- Необходими компоненти
- Електрическа схема и обяснение
- Проектиране и изработка на печатни платки за цифровия часовник
- Поръчка на печатната платка с помощта на PCBGoGo
- Сглобяване на печатната платка
- Тестване на цифровия часовник
Всеки цифров часовник има кристал вътре, за да следи времето. Този кристал присъства не само в часовника, но и във всички изчислителни системи в реално време. Този кристал генерира тактови импулси, които са необходими за изчисленията на времето. Въпреки че има някои други начини за получаване на тактови импулси за по-висока точност и честота, но най-предпочитаният начин е да се използва кристал, за да се следи времето. Тук ще DS3231 RTC IC, за да изградим базиран на Atmega16 цифров часовник за стена. DS3231 RTC има изключително точен кристал вътре, така че не е необходим външен кристален генератор.
В този проект за цифров часовник се използват десет често срещани анодни 7-сегментни дисплея от 0,8 инча за показване на час и дата. Тук се използват седем сегментни дисплея за показване на час, минута, дата, месец и година. Нашият дизайн на печатни платки също има опции за показване на секунди и температура, които могат да бъдат показани чрез добавяне на повече дисплейни единици.
Необходими компоненти
- Микроконтролер ATmega16 AVR
- DS3231 RTC IC
- Общ анод 0.8 инча Седемсегментен дисплей (неговият по-голям от общия размер дисплей (0.56 инча)
- Натисни бутона
- Бутонна клетка 3v
- 7805 регулатор на напрежение
- Кондензатор 1000uf
- Зумер (по избор)
- Транзистори BC547 и BC557
- 10uf кондензатор
- 100 ома резистор
- 1k резистор
- 10k резистор
- PCB съвет
- Джъмперни проводници
- Burgstips
- Захранващ адаптер
Потребителят може също да използва Atmega32, той трябва да бъде конфигуриран в компилатора, преди да генерира hex.
Електрическа схема и обяснение
Има две части на тази цифрова верига за стенен часовник, едната е дисплейната част, която има 5 двойки 7-сегмента на пет различни платки на печатни платки, а друга е контролирана единична част, която отговаря за извличането на време от RTC чипа и изпраща тези данни и време на 7-сегментен дисплей. Тъй като сме използвали 10 седем сегментни дисплея, така че не можем да свържем всеки дисплей с отделен IO порт. Така че тук техниката на мултиплексиране се използва за свързване на множество седем сегмента, използвайки по-малко пинове на микроконтролера.
Светодиодните щифтове a, b, c, d, e, f, g, h на седемсегментния дисплей са свързани към PORTB на atmega16 паралелно. Тук използвахме 10 седем сегментни дисплея, така че се нуждаем от 10 контролни щифта, които са свързани в PORTD, PORTA и PORTC.
RTC DS3231 с вътрешен кристал е свързан към SDA и SCL щифта на PORTC, тъй като този чип работи върху I2C комуникация. Методът за свързване на този чип е същият като DS1307. Използвали сме DS1307 с Arduino, Raspberry Pi и 8051 MCU. Същият код може да се използва както за DS3231, така и за DS1307.
Два издърпващи резистора от 10 000 са свързани на SDA и SCL линия. 3v монета клетка се използва за захранване на RTC чипа, за да следи времето, дори когато основното захранване е изключено. Всеки път, когато захранването се върне отново, времето ще започне да се показва на седем сегментен дисплей. Сега имаме някои бутони за настройка на време в ПОРТ A, пълният процес е обяснен във видеото, дадено в края. За преобразуване на входното напрежение в 5v се използва регулатор на напрежение 5v. Всички връзки са показани на схемата по-долу:
За една табло се използват два седем сегментни дисплея и 2 LED. И така, тук имаме пет различни табла за показване на времето в часове и минути (HH-MM) и датата в DD-MM-YY.
Проектиране и изработка на печатни платки за цифровия часовник
За този проект, базиран на Atmega16, сме проектирали две печатни платки. Едната е за контролния блок, който се използва за управление на всички операции на проекта, а втората част е за показване на часа и датата на седем сегментни дисплея. Дисплейната част съдържа пет двойки 0,8 инча седем сегментен дисплей. Така че чрез сглобяването на 5 броя имаме пълния цифров часовник. Към мултиплексните 7-сегментни дисплеи, линията за данни на 5-те печатни платки ще бъде свързана към един и същ порт на контролния блок, а контролната линия е свързана с различен щифт на контролния блок.
По-долу са изгледите отгоре и отдолу на оформленията на печатни платки на една платка, която се състои от два седем сегментни дисплея:
По-долу са изгледите отгоре и отдолу на печатни платки на контролния блок
Тук сме прикачили Gerber файл и за двете дъски:
- Файл Gerber за контролен блок, базиран на Atmega16
- Пила Гербер за табло за седем сегмента
Поръчка на печатната платка с помощта на PCBGoGo
Услугите за производство на печатни платки са достъпни онлайн, но тъй като преди това използвах PCBGoGo в един от другите си проекти, го намерих за евтин и безпроблемен в сравнение с други доставчици.
Ето стъпките за поръчване на печатни платки от PCBGoGo:
Стъпка 1: Влезте в www.pcbgogo.com, регистрирайте се, ако за първи път. След това в раздела PCB Prototype въведете размерите на вашата PCB, броя на слоевете и броя на PCB, който ви е необходим.
Стъпка 2: Продължете, като кликнете върху бутона Quote Now . Ще бъдете отведени на страница, където да зададете няколко допълнителни параметъра, ако е необходимо, като използвания материал на разстоянието между песните и т.н. Но най-вече стойностите по подразбиране ще работят добре. Единственото нещо, което трябва да имаме предвид тук, е цената и времето. Както можете да видите Времето за изграждане е само 2-3 дни и струва само $ 5 за нашия PSB. След това можете да изберете предпочитан метод за доставка въз основа на вашите изисквания.
Стъпка 3: Последната стъпка е да качите файла Gerber и да продължите с плащането. За да се увери, че процесът протича гладко, PCBGOGO проверява дали вашият файл Gerber е валиден, преди да продължи с плащането. По този начин можете да сте сигурни, че вашата PCB е удобна за изработка и ще се свърже с вас като ангажирана.
Сега PCBGoGo ще отнеме известно време около 10 минути до 1 час, за да прегледате вашия Gerber файл. След приключване на прегледа можете да продължите с плащането.
Сглобяване на печатната платка
След като платката беше поръчана, тя стигна до мен след няколко дни, въпреки че куриер в добре етикетирана добре опакована кутия и както винаги качеството на печатната платка беше страхотно. Споделям няколко снимки на дъските по-долу, за да прецените.
Включих поялника си и започнах да сглобявам дъската. Тъй като отпечатъците, подложките, виасите и коприненият екран са идеално с правилната форма и размер, нямах проблем при сглобяването на дъската. Дъската беше готова само за 10 минути от момента на разопаковане на кутията.
Малко снимки на дъската след запояване са показани по-долу.
Тестване на цифровия часовник
Пълният код е даден в края на този урок, просто свържете печатните платки, както е показано на електрическата схема, и качете кода в Atmega16. И ще видите час и дата, които се появяват на дисплея на десетте седем сегмента.
Часът и датата могат да бъдат зададени с помощта на четирите бутона на контролния блок, както е показано във видеото, дадено по-долу.