- Súčasti sú povinné
- Schéma zapojenia a vysvetlenie
- Dizajn a výroba plošných spojov pre digitálne hodiny
- Objednanie DPS pomocou PCBGoGo
- Montáž DPS
- Testovanie digitálnych hodín
Všetky digitálne hodiny majú vo vnútri kryštál, ktorý umožňuje sledovať čas. Tento kryštál je prítomný nielen v hodinách, ale aj vo všetkých výpočtových systémoch v reálnom čase. Tento kryštál generuje hodinové impulzy, ktoré sú potrebné na výpočty časovania. Existuje síce niekoľko ďalších spôsobov, ako získať hodinové impulzy pre vyššiu presnosť a frekvenciu, ale najpreferovanejším spôsobom je použitie kryštálu na sledovanie času. Tu postavíme model DS3231 RTC IC na výrobu digitálnych nástenných hodín na báze Atmega16. DS3231 RTC má vo vnútri vysoko presný kryštál, takže nie je potrebný žiadny externý oscilátor Crystal.
V tomto projekte Digitálne hodiny sa na zobrazenie času a dátumu používa desať bežných anódových 7-segmentových displejov s veľkosťou 0,8 palca. Tu sa používa sedem segmentových displejov na zobrazovanie hodín, minút, dátumov, mesiacov a rokov. Náš dizajn DPS obsahuje aj možnosti zobrazenia sekúnd a teploty, ktoré je možné zobraziť pridaním ďalších zobrazovacích jednotiek.
Súčasti sú povinné
- Mikrokontrolér ATmega16 AVR
- DS3231 RTC IC
- Spoločná anóda 0,8 palcový sedemsegmentový displej (väčší ako bežný displej (0,56 palca)
- Stlačte tlačidlo
- Gombíková bunka 3v
- Regulátor napätia 7805
- 1000uf kondenzátor
- Bzučiak (voliteľný)
- Tranzistory BC547 a BC557
- 10uf kondenzátor
- 100 ohmový odpor
- 1k rezistor
- 10k rezistor
- Doska s plošnými spojmi
- Prepojovacie vodiče
- Burgstipy
- Napájací adaptér
Užívateľ môže tiež použiť Atmega32, ktorý je potrebné pred generovaním hex nakonfigurovať v kompilátore.
Schéma zapojenia a vysvetlenie
Tento obvod digitálnych nástenných hodín obsahuje dve časti, jedna je displejová časť, ktorá má 5 párov 7 segmentov na piatich rôznych doskách s plošnými spojmi, a druhá je riadená časť jednotky, ktorá je zodpovedná za načítanie času z čipu RTC a zasielanie týchto údajov a času do 7-segmentový displej. Pretože sme použili 10 sedem segmentových displejov, nemôžeme každý displej spojiť so samostatným IO portom. Takže tu sa technika multiplexovania používa na pripojenie viacerých siedmich segmentov pomocou menej pinov mikrokontroléra.
LED piny a, b, c, d, e, f, g, h sedem segmentového displeja sú pripojené k PORTB paralelného zariadenia atmega16. Tu sme použili 10 sedem segmentových displejov, takže potrebujeme 10 ovládacích pinov, ktoré sú pripojené na PORTD, PORTA a PORTC.
RTC DS3231 s vnútorným kryštálom je pripojený k pinom SDA a SCL spoločnosti PORTC, pretože tento čip pracuje na komunikácii I2C. Metóda prepojenia tohto čipu je rovnaká ako u DS1307. Použili sme DS1307 s Arduino, Raspberry Pi a 8051 MCU. Rovnaký kód je možné použiť pre DS3231 aj DS1307.
Dva 10k pull-up rezistory sú pripojené na linke SDA a SCL. Na napájanie RTC čipu sa používa 3v mincový článok, ktorý slúži na sledovanie času aj pri vypnutom hlavnom zdroji napájania. Kedykoľvek sa napájanie znova vráti, čas sa začne zobrazovať na sedemsegmentovom displeji. Teraz máme niekoľko tlačidiel na nastavenie času na PORT A, celý postup je vysvetlený na videu na konci. Na premenu vstupného napätia na 5V sa používa regulátor napätia 5V. Všetky pripojenia sú zobrazené v schéme zapojenia nižšie:
Pre jednu zobrazovaciu dosku sa používajú dva sedem segmentové displeje a 2 LED. Takže tu máme päť rôznych zobrazovacích dosiek na zobrazenie času v hodinách a minútach (HH-MM) a dátumu v DD-MM-RR.
Dizajn a výroba plošných spojov pre digitálne hodiny
Pre tento projekt nástenných hodín na báze Atmega16 sme navrhli dva PCB. Jeden je pre riadiacu jednotku, ktorá slúži na riadenie všetkých operácií projektu, a druhý pre zobrazovanie času a dátumu na siedmich segmentových displejoch. Časť displeja obsahuje päť párov sedem segmentového displeja s veľkosťou 0,8 palca. Po zostavení 5 kusov teda máme kompletné digitálne hodiny. Pre multiplexné 7-segmentové displeje bude dátová linka 5 PCB pripojená k rovnakému portu riadiacej jednotky a riadiaca linka je pripojená k inému kolíku riadiacej jednotky.
Nižšie sú zobrazené pohľady zhora a zdola na rozloženie DPS jednej zobrazovacej dosky, ktorá sa skladá z dvoch siedmich segmentových displejov:
Nižšie sú pohľady zhora a zdola na dosky plošných spojov riadiacej jednotky
Tu sme pripojili súbor Gerber pre obe dosky:
- Súbor Gerber pre riadiacu jednotku založenú na Atmega16
- Pilník Gerber pre dosku Seven Segment Display
Objednanie DPS pomocou PCBGoGo
Existuje veľa služieb na výrobu PCB, ktoré sú k dispozícii online, ale keďže som PCBGoGo používal predtým v jednom z mojich ďalších projektov, zistil som, že je lacný a bezproblémový v porovnaní s inými predajcami.
Tu sú kroky na objednanie DPS z PCBGoGo:
Krok 1: Choďte na www.pcbgogo.com, zaregistrujte sa, ak ste prvýkrát. Potom na karte Prototyp PCB zadajte rozmery vašej PCB, počet vrstiev a požadovaný počet PCB.
Krok 2: Pokračujte kliknutím na tlačidlo Citovať teraz . Budete presmerovaní na stránku, kde môžete v prípade potreby nastaviť niekoľko ďalších parametrov, ako napríklad použitý rozstup koľají atď. Ale väčšinou budú fungovať predvolené hodnoty. Jediná vec, ktorú tu musíme brať do úvahy, je cena a čas. Ako vidíte, čas zostavenia je iba 2 - 3 dni a stojí iba 5 dolárov za náš PSB. Potom môžete zvoliť preferovaný spôsob dopravy na základe vašej požiadavky.
Krok 3: Posledným krokom je nahranie súboru Gerber a pokračovanie v platbe. Pred pokračovaním v platbe PCBGOGO overuje, či je proces plynulý, či je váš súbor Gerber platný. Týmto spôsobom si môžete byť istí, že vaša doska s plošnými spojmi je vhodná pre výrobu a že sa k vám dostane ako zaviazaná.
Teraz bude PCBGoGo trvať asi 10 minút až 1 hodinu, kým skontroluje váš súbor Gerber. Po dokončení kontroly môžete pokračovať v platbe.
Montáž DPS
Po objednaní dosky sa ku mne po niekoľkých dňoch dostalo aj keď kuriér v úhľadne označenej dobre zabalenej krabici a ako vždy bola kvalita DPS úžasná. Zdieľam niekoľko obrázkov z tabúľ, ktoré môžete posúdiť.
Zapol som spájkovaciu tyč a začal som montovať dosku. Pretože sú stopy, podložky, priechody a sieťotlač perfektne správneho tvaru a veľkosti, nemal som problém s zostavením dosky. Doska bola hotová len za 10 minút od rozbalenia krabice.
Niekoľko obrázkov dosky po spájkovaní je zobrazených nižšie.
Testovanie digitálnych hodín
Celý kód je uvedený na konci tohto tutoriálu. Stačí pripojiť PCB, ako je znázornené na schéme zapojenia, a nahrať kód do Atmega16. A uvidíte čas a dátum, ktoré sa objavia na desiatich Sedem segmentových displejoch.
Čas a dátum je možné nastaviť pomocou štyroch tlačidiel na riadiacej jednotke, ako je to znázornené na videu uvedenom nižšie.