ต้นแบบจากนอร์เวย์ชอบวิธีการกำหนดเวลาด้วยรหัสไบนารี น่าแปลกที่ปริมาณข้อมูลสามารถแสดงเป็นสัญญาณเปิด / ปิดได้ง่าย จากนั้นอาจารย์จึงตัดสินใจสร้างนาฬิกาไบนารีด้วยตัวเอง
เครื่องมือและวัสดุ:
- ไฟ LED 0603 - 13 ชิ้น;
ไมโครโปรเซสเซอร์ Atmega328P-AU;
ตัวเก็บประจุ 0806 0.1 ยูเอฟ;
ตัวเก็บประจุแทนทาลัม 1206 4.7 ยูเอฟ;
- ตัวต้านทาน 0806 10 kOhm;
- โมดูลนาฬิกาเรียลไทม์ DS3231;
-0806 ตัวต้านทาน 51 kOhm - 3 ชิ้น;
-SMD คลิปแบตเตอรี่ CR2032;
- CR2032 แบตเตอรี่
ปุ่ม -4.5 มม.;
-0806 ตัวต้านทาน 200 โอห์ม
-20 มม. สายนาฬิกาข้อมือ;
ระดับสปริง -20 มม. - 2 ชิ้น;
- แก้วขนาด 38 มม.
-5 ซม. (2 นิ้ว) ของลวดเส้นเล็ก
-2 สกรู M2 หัวแบนยาว 6 มม.
-2 ถั่ว M2;
ตัวแปลง USB-TTL
- อุปกรณ์เสริมสำหรับทิ้ง;
- แหนบ
- ไขควงขนาดเล็ก
- เข้าถึงเครื่องพิมพ์ 3D คุณภาพสูง
ขั้นตอนที่หนึ่ง: การออกแบบและการปรับแต่ง
นาฬิกามี LED 13 ดวงอยู่ในเมทริกซ์มัลติเพล็กซ์ หนึ่งคอลัมน์สอดคล้องกับหนึ่งหลักในเวลาดิจิทัล เวลาจะแสดงในรูปแบบทศนิยมฐานสองและหนึ่งหลักจะแสดงโดยสูงสุดสี่บิต
พวกเขาดูมีสไตล์และใช้งานได้ดีด้วยส่วนต่อประสานผู้ใช้ที่เรียบง่ายและอายุการใช้งานแบตเตอรี่สูงสุดสองปี
การออกแบบเมื่อปิดนาฬิกาแล้วเป็นการผสมผสานระหว่างสองโทนสีที่เรียบง่ายของสีดำและสีเงิน สีเหล่านี้มีอยู่ในสายหนังและตัวยึดรวมทั้งตัวเรือนและบนแผงวงจรพิมพ์
ตัวช่วยสร้างจะซ่อนส่วนประกอบส่วนใหญ่ที่ด้านหลังของแผงวงจรและทำให้มันมีพื้นหลังสีดำ อิเล็กทรอนิกส์ และแผงวงจรที่ตรงกับการออกแบบสองสีของนาฬิกา
ตัวเรือนนาฬิกาต้องทนทาน แต่ควรเปิดได้ง่ายเพื่อเปลี่ยนแบตเตอรี่หรือเปลี่ยนรหัส ซึ่งหมายความว่าไม่มีการใช้กาวระหว่างการประกอบ รายละเอียดเพียงอย่างเดียวของกาวคือแก้ว
กรณีประกอบด้วยสองส่วนของส่วนล่างและแหวน แผงวงจรพิมพ์, สายนาฬิกาข้อมือและเม็ดมะยมติดตั้งที่ด้านล่างของนาฬิกา แก้วติดตั้งบนแหวน
ความสนใจมากคือการใช้พลังงาน ในการนอนหลับลึกนาฬิกาใช้พลังงานเพียง 10 μA ทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่นานกว่าสองปี
สำหรับอินเทอร์เฟซผู้ใช้คุณเพียงแค่กดเม็ดมะยมของนาฬิกาเพื่อปลุกพวกเขาและพวกเขาจะแสดงเวลาทันที เมื่อคุณกดปุ่มอีกครั้งวันที่จะปรากฏขึ้น เนื่องจากอายุการใช้งานแบตเตอรี่สองปีคุณสามารถสลับไปมาระหว่างฤดูร้อนโดยไม่ต้องเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์เมื่อต้องการทำสิ่งนี้ให้กดปุ่ม 15 ครั้งในแถว
ขั้นตอนที่สอง: การเลือกองค์ประกอบ
แผงวงจรมีสี่ส่วนหลัก ไมโครโปรเซสเซอร์ atmega328p เหมือนกับรุ่นยอดนิยม Arduino. นี่คือสมองที่จะสื่อสารกับโมดูลนาฬิกาเรียลไทม์ (RTC) ประมวลผลเวลาและแสดงโดยใช้ LED แน่นอนทั้งหมดนี้ต้องการแหล่งพลังงานโดยเฉพาะแบตเตอรี่ขนาดเล็ก
ATmega328P
ไมโครโปรเซสเซอร์ต้องเป็นไปตามเกณฑ์ที่แน่นอน ต้องใช้ GPIO อย่างน้อยเก้าพินแปดตัวสำหรับไฟ LED หนึ่งอันสำหรับปุ่ม นอกจากนี้เขายังต้องการบัส I2C ซึ่งเขาสามารถทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์หลักสำหรับการสำรวจ RTC ได้ในขณะนี้ ในที่สุดมันก็ต้องทำงานที่แรงดันไฟฟ้าต่ำและไม่กินกระแสไฟฟ้ามากเกินไปเมื่อขับเคลื่อน Atmega328P-AU เป็นไปตามเกณฑ์ทั้งหมดนี้และในเวลาเดียวกันมีขนาดเล็กพอที่จะไม่ใช้พื้นที่ทั้งหมดของแผงวงจรพิมพ์ ข้อดีคือมันใช้กับบอร์ด Arduino ที่เป็นที่นิยมมากที่สุดและหลายตัวสามารถใช้งานได้
แผงวงจร
บอร์ดได้รับการออกแบบให้ใช้เรโซเนเตอร์เซรามิก 8 MHz อย่างไรก็ตามมันกลับกลายเป็นว่าหน่วยประมวลผลต้องทำงานที่ความถี่ต่ำกว่าเพื่อให้ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าต่ำ ดูภาพในขั้นตอนนี้จากหน้า 303 ในแผ่นข้อมูลซึ่งอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วสัญญาณนาฬิกาและแรงดันไฟฟ้าขณะใช้งาน ความถี่สัญญาณนาฬิกาประมาณ 4 MHz ควรสูงสุดสำหรับโครงการนี้ ต้นแบบใช้ออสซิลเลเตอร์ 8 MHz ภายในและเปิดใช้งานการแบ่ง 8 บิตซึ่งให้ความถี่สัญญาณนาฬิกาที่มองเห็นได้ที่ 1 MHz อย่างไรก็ตามระบบ resonator 8 MHz ยังจำเป็นเมื่อทำการโหลดรหัส หลังจากโหลดตัวช่วยสร้างจะไม่ลบ
DS3231
ในตอนแรกอาจารย์ต้องการใช้ DS1307 RTC นี่เป็นชิปที่ได้รับความนิยมมากขึ้น อย่างไรก็ตามมันต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ 5 V
DS3231 สามารถทำงานที่แรงดันไฟฟ้าต่ำ 1.8 โวลต์ชิปมีผลึกคริสตัลในตัว คริสตัลในตัวของนาฬิกายังมีการชดเชยอุณหภูมิ อุณหภูมิโดยรอบอาจทำให้เกิดการแกว่งของนาฬิกาคริสตัลผิดปกติ ซึ่งหมายความว่ามันมีความแม่นยำน้อยลง DS3231 วัดอุณหภูมิโดยรอบและใช้ในการคำนวณเพื่อชดเชยความผันผวนของอุณหภูมิ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับนาฬิกาเมื่อคุณเข้าและออกจากห้องต่าง ๆ หรือออกไปข้างนอกเมื่ออุณหภูมิไม่คงที่
ไฟ LED
ต้นแบบใช้ไฟ LED ของฟอร์มแฟคเตอร์ 0603 พวกเขาสามารถใช้งานได้มากถึง 20 มิลลิแอมป์ แต่เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าไฟ LED ไม่เกินสามหลอดสามารถทำงานพร้อมกันได้ กระแสก็จะลดลงเมื่อใช้ตัวต้านทานที่มีพิกัดมากกว่าที่จำเป็น ต้นแบบบอกว่ามันมีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับ LED เหล่านี้ในการใช้ตัวต้านทาน 100 - 400 โอห์ม
CR2032
วงจรนาฬิกาสามารถใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ลิเธียม เธอไม่มีปัญหาในการลดแรงดันที่กระแสเดียวกันกับ CR2032 แต่สิ่งนี้จะทำให้เกิดปัญหาเพิ่มเติม สำหรับโครงการนี้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะมีข้อบกพร่องหลักสองประการ ความจุของเซลล์ขนาดเล็กนั้นใกล้เคียงกับรุ่น CR2032 แต่มันต้องการค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมสำหรับการชาร์จที่ปลอดภัยและการคายประจุที่ปลอดภัย คุณจะต้องมีวิธีการเชื่อมต่อที่ชาร์จ ดังนั้นต้นแบบเลือก CR2032
ขั้นตอนที่สาม: เมทริกซ์แบบมัลติเพล็กซ์
การกำหนดค่าที่ใช้ในนาฬิกาเรือนนี้เป็นเมทริกซ์ของ LED 4x4 พร้อมการแยก LED ที่ไม่จำเป็นสามดวง
ไฟ LED แต่ละดวงที่แตกต่างกันในคอลัมน์เดียวเปิดอยู่ คอลัมน์นี้จะถูกปิดใช้งานก่อนที่จะเปิดใช้งานคอลัมน์ถัดไป ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นเร็วกว่าที่ตาสามารถรับรู้ได้ เป็นผลให้ดูเหมือนว่า LED ในคอลัมน์ต่าง ๆ จะเปิดพร้อมกันสร้างภาพที่ซับซ้อน
ฉันจะรู้ได้อย่างไรว่าเวลาดังกล่าวเป็นนาฬิกาแบบใด? ลองดูที่รูปภาพ
ในภาพแรกเราเห็นเมทริกซ์ 4x4 พร้อมไฟ LED 13 ดวง แถวของเมทริกซ์นั้นมีหมายเลข 1,2,4,8
เพื่อที่จะหาเวลามันเป็นสิ่งจำเป็นที่จะเพิ่มไฟ LED ทั้งหมดในหนึ่งแถวจากนั้นในถัดไป ฯลฯ
ตัวอย่างเช่นรูปที่ 2 สี่เหลี่ยมแรก จากซ้ายไปขวาไฟ LED หนึ่งดวงจะสว่างขึ้นในคอลัมน์แรกแถวแรก เรามีแถวแรกภายใต้หมายเลข 1 ซึ่งหมายถึงตัวเลขหลักแรกของชั่วโมง 1 ถัดไปคอลัมน์ที่สองจะสว่างขึ้นด้วย LED สองดวงใต้หมายเลข 1 และ 2 เพิ่มตัวเลขปรากฎว่า 3 คอลัมน์ถัดไปคือหมายเลข LED หนึ่ง 4 และคอลัมน์สุดท้ายคือ LEDs 1 + 2 + 4 = 7 . เราได้รับ 13 ชั่วโมง 47 นาที
ขั้นตอนที่สี่: โครงการ
แผงวงจรมีรูปทรงกลมเหมือนนาฬิกาคลาสสิก ตัวเรือนมาตรฐานคือ 42 มม. โดยมีเส้นผ่าศูนย์กลางแก้ว 38 มม. นี่คือขอบด้านนอกของกระจก อย่างไรก็ตามหากกระจกวางอยู่บนขอบกว้าง 1 มม. เส้นผ่าศูนย์กลางที่มีจะกลายเป็น 36 มม. นั่นหมายความว่าแผงวงจรควรมีขนาดประมาณ 35 มม.
อาจารย์สั่งค่าธรรมเนียมในเว็บไซต์ที่รู้จักกันดี บอร์ดมีความหนา 0.8 มม.
คุณสามารถดาวน์โหลดไฟล์เพื่อสร้างบอร์ดด้านล่าง
นาฬิกาข้อมือไบนารี - GERBER.zip
ขั้นตอนที่ห้า: การบัดกรี
วิธีที่ดีที่สุดในการซ่อมแผงวงจรในระหว่างการบัดกรีคือการใช้เทปกาว ต้นแบบแก้ไขบอร์ดและเริ่มการติดตั้งตามแผนภาพ ก่อนส่วนประกอบที่เล็กที่สุดจะบัดกรี (ในขนาด)
ขั้นตอนที่หก: เสร็จสิ้นปุ่ม
อย่างที่คุณเห็นมงกุฎของนาฬิกาที่ด้านข้างของเคสได้รับการออกแบบในอุปกรณ์นี้เพื่อควบคุมนาฬิกา มันโต้ตอบกับปุ่มไมโครเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ หากต้องการทำสิ่งนี้ปุ่มจะต้องทำการประดับใหม่
ปุ่มสัมผัสที่ถูกที่สุดมีชิ้นส่วนพลาสติกกลมสีดำขนาดเล็กที่คุณต้องคลิกเพื่อปิดรายชื่อ จะต้องมีการเปลี่ยน ต้นแบบถอดปุ่มออกและตัดตัวยึดโลหะออก ลบปุ่ม ติดแผ่นกระดาษกาวบนแผ่นโลหะแล้ววางกลับ ติดส่วนของปุ่ม ตอนนี้คุณสามารถประสานปุ่ม
ขั้นตอนที่เจ็ด: การเข้ารหัส
ไมโครคอนโทรลเลอร์ไม่สามารถทำงานกับรหัส Arduino ได้ในขั้นตอนนี้ ก่อนอื่นคุณต้องมี bootloader นี่เป็นรูทีนย่อยที่ต้องจัดเก็บไว้บนชิปเพื่อดาวน์โหลดและดำเนินการโปรแกรมที่เป็นลายลักษณ์อักษร
เนื่องจากเป็น Atmega328P ที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำเป็นพิเศษจึงต้องใช้ bootloader ชนิดพิเศษ
เปิด Arduino IDE เลือกไฟล์> ค่ากำหนด> Add-On Board Manager URL และเพิ่มเครื่องหมายจุลภาคหลัง URL สุดท้ายก่อนที่จะวาง URL ต่อไปนี้
...
คลิกตกลงหลาย ๆ ครั้งแล้วไปที่เครื่องมือ> บอร์ด> ตัวจัดการบอร์ด เปิดพบ minicore และติดตั้ง
เชื่อมต่อ Arduino ในวงจรเช่นเดียวกับในภาพ เข้าไปในตัวอย่าง Arduino และเปิดรหัสตัวอย่าง ArduinoISP ดาวน์โหลดรหัส
ถัดไปติดตั้งติดตั้งเครื่องมือ> โปรแกรมเมอร์: ใน "Arduino as ISP" เลือกการกำหนดค่าต่อไปนี้จาก MiniCore bootloader คุณยังสามารถตรวจสอบการกำหนดค่าของคุณอีกครั้งตามการกำหนดค่าในรูปภาพที่แนบมากับขั้นตอนนี้
การตั้งค่า Bootloader
บอร์ด: ATmega328
Bootlader: ใช่
นาฬิกา: ภายใน 1 MHz
คอมไพเลอร์ LTO: ปิดใช้งาน
ตัวแปร: 328P / 328PA
BOD: 1.8V
ตอนนี้ขั้นตอนสุดท้ายคือการเชื่อมต่อสายไฟจาก Arduino ไปยังบอร์ดนาฬิกา เลือกเครื่องมือ> เขียน Bootloader รอสักครู่แล้วคุณจะได้รับข้อความเกี่ยวกับการติดตั้ง bootloader ที่สำเร็จ
ตอนนี้มันยังคงดาวน์โหลดรหัส มันสามารถพบได้ที่ลิงค์ด้านล่าง
Binary_Wrist_Watch.ino
ขั้นตอนที่แปด: กรณี
ตัวเรือนนาฬิกาถูกพิมพ์โดยผู้เชี่ยวชาญในเครื่องพิมพ์ 3D สามารถดาวน์โหลดไฟล์ได้ที่ ลิงค์นี้.
ขั้นตอนที่เก้า: สร้าง
ถึงตอนนี้ทุกส่วนได้รับการประกอบและคุณสามารถดำเนินการต่อการชุมนุม
ใส่เม็ดมะยมเข้ากับตัวเรือนนาฬิกา
ดึงลวดผ่านรูติดตั้งในเม็ดมะยมของนาฬิกา
กาวลวดให้แน่ใจว่าหัวสามารถปิดภาคเรียน 1 มม.
ใส่น็อตหกเหลี่ยมลงในช่องหกเหลี่ยมที่สอดคล้องกันแล้วล็อคเข้าที่ด้วยเทปชิ้นเล็ก ๆ
ติดเทปกาวสองด้านเข้ากับด้านล่างของแผงวงจร
ใส่แผงวงจรตรวจสอบให้แน่ใจว่าหมุดหัวอยู่ในแนวเดียวกับรูปุ่ม
โดยการกดที่หัวให้ตรวจสอบการทำงานของปุ่ม
กาวแก้วกับแหวนโดยใช้ superglue
ใส่แหวนนาฬิกาจัดตำแหน่งรูสกรูและปุ่มต่างๆ
ใส่สกรู M2 6 มม. เข้าไปในรูสกรูแล้วขันให้แน่น หัวสกรูทาสีดำ
ใส่คลิปเข้าไปในดวงตาของสายรัด
ติดตั้งสายนาฬิกา
ทุกอย่างพร้อมแล้ว
กระบวนการทั้งหมดในการทำนาฬิกาสามารถดูได้ในวิดีโอ