LED obvody hodin. Udělej si sám elektronické hodiny

Velké LED hodiny

Úvod.

Všechno to začalo takhle. Na dači jsem měl starý mechanický budík (vyrobený v SSSR), který měl problémy s mechanikou. Rozhodl jsem se postavit elektronické hodinky. První problém je, jaký indikátor zvolit. VLI a GRI nejsou vhodné z důvodu velkých teplotních rozdílů v zemi. LCD zmizí ze stejného důvodu. K dispozici je LED indikátor. Už mě nebaví dívat se na malá čísla na ukazatelích a velké sedmisegmentové jednotky jsou vzácné a drahé. Bylo rozhodnuto vyrobit indikátor s výškou číslic 50 mm ze samostatných zelených LED.

Na ukazatel jsme přišli, ale je potřeba ho nějak řídit. V tomto případě by měly hodiny běžet i při delším výpadku napájení. Uděláme to na čipu ATTiny2313 MK a čipu RTC DS1307, který má také zabudovaný regulátor výkonu a umožňuje připojení baterie.

1. Indikátor.

Uděláme, jak jsem řekl, ze samostatných zelených LED o průměru 5mm. Zde je schéma indikátoru:

Tady není moc co vysvětlovat. Pro krásné kreslení čísel jsou potřeba odpory omezující proud, diody. V každém obdélníku na diagramu by měla být jedna číslice (schéma je pro všechny stejná), uprostřed - oddělovací dvojtečka.

2. Hlavní část.

Obvod, jak jsem řekl, na ATTiny2313 a DS1307. Tady je:

Zde jsou již vyžadována vysvětlení. Vpravo jsou dvě duální sedmisegmentové a dvě LED - vnitřní obvod malého indikátoru s OA. Proč dva ukazatele? V noci může velký indikátor s jasným svitem rušit spánek (hodiny budou blízko postele), takže indikaci lze přepnout na malý indikátor přepínačem SW1. V poloze "Noc." funguje malý ukazatel, v poloze "Den". - velký. Mám tento malý ukazatel od pračka, na sporáku je pinout. Baterie 3V, CR2032. Tranzistory Q1-Q4 lze vyměnit za jakékoli jiné nízkopříkonové PNP tranzistory, například na KT315. Q6-Q9 - na PNP s CE proudem minimálně 1A, Q5 - na NPN s kolektorovým proudem minimálně 0,4A. Napájení může být libovolné s napětím 9-20V, polarita není důležitá, můžete i začít měnit. Proud ne méně než 1A. Stabilizátor U4 musí být instalován na radiátor. Mimochodem, čím nižší je vstupní napětí, tím snazší je pro stabilizátor žít. Mám tento BP:

Nyní přejdeme k montáži.

3. Montáž.

Jdeme do obchodu a kupujeme díly.

Vyrobíme desky a začneme pájet. Připájet 88 LED, stejný počet rezistorů a 44 diod není jednoduché, ale stojí to za to.

Nyní vše spojíme dráty. Používám kabely a konektory PLS/PBS. Tyto obrázky vám pomohou:

Nyní blikáme MK. Tady jsou pojistky:

A zahrnují:

Tlačítka a konektory, které jsem použil, jsou:

4. Tělo.

Pouzdro jsem vyrobil z překližky a lišty 20 * 40, broušené a lakované. Vzadu jsem dal dva upevňovací prvky pro montáž na zeď.

Mimochodem, na utěsnění okének indikátorů jsem použil fólii ze zelených lahviček, vypadá krásně a chrání před slunečním zářením.

Teď pár fotek:

Pro ty, kteří se alespoň trochu orientují v mikrokontrolérech, a chtějí si také vytvořit jednoduchý a užitečné zařízení domů, nic lépe stavět s LED indikátory. Taková věc může zdobit váš pokoj, nebo může jít o jedinečný ručně vyrobený dárek, u kterého získá další hodnotu. Obvod funguje jako hodiny a jako teploměr - režimy se přepínají tlačítkem nebo automaticky.

Elektrický obvod domácí hodiny s teploměrem

mikrokontrolér PIC18F25K22 stará se o veškeré zpracování a načasování dat a ULN2803A zbývá koordinovat jeho výstupy s LED indikátor. malý čip DS1302 funguje jako časovač pro přesné sekundové signály, jeho frekvence je stabilizována standardním 32768 Hz quartz rezonátorem. To poněkud komplikuje konstrukci, ale nemusíte neustále upravovat a korigovat čas, který bude nevyhnutelně pozdě nebo ve spěchu, pokud si vystačíte s náhodně nevyladěným quartz rezonátorem o pár MHz. Takové hodinky připomínají spíše jednoduchou hračku než kvalitní přesný chronometr.

V případě potřeby mohou být teplotní čidla umístěna daleko od hlavní jednotky - jsou k ní připojena třívodičovým kabelem. V našem případě je jedno teplotní čidlo instalováno v jednotce a druhé je umístěno venku, na kabelu dlouhém cca 50 cm, když jsme vyzkoušeli 5 m kabel, fungoval také perfektně.

Displej hodinek tvoří čtyři velké digitální LED indikátory. Původně byly se společnou katodou, ale změnily se na společnou anodu finální verze. Můžete dát jakékoli jiné, pak stačí vybrat proud omezující odpory R1-R7 na základě požadovaného jasu. Bylo možné jej umístit na společné, s elektronická část hodiny, tabule, ale je to mnohem univerzálnější - najednou chcete dát hodně velký LED indikátor, aby byly vidět na velkou vzdálenost. Příklad takového návrhu pouličních hodin je zde.

Samotná elektronika začíná od 5 V, ale pro jasná záře LED musí používat 12 V. Ze sítě je napájení přiváděno přes redukční transformátorový adaptér do stabilizátoru 7805 , která tvoří napětí striktně 5 V. Pozor na malou zelenou válcovou baterii - slouží jako zdroj záložní napájení, pro případ výpadku sítě 220 V. Není nutné brát na 5 V - lithium-iontové popř. Ni-MH baterie na 3,6 voltu.

Na pouzdro můžete použít různé materiály - dřevo, plast, kov, nebo celý design podomácku vyrobených hodinek zapustit do hotového průmyslového, například z multimetru, tuneru, rádiového přijímače a podobně. Vyrobili jsme je z plexiskla, protože se snadno opracovávají, umožňují vidět vnitřnosti, takže je každý vidí - tyto hodiny jsou sestaveny ručně. A co je nejdůležitější, bylo to k dispozici :)

Zde najdete všechny potřebné detaily navrhovaného designu domácí výroby digitální hodiny, včetně diagramu, topologie tištěný spoj, firmware PIC a

Jednoduché LED hodiny lze vyrobit na levném řadiči PIC16F628A. Obchody jsou samozřejmě plné různých elektronických hodinek, ale z hlediska funkcí jim může chybět buď teploměr, budík, nebo nemusí ve tmě svítit. Každopádně někdy si prostě chcete něco připájet sami, a ne kupovat hotové. Pro zvětšení výkresu schématu - klikněte.

Nabízené hodinky mají kalendář. Má dvě možnosti zobrazení data - měsíc jako číslici nebo slabiku, to vše se konfiguruje po zadání data přepnutím dále tlačítkem S1 během zobrazení požadovaný parametr, teploměr. Existují firmware pro různé senzory. Podívejte se na zařízení uvnitř pouzdra:

Každý ví, že křemenné rezonátory nejsou dokonalé v přesnosti a během několika týdnů se nahromadí chyba. Pro boj s tímto případem hodiny poskytují korekci kurzu, která je nastavena parametry SH A SL. Více:

SH=42 a SL=40 - to je dopředu 5 minut denně;
SH=46 a SL=40 jsou zpět 3 minuty denně;
SH=40 a SL=40 jsou vpřed o 2 minuty denně;
SH=45 a SL=40 jsou zpět o 1 minutu denně;
SH=44 a SL=С0 - to je dopředu o 1 minutu za den;
SH=45 a SL=00 - tato korekce je zakázána.

Tímto způsobem lze dosáhnout dokonalé přesnosti. I když korekci budete muset několikrát projet, dokud ji dokonale nenastavíte. A nyní je práce elektronických hodin jasně ukázána:

teplota 29 stupňů Celsia

Jako indikátory můžete buď umístit digitální sestavy LED, které jsou uvedeny v samotném schématu, nebo je nahradit obyčejnými kulatými super jasnými LED - pak budou tyto hodinky viditelné z dálky a lze je dokonce pověsit na ulici.

Jak název napovídá, hlavní účel toto zařízení- Zjistěte aktuální čas a datum. Má toho ale mnohem víc užitečné funkce. Myšlenka na jeho vytvoření se objevila poté, co jsem narazil na polorozbité hodinky s poměrně velkým (na náramkové hodinky) kovovým pouzdrem. Myslel jsem, že bych mohl dát domácí hodinky, jejichž možnosti jsou omezeny pouze vlastní fantazií a dovedností. Výsledkem je zařízení s následujícími funkcemi:

1. Hodiny - kalendář:

Počítání a výstup na ukazatel hodiny, minuty, sekundy, den v týdnu, den, měsíc, rok.

Dostupnost automatické nastavení aktuální čas, který se vyrábí každou hodinu ( maximální hodnoty+/-9999 jednotek, 1 jednotka = 3,90625 ms.)

Výpočet dne v týdnu z data (pro aktuální století)

Automatický přechod na letní a zimní čas(přepínatelný)

• Počítají se přestupné roky

2. Dva nezávislé budíky (při spuštění zazní melodie)
3. Časovač s rozlišením 1 sec. (Maximální doba odpočítávání 99h 59m 59s)
4. Dvoukanálové stopky s rozlišením počítání 0,01 sec. ( maximální časúčty 99h 59m 59s)
5. Stopky s rozlišením počítání 1 sec. (maximální doba počítání 99 dní)
6. Teploměr v rozsahu od -5°С. do 55°C (omezeno teplotním rozsahem normální operace zařízení) v krocích po 0,1 °C.
7. Čtečka a emulátor elektronické klíče- tablety typu DS1990 podle protokolu Dallas 1-Wire (paměť na 50 kusů, který má již několik univerzálních „terénních klíčů“) s možností zobrazení kódu klíče bajt po bajtu.
8. Dálkový ovládání IR paprsků (implementován je pouze příkaz "Vyfotit") pro digitální fotoaparáty "Pentax", "Nikon", "Canon"
9. LED svítilna
10. 7 melodií
11. Zvukový signál na začátku každé hodiny (přepínatelný)
12. Zvukové potvrzení stisknutí tlačítka (přepínatelné)
13. Řízení napětí baterie s funkcí kalibrace
14. Nastavení jasu digitálního indikátoru

Možná je taková funkčnost nadbytečná, ale mám rád univerzální věci, no, plus morální zadostiučinění z toho, že tyto hodinky budou vyráběny ručně.

Schematické schéma hodin

Zařízení je založeno na mikrokontroléru ATmega168PA-AU. Hodiny tikají na časovači T2, který pracuje v asynchronním režimu z hodinového quartz na 32768 Hz. Mikrokontrolér je téměř po celou dobu v režimu spánku (indikátor nesvítí), jednou za sekundu se probudí, aby se právě tato sekunda přidala k aktuálnímu času a znovu usne. V aktivním režimu je MK taktován z interního RC oscilátoru na 8 MHz, ale interní předdělička to dělí 2, ve výsledku je jádro taktováno od 4 MHz. K indikaci slouží čtyři jednomístné LED digitální sedmisegmentové indikátory se společnou anodou a desetinnou tečkou. K dispozici je také 7 stavových LED diod, jejichž účel je následující:
D1- Znaménko záporné hodnoty (mínus)
D2- Znamení běžících stopek (blikání)
D3- Znamení zapnutí prvního alarmu
D4- Signalizace zapnutého druhého budíku
D5- Znak podání zvukový signál na začátku každé hodiny
D6- Značka běžícího časovače (blikající)
D7- Funkce nízké napětí bateriové napájení

R1-R8 - proud omezující odpory segmentů digitálních indikátorů HG1-HG4 a LED D1-D7. R12, R13 - dělič pro řízení napětí baterie. Vzhledem k tomu, že napájecí napětí hodin je 3V a bílá LED D9 potřebuje při jmenovitém odběru proudu cca 3,4-3,8V, nesvítí v plné síle (stačí ale neklopýtat ve tmě) a proto je připojeno bez odporu omezujícího proud. Prvky R14, Q1, R10 jsou určeny k ovládání infračervené LED D8 (implement dálkové ovládání pro digitální fotoaparáty). R19, ​​​​R20, R21 se používají pro párování při komunikaci se zařízeními, která mají rozhraní 1-Wire. Správa se provádí třemi tlačítky, která jsem podmíněně nazval: MODE (režim), UP (nahoru), DOWN (dolů). První z nich je určen i k probuzení MK externím přerušením (v tomto případě se rozsvítí indikace), proto se připojuje samostatně na vstup PD3. Stisk zbývajících tlačítek je určen pomocí ADC a rezistorů R16, R18. Pokud nejsou tlačítka stisknuta do 16 sekund, pak MK usne a indikátor zhasne. Když je v režimu "Dálkové ovládání pro kamery" tento interval je 32 sekund a se zapnutou baterkou - 1 minuta. MK lze také uspat ručně pomocí ovládacích tlačítek. Když stopky běží s rozlišením počítání 0,01 sec. Zařízení nepřejde do režimu spánku.

Tištěný spoj

Zařízení je sestaveno na oboustranné desce plošných spojů kulatého tvaru podle velikosti vnitřního průměru pouzdra hodinek. Ale při výrobě jsem použil dvě jednostranné desky o tloušťce 0,35 mm. Tato tloušťka byla opět získána odloupnutím z oboustranného sklolaminátu o tloušťce 1,5 mm. Desky pak slepené. To vše bylo provedeno proto, že jsem neměl tenký oboustranný sklolaminát a každý ušetřený milimetr tloušťky v omezeném vnitřním prostoru pouzdra hodinek je velmi cenný a nebylo potřeba kombinovat při výrobě tištěných vodičů pomocí LUT metoda. Výkres PCB a umístění dílů jsou v přiložených souborech. Na jedné straně jsou indikátory a odpory R1-R8 omezující proud. Na zadní straně jsou všechny ostatní detaily. Jsou zde dva průchozí otvory pro bílé a infračervené LED.

Tlačítkové kontakty a držák baterie jsou vyrobeny z pružného ocelového plechu o tloušťce 0,2…0,3 mm. a pocínované. Níže jsou fotografie desky z obou stran:

Design, díly a jejich možná výměna

Mikrokontrolér ATmega168PA-AU lze nahradit ATmega168P-AU, ATmega168V-10AU ATmega168-20AU. Digitální indikátory - 4 kusy KPSA02-105 supersvítivá červená záře s výškou číslic 5,08 mm. Lze dodat ze stejné řady KPSA02-xxx nebo KCSA02-xxx. (pouze ne zelené - budou slabě svítit) Jiné analogy podobných velikostí se slušným jasem jsou mi neznámé. U HG1, HG3 se zapojení segmentových katod liší od HG2, HG4, protože mi to vyhovovalo pro rozložení DPS. V tomto ohledu je pro ně v programu použita jiná tabulka generátoru znaků. Použité odpory a kondenzátory SMD pro povrchovou montáž velikosti 0805 a 1206, LED D1-D7 velikost 0805. Bílé a infračervené LED o průměru 3mm. Na desce je 13 průchozích otvorů, do kterých je potřeba nainstalovat propojky. Jako teplotní senzor se používá DS18B20 s 1-Wire rozhraním. LS1 - klasický piezoelektrický bzučák, vložený do krytu. Jedním kontaktem je spojena s deskou pomocí na ní nainstalované pružiny, druhým je spojena s pouzdrem hodinek samotným krytem. Quartzový rezonátor z náramkových hodinek.

Programování, firmware, pojistky

Pro in-circuit programování je na desce pouze 6 kulatých kontaktních ploch (J1), protože plnohodnotný konektor se na výšku nevešel. Připojil jsem je k programátoru pomocí kontaktního zařízení vyrobeného z kolíkové zástrčky PLD2x3 a na nich připájených pružin a jednou rukou jsem je přitiskl k záplatám. V příloze je fotografie zařízení.

Použil jsem to, protože během procesu ladění jsem musel mnohokrát přeformátovat MK. S jednorázovým firmwarem je snazší připájet tenké dráty připojené k programátoru k záplatám a pak je znovu připájet. MK je pohodlnější blikat bez baterie, ale pro napájení buď z vnější zdroj+3V, nebo z programátoru se stejným napájecím napětím. Program je napsán v assembleru v prostředí VMLAB 3.15. Zdrojové kódy, firmware pro FLASH a EEPROM v aplikaci.

Bity FUSE mikrokontroléru DD1 musí být naprogramovány následovně:
CKSEL3...0 = 0010 - taktování z interního RC oscilátoru 8 MHz;
SUT1...0 =10 - Doba spouštění: 6 CK + 64 ms;
CKDIV8 = 1 - dělič frekvence 8 je deaktivován;
CKOUT = 1 - Výstupní hodiny na CKOUT zakázány;
BODLEVEL2…0 = 111 - řízení napájecího napětí deaktivováno;
EESAVE = 0 - mazání EEPROM během programování čipu je zakázáno;
WDTON = 1 - Ne trvalé zařazení Watchdog Timer;
Zbytek FUSE - bitů je lepší nechat nedotčený. Bit FUSE je naprogramován, pokud je nastaven na "0".

Je vyžadováno flashování EEPROM s výpisem obsaženým v archivu.

První buňky EEPROM obsahují počáteční parametry zařízení. Níže uvedená tabulka popisuje účel některých z nich, které lze v rozumných mezích změnit.

Malé upřesnění k bodům:

1 položka. Ta udává velikost napětí na baterii, při které se rozsvítí LED dioda signalizující její nízkou hodnotu. Nastavil jsem 2,6V (parametr - 260). Pokud potřebujete něco jiného, ​​například 2,4V, musíte napsat 240 ($ 00F0). Nízký bajt se zadává do buňky na adrese $0000, respektive horní bajt se zadává do $0001.

2 bod. Protože jsem na desku neosadil proměnný rezistor pro úpravu přesnosti měření napětí baterie z důvodu nedostatku místa, zavedl jsem softwarovou kalibraci. Postup kalibrace pro přesné měření je následující: zpočátku je v této buňce EEPROM zaznamenán koeficient 1024 (400 $), musíte zařízení uvést do aktivního režimu a podívat se na napětí na indikátoru a okamžitě změřit skutečné napětí na baterii voltmetrem. Korekční faktor (K), který je třeba nastavit, se vypočítá podle vzorce: K \u003d Up / Ui * 1024 kde Up je skutečné napětí naměřené voltmetrem, Ui je napětí naměřené samotným zařízením. Po výpočtu koeficientu "K" se zadá do zařízení (jak je to provedeno v návodu k použití). Po kalibraci moje chyba nepřesáhla 3 %.

3 bod. Zde můžete nastavit čas, po kterém zařízení přejde do režimu spánku, pokud nestisknete žádné tlačítko. Mám 16 sec. Pokud předpokládáme, že je nutné, aby usnul za 30 sekund, pak je nutné zapsat 30 (26 $).

V odstavcích 4 a 5 je to obdobné.

6 bodů. Adresa $0030 ukládá nulový kód rodiny klíčů (dallas 1-Wire), poté jeho 48bitové číslo a CRC. A tak 50 klíčů v sérii.

Nastavení, vlastnosti práce

Nastavení zařízení spočívá v kalibraci měření napětí baterie, jak je popsáno výše. Dále je nutné detekovat odchylku hodin po dobu 1 hodiny, vypočítat a zadat příslušnou korekční hodnotu (postup je popsán v návodu k použití).

Zařízení je napájeno z lithiová baterie CR2032 (3V) a spotřebuje přibližně 4 μA v režimu spánku a 5 ... 20 mA v aktivním režimu, v závislosti na jasu indikátoru. Při každodenním pětiminutovém používání aktivní režim Baterie by měly vydržet přibližně 2…8 měsíců v závislosti na jasu. Pouzdro hodinek je připojeno k mínusu baterie.

Čtení klíče bylo testováno na DS1990. Emulace byla testována na interkomech METAKOM. Pod sériová čísla od 46 do 49 (poslední 4) blikaly (všechny klíče jsou uloženy v EEPROM, lze je před blikáním změnit) univerzální klíče pro interkomy. Klíč registrovaný na čísle 49 otevřel všechny interkomy METAKOM, na které jsem narazil, zbytek univerzálních klíčů jsem neměl šanci otestovat, vzal jsem jejich kódy ze sítě.

Dálkové ovládání pro fotoaparáty bylo testováno na modelech Pentax optio L20, Nikon D3000. Canon se nepodařilo získat ke kontrole.

Uživatelská příručka zabírá 13 stran, proto jsem ji do článku nevložil, ale vložil do přílohy ve formátu PDF.

Archiv obsahuje:
Schéma v a GIF;
výkres DPS a uspořádání prvků ve formátu ;
Firmware a zdrojové kódy v assembleru;

Seznam rádiových prvků

Schéma běhu elektronických LED hodin

Autor schématu je respektován OLED, firmware je také jeho. Hodiny zobrazují aktuální čas, rok, měsíc a den v týdnu a také teplotu venku a uvnitř domu s běžící čárou. Mají 9 nezávislých budíků. Je možné upravovat (opravovat) průběh + - minutu za den, volit rychlost linky, měnit jas LED v závislosti na denní době.

V případě výpadku proudu jsou hodiny napájeny buď ionistorem (kapacita 1 Farad vystačí na 4 dny cestování), nebo baterií. Komu se to líbí, deska je určena k instalaci obojího. Mají velmi pohodlné a srozumitelné ovládací menu (všechny ovládací prvky jsou provedeny pouze dvěma tlačítky). V hodinkách jsou použity následující díly (všechny díly jsou v pouzdrech SMD):

mikrokontrolér AtMEGA 16A

-
posuvný registr 74HC595

-
Čip 2803 ULN(osm Darlingtonových klíčů)

-
Teplotní senzory DS18B20(instalováno na vyžádání)

-
25 odporů 75 ohmů (typ 0805)

-
3 rezistory 4,7kΩ

-
2 rezistory 1,5 kΩ

-
1 rezistor 3,6 kΩ

-
6 SMD kondenzátorů s kapacitou 0,1uF

-
1 kondenzátor 220uF

-
Sledujte quartz na frekvenci 32768 hertzů.

-
Matrice 3 kusy zn. 23088-ASR 60x60 mm - společná katoda

-
Boozer libovolných 5 voltů.

Potištěná deska pro běh elektronických LED hodin

Pro obyvatele Ukrajiny, řeknu vám, existují matrice v obchodě s rozhlasovým trhem v Lugansku. Výhodou hodinek oproti jiným podobným zařízením je minimum detailů a vysoká opakovatelnost. LED hodiny začít pracovat ihned po firmwaru, pokud samozřejmě v instalaci nejsou žádné záseky. Mikrokontrolér je v obvodu blikající, k tomu jsou na desce speciální závěry. Flashoval jsem s PonyProg. Screenshoty pojistek pro programy ponyprog A AVR jsou uvedeny níže, jsou také zveřejněny soubory firmwaru v ukrajinštině a ruštině, komu je co milejší.

Pokud nepotřebujete teplotní senzory, nemůžete je nainstalovat. Hodiny automaticky rozpoznají připojení čidel, a pokud chybí jedno nebo obě čidla, tak zařízení jednoduše přestane zobrazovat teplotu (pokud chybí jedno čidlo, tak se venkovní teplota nezobrazuje, pokud oba, tak se teplota nezobrazuje vůbec).

Domácí pouzdro pro LED hodinky

K demonstraci funkce hodin je k dispozici video, není tomu tak Vysoká kvalita, protože to bylo natočeno kamerou, ale co to je.

Sledovat video

Již se nasbíraly čtyři exempláře těchto hodinek, každou daruji svým příbuzným k narozeninám. A všem se moc líbily. Pokud si také chcete tyto hodinky vyzvednout a máte nějaké dotazy, jste vítáni na našem fóru. S pozdravem Sergej Voitovič ( Sergej - 78 ).

Diskutujte o článku LED ELEKTRONICKÉ HODINY