- Požadované komponenty
- Schéma zapojení a vysvětlení
- Návrh a výroba desek plošných spojů pro digitální hodiny
- Objednání desky plošných spojů pomocí PCBGoGo
- Montáž desky plošných spojů
- Testování digitálních hodin
Všechny digitální hodiny mají uvnitř krystal, který umožňuje sledovat čas. Tento krystal není přítomen pouze v hodinách, ale také ve všech výpočetních systémech v reálném čase. Tento krystal generuje hodinové impulsy, které jsou potřebné pro výpočty časování. I když existuje několik dalších způsobů, jak získat hodinové impulsy pro vyšší přesnost a frekvenci, ale nejvýhodnějším způsobem je použití krystalu ke sledování času. Zde postavíme DS3231 RTC IC, abychom postavili digitální nástěnné hodiny založené na Atmega16. DS3231 RTC má uvnitř velmi přesný krystal, takže není potřeba žádný externí oscilátor Crystal.
V tomto projektu digitálních hodin se pro zobrazení času a data používá deset běžných anodových 7segmentových displejů o velikosti 0,8 palce. Zde se používá sedm segmentových displejů k zobrazení hodin, minut, dat, měsíců a roku. Náš design desek plošných spojů má také možnosti zobrazení sekund a teploty, které lze zobrazit přidáním dalších zobrazovacích jednotek.
Požadované komponenty
- Mikrokontrolér ATmega16 AVR
- DS3231 RTC IC
- Společná anoda 0,8 palce Sedmisegmentový displej (jeho větší než běžný displej (0,56 palce)
- Stiskněte tlačítko
- Knoflíková buňka 3v
- Regulátor napětí 7805
- 1000uf kondenzátor
- Bzučák (volitelně)
- Tranzistory BC547 a BC557
- 10uf kondenzátor
- 100 Ohm rezistor
- 1k rezistor
- 10k rezistor
- Deska plošných spojů
- Propojovací vodiče
- Burgstips
- Napájecí adaptér
Uživatel může také použít Atmega32, který je třeba před generováním hex nakonfigurovat v kompilátoru.
Schéma zapojení a vysvětlení
Existují dvě části tohoto digitálního nástěnného hodinového obvodu, jedna je část displeje, která má 5 párů 7 segmentů na pěti různých deskách plošných spojů a druhá je řízena část jednotky, která je zodpovědná za načítání času z RTC čipu a odesílání těchto dat a času do 7segmentový displej. Protože jsme použili 10 sedmi segmentových displejů, nemůžeme spojit každý displej se samostatným IO portem. Zde se tedy technika multiplexování používá k připojení více sedmi segmentů pomocí méně pinů mikrokontroléru.
LED piny a, b, c, d, e, f, g, h sedmisegmentového displeje jsou připojeny k PORTB paralelního atmega16. Zde jsme použili 10 sedmi segmentových displejů, takže potřebujeme 10 ovládacích pinů, které jsou připojeny na PORTD, PORTA a PORTC.
RTC DS3231 s interním krystalem je připojen k pinům SDA a SCL PORTC, protože tento čip funguje na komunikaci I2C. Metoda propojení tohoto čipu je stejná jako u DS1307. Použili jsme DS1307 s Arduino, Raspberry Pi a 8051 MCU. Stejný kód lze použít pro DS3231 i DS1307.
Na lince SDA a SCL jsou připojeny dva 10k pull-up rezistory. K napájení RTC čipu se používá 3v knoflíkový článek, který sleduje čas, i když je hlavní napájecí zdroj vypnutý. Kdykoli se napájení znovu vrátí, čas se začne zobrazovat na sedmisegmentovém displeji. Nyní máme několik tlačítek pro nastavení času na PORT A, kompletní postup je vysvětlen ve videu na konci. 5V regulátor napětí se používá k převodu vstupního napětí na 5V. Všechna připojení jsou uvedena v schématu zapojení níže:
Pro jednu zobrazovací desku se používají dva sedmisegmentové displeje a 2 LED. Zde tedy máme pět různých zobrazovacích desek pro zobrazení času v hodinách a minutách (HH-MM) a data v DD-MM-RR.
Návrh a výroba desek plošných spojů pro digitální hodiny
Pro tento projekt nástěnných hodin Atmega16 jsme navrhli dva PCB. Jeden je pro řídicí jednotku, která slouží k ovládání všech operací projektu, a druhý pro zobrazení času a data na sedmi segmentových displejích. Část displeje obsahuje pět párů sedmisegmentového displeje 0,8 palce. Sestavením 5 kusů tedy máme kompletní digitální hodiny. U multiplexních 7segmentových displejů bude datová linka 5 desek plošných spojů připojena ke stejnému portu řídicí jednotky a řídicí linka je připojena k jinému kolíku řídicí jednotky.
Níže jsou zobrazeny horní a spodní pohledy na rozložení desek plošných spojů jedné desky displeje, která se skládá ze dvou sedmi segmentových displejů:
Níže jsou zobrazeny horní a spodní pohledy na desky plošných spojů řídicí jednotky
Zde jsme připojili Gerberův soubor pro obě desky:
- Soubor Gerber pro řídicí jednotku založenou na Atmega16
- Soubor Gerber pro desku displeje Seven Segment Display
Objednání desky plošných spojů pomocí PCBGoGo
Existuje mnoho služeb pro výrobu desek plošných spojů online, ale protože jsem dříve použil PCBGoGo v jednom z mých dalších projektů, zjistil jsem, že je levný a bezproblémový ve srovnání s jinými prodejci.
Zde jsou kroky, jak objednat PCB z PCBGoGo:
Krok 1: Vstupte na www.pcbgogo.com, zaregistrujte se, pokud jste poprvé. Poté na kartě Prototyp desky plošných spojů zadejte rozměry desky plošných spojů, počet vrstev a požadovaný počet desek plošných spojů.
Krok 2: Pokračujte kliknutím na tlačítko Citovat nyní . Budete přesměrováni na stránku, kde můžete v případě potřeby nastavit několik dalších parametrů, jako je použitý rozestup stop atd. Ale většinou budou výchozí hodnoty fungovat dobře. Jediná věc, kterou zde musíme vzít v úvahu, je cena a čas. Jak vidíte, doba sestavení je pouze 2–3 dny a stojí jen 5 $ za náš PSB. Poté můžete vybrat preferovaný způsob dopravy na základě vašeho požadavku.
Krok 3: Posledním krokem je nahrání souboru Gerber a pokračování platby. Před pokračováním v platbě PCBGOGO ověří, zda je váš soubor Gerber platný, aby byl proces hladký. Tímto způsobem si můžete být jisti, že vaše deska plošných spojů je přátelská k výrobě a dostane se k vám jako oddaná.
Nyní bude PCBGoGo trvat asi 10 minut až 1 hodinu, než zkontroluje váš soubor Gerber. Po dokončení kontroly můžete pokračovat v platbě.
Montáž desky plošných spojů
Poté, co byla deska objednána, se mi po několika dnech dostala, i když kurýr v úhledně označené dobře zabalené krabici a jako vždy byla kvalita desky plošných spojů úžasná. Sdílím několik obrázků z níže uvedených desek, abyste je mohli posoudit.
Zapnul jsem pájecí tyč a začal montovat desku. Vzhledem k tomu, že stopy, podložky, průchody a sítotisk jsou perfektně správného tvaru a velikosti, neměl jsem problém sestavit desku. Deska byla hotová za pouhých 10 minut od vybalení krabice.
Několik obrázků desky po pájení je uvedeno níže.
Testování digitálních hodin
Kompletní kód je uveden na konci tohoto tutoriálu, stačí připojit desky plošných spojů, jak je znázorněno na schématu zapojení, a nahrát kód do Atmega16. A uvidíte čas a datum na deseti displejích Sedm segmentů.
Čas a datum lze nastavit pomocí čtyř tlačítek na řídicí jednotce, jak je ukázáno na níže uvedeném videu.