software) ist die Länge der Zeile, die 150 Zeichen nicht überschreiten darf. Zeilen werden mit CR/LF (Wagenrücklauf/Zeilenvorschub oder ASCII-Codes 13/10) getrennt. Die SD-Karte muss als FAT (auch bekannt als FAT16) formatiert sein. Dies kann in Windows durch Auswahl von "Format" im Datei-Explorer erfolgen, der das in Foto 4.2 gezeigte Dialogfeld anzeigt. Hinweis: Die maximale Kapazität, die FAT16 verarbeiten kann, beträgt 2 GB. Eine weitere wichtige Datei auf der SD-Karte ist die "time.txt", die zum Einstellen der Uhr benötigt wird. Die Datei "Time.txt" enthält eine Zeile wie diese: 12:22:45Z2009-11-14-6, die geändert werden muss, um die aktuelle Uhrzeit und das aktuelle Datum wiederzugeben. Wenn die Uhr mit Strom versorgt wird (bei eingelegter SD-Karte), werden die aus dieser Zeile gelesene Uhrzeit und das Datum in der Echtzeituhr als aktuelle Uhrzeit bzw. Datum eingestellt. Nachdem die Uhr beim Einschalten (automatisch) gestellt wurde, wird die Datei "time.txt" als gelöscht markiert, so dass die Datei beim nächsten Einschalten der Uhr nicht gefunden wird. Die beiden Dateien quotes.txt und time.txt finden Sie in der ZIP-Datei mit der Skizze.

Schritt 5: Programmieren Sie Duino644 mit der Skizze "Wise Clock 2"

1. Laden Sie die Wise Clock-Skizze vom angegebenen Speicherort herunter. 2. Fügen Sie die Sanguino-Bibliotheken zu Ihrer Arduino-IDE hinzu. (Duino644 ist eine Variante von Sanguino, wenn Sie so wollen. Es ist mit Sanguino kompatibel und verwendet die gleichen Bibliotheken, die vom Sanguino-Team entwickelt wurden, um ihr eigenes Board zu unterstützen. Und wir danken ihnen.) 3. Starten Sie die Arduino IDE und wählen Sie "Sanguino" als die Zieltafel (siehe Foto 5.1). 4. Öffnen Sie die Wise Clock-Skizze in der Arduino IDE und kompilieren Sie sie. 5. Laden Sie die kompilierte Skizze mit einem FTDI-Kabel oder einem FTDI-Breakout (verbunden zwischen USB und dem 6-poligen FTDI-Anschluss auf der Duino644-Platine) hoch (siehe Foto 5.2). Hinweis: Der oben genannte Code wurde getestet und bestätigt, dass er mit Arduino IDE Version 17 funktioniert.

Schritt 6: Schalten Sie die Uhr ein und genießen Sie es

Nachdem die Uhr nun zusammengebaut und programmiert ist, ist es an der Zeit, sie mit dem USB-Kabel, vorzugsweise von einem USB-Adapter, mit Strom zu versorgen, wie er zum Aufladen von iPhones und anderen mobilen Geräten verwendet wird (Foto 2). Genieß es!