5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Многофункциональные наручные LED часы

Многофункциональные наручные LED часы

Как видно из названия, главное предназначение данного устройства — узнавать текущее время и дату. Но оно имеет ещё множество других полезных функций. Идея его создания появилась после того, как мне на глаза попались полусломанные часы с относительно большим (для наручных) металлическим корпусом. Я подумал, что туда можно вставить самодельные часы, возможности которых ограничиваются только собственной фантазией и умением. В результате появилось устройство со следующими функциями:

1. Часы — календарь:

Отсчёт и вывод на индикатор часов, минут, секунд, дня недели, числа, месяца, года.

Наличие автоматической корректировки текущего времени, которая производится каждый час (максимальные значения +/-9999 ед., 1 ед. = 3,90625 мс.)

Вычисление дня недели по дате (для текущего столетия)

Автоматический переход на летнее и зимнее время (отключаемый)

  • Учитываются високосные годы
  • 2. Два независимых будильника (при срабатывании звучит мелодия)
    3. Таймер с дискретностью 1 сек. (Максимальное время отсчета 99ч 59м 59с)
    4. Двухканальный секундомер с дискретностью счета 0,01 сек. (максимальное время счета 99ч 59м 59с)
    5. Секундомер с дискретностью счета 1 сек. (максимальное время счета 99 суток)
    6. Термометр в диапазоне от -5°С. до 55°С (ограничен температурным диапазоном нормальной работы устройства) с шагом 0,1°С.
    7. Считыватель и эмулятор электронных ключей — таблеток типа DS1990 по протоколу Dallas 1-Wire (память на 50 штук, в которой уже имеется несколько универсальных ”ключей-вездеходов”) с возможностью побайтного просмотра кода ключа.
    8. Дистанционный пульт управления на ИК лучах (реализована только команда «Сделать снимок») для цифровых фотокамер «Pentax», «Nikon», «Canon»
    9. Светодиодный фонарик
    10. 7 мелодий
    11. Звуковой сигнал в начале каждого часа (отключаемый)
    12. Звуковое подтверждение нажатия кнопок (отключаемое)
    13. Контроль напряжения батареи питания с функцией калибровки
    14. Цифровая регулировка яркости индикатора

    Может такая функциональность и избыточна, но мне нравятся универсальные вещи, ну и плюс моральное удовлетворение от того, что данные часы будут сделаны своими руками.

    Принципиальная схема часов

    Устройство построено на микроконтроллере АТmega168PA-AU. Часы тикают по таймеру Т2, работающему в асинхронном режиме от часового кварца на 32768 Гц. Микроконтроллер почти всё время находится в спящем режиме (индикатор при этом выключен), просыпаясь раз в секунду, чтобы добавить эту самую секунду к текущему времени и снова засыпает. В активном режиме МК тактируется от внутреннего RC осциллятора на 8 МГц, но внутренний прескалер делит её на 2, в итоге ядро тактируется от 4 МГц. Для индикации используется четыре одноразрядных светодиодных цифровых семисегментных индикатора c общим анодом и децимальной точкой. Так же имеется 7 статусных светодиодов, назначение которых следующее:
    D1- Признак отрицательного значения (минус)
    D2- Признак работающего секундомера (мигает)
    D3- Признак включенного первого будильника
    D4- Признак включенного второго будильника
    D5- Признак подачи звукового сигнала в начале каждого часа
    D6- Признак работающего таймера (мигает)
    D7- Признак низкого напряжения батареи питания

    Читать еще:  Амперметр своими руками

    R1-R8 — токоограничительные резисторы сегментов цифровых индикаторов HG1-HG4 и светодиодов D1-D7. R12,R13 – делитель для контроля напряжения батареи. Поскольку напряжение питания часов 3V, а белому светодиоду D9 требуется около 3,4-3,8V при номинальном токе потребления, то он светится не в полную силу (но её хватает, чтобы не споткнуться в темноте) и поэтому подключен без токоограничительного резистора. Элементы R14, Q1, R10 предназначены для управления инфракрасным светодиодом D8 (реализация дистанционного управления для цифровых фотокамер). R19, R20, R21 служат для сопряжения при общении с устройствами, имеющими интерфейс 1-Wire. Управление осуществляется тремя кнопками, которые я условно назвал: MODE (режим), UP (вверх), DOWN (вниз). Первая из них также предназначена для пробуждения МК по внешнему прерыванию (при этом индикация включается), поэтому она подключена отдельно на вход PD3. Нажатия остальных кнопок определяется при помощи АЦП и резисторов R16,R18. Если кнопки не нажимаются в течении 16 сек, то МК засыпает и индикатор гаснет. При нахождении в режиме “Пульт ДУ для фотокамер” этот интервал составляет 32 сек., а при включенном фонарике — 1 минуту. Также МК можно усыпить вручную, используя кнопки управления. При запущенном секундомере с дискретностью счета 0,01 сек. устройство не переходит в спящий режим.

    Печатная плата

    Устройство собрано на двухсторонней печатной плате круглой формы по размеру внутреннего диаметра корпуса наручных часов. Но при изготовлении я использовал две односторонние платы толщиной 0,35 мм. Такую толщину опять же получил отслоив её от двухстороннего стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Платы затем склеил. Все это делалось потому что, у меня не было тонкого двухстороннего стеклотекстолита, а каждый сэкономленный миллиметр толщины в ограниченном внутреннем пространстве корпуса часов очень ценен, да и отпала надобность совмещения при изготовлении печатных проводников методом ЛУТ. Рисунок печатной платы и расположение деталей находятся в прилагаемых файлах. На одной стороне размещены индикаторы и токоограничительные резисторы R1-R8. На обратной — все остальные детали. Имеются два сквозных отверстия для белого и инфракрасного светодиодов.

    Читать еще:  Сверлильный станок для печатных плат своими руками

    Контакты кнопок и держатель батареи выполнены из гибкой пружинящей листовой стали толщиной 0,2…0,3мм. и залужены. Ниже приведены фото платы с двух сторон:

    Конструкция, детали и их возможная замена

    Микроконтроллер ATmega168PA-AU можно заменить на ATmega168P-AU, ATmega168V-10AU ATmega168-20AU. Цифровые индикаторы — 4 штуки KPSA02-105 суперяркие красного цвета свечения с высотой цифры 5,08мм. Mожно поставить из этой же серии KPSA02-xxx или KCSA02-xxx. (только не зеленые – они будут слабо светиться) Другие аналоги подобных размеров с достойной яркостью мне неизвестны. У HG1, HG3 соединение катодов сегментов отличается от HG2, HG4, потому что мне так было удобнее для разводки печатной платы. В связи с этим для них в программе применена различная таблица знакогенератора. Используемые резисторы и конденсаторы SMD для поверхностного монтажа типоразмеров 0805 и 1206, светодиоды D1-D7 типоразмера 0805. Белый и инфракрасный светодиоды диаметром 3мм. На плате имеется 13 сквозных отверстий, в которые необходимо установить перемычки. В качестве температурного датчика применён DS18B20 c интерфейсом 1-Wire. LS1 – обычная пьезоэлектрическая пищалка, вставляется в крышку. Одним контактом она соединяется с платой при помощи пружинки, установленной на ней, другим соединяется с корпусом часов самой крышкой. Кварцевый резонатор от наручных часов.

    Программирование, прошивка, фьюзы

    Для внутрисхемного программирования на плате имеются только 6 круглых контактных пятачка (J1), так как полноценный разъем не уместился по высоте. К программатору их подключал, используя контактное устройство, сделанное из штыревой вилки PLD2x3 и напаянных на них пружинками, прижимая их одной рукой к пятачкам. Ниже прилагается фото приспособления.

    Я использовал его, так как в процессе отладки приходилось много раз перепрошивать МК. При разовой прошивке проще подпаять к пятачкам тонкие провода, подключенные к программатору, а после снова отпаять. МК удобнее прошивать без батареи, но чтобы питание поступало либо от внешнего источника +3V, либо от программатора c таким же напряжением питания. Программа написана на ассемблере в среде VMLAB 3.15. Исходные коды, прошивки для FLASH и EEPROM в приложении.

    Читать еще:  Мини травматический пистолет своими руками

    FUSE-биты микроконтроллера DD1 должны быть запрограммированы следующим образом:
    • CKSEL3. 0 = 0010 — тактирование от внутреннего RC осциллятора 8 МГц;
    • SUT1. 0 =10 — Start-up time: 6 CK + 64 ms;
    • CKDIV8 = 1 — делитель частоты на 8 отключён;
    • CKOUT = 1 — Output Clock on CKOUT запрещен;
    • BODLEVEL2…0 = 111 — контроль напряжения питания отключён;
    • EESAVE = 0 — стирание EEPROM при программировании кристалла запрещено;
    • WDTON = 1 — Нет постоянного включения Watchdog Timer;
    Остальные FUSE – биты лучше не трогать. FUSE–бит запрограммирован, если установлен в “0”.

    Прошивка EEPROM прилагаемым в архиве дампом обязательна.

    В первых ячейках EEPROM размещается начальные параметры устройства. В приведённой ниже таблице описывается назначение некоторых из них, которые можно менять в разумных пределах.

    Шаг 1. Список компонентов

    Чтобы собрать простые часы на светодиодных матрицах вам потребуется всего несколько дешёвых компонентов:

    • платформа Arduino. Подойдут самые простые модели — Arduino Nano или Micro;
    • контактная макетная плата;
    • соединительные провода для макетной платы;
    • модуль часов реального времени Adafruit DS3231;
    • светодиодный матричный модуль 32×8 MAX7219;
    • две кнопки.

    Также понадобится персональный компьютер и USB—mini-USB кабель для загрузки программы управления в память Arduino IDE. Вот и всё — паяльник, щипцы для снятия изоляции, монтажные ножи и прочие профессиональные инструменты не нужны: все операции выполняются руками. Разве что в некоторых случаях удобнее использовать пинцет, но можно обойтись и без него.

    Детали для сборки электронных часов на Arduino

    Шаг 8: Приклейте цифры и установите рассеиватель

    Когда все 4 цифры и точки будут готовы, приклейте их на картон со светодиодной лентой (я использовал двусторонний скотч)

    Чтобы рассеять свет светодиодов, я наложил 2 листа бумаги поверх полистирола. Для удобства и красоты я взял один лист формата А2 и сложил его пополам.

    В самом конце я вставил светящиеся электронные настенные часы в большую картинную рамку.

    Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

    Ссылка на основную публикацию
    Статьи c упоминанием слов:
    Adblock
    detector