- ส่วนประกอบที่จำเป็น
- แผนภาพวงจรและคำอธิบาย
- การออกแบบและผลิต PCB สำหรับนาฬิกาดิจิตอล
- การสั่งซื้อ PCB โดยใช้ PCBGoGo
- การประกอบ PCB
- การทดสอบนาฬิกาดิจิตอล
นาฬิกาดิจิตอลทุกเรือนมีคริสตัลอยู่ข้างในเพื่อติดตามเวลา คริสตัลนี้ไม่เพียง แต่มีอยู่ในนาฬิกาเท่านั้น แต่ยังมีอยู่ในระบบเรียลไทม์ของคอมพิวเตอร์ทั้งหมด คริสตัลนี้สร้างพัลส์นาฬิกาซึ่งจำเป็นสำหรับการคำนวณเวลา แม้ว่าจะมีวิธีอื่นในการรับสัญญาณนาฬิกาเพื่อความแม่นยำและความถี่ที่สูงขึ้น แต่วิธีที่ดีที่สุดคือการใช้คริสตัลเพื่อติดตามเวลา ที่นี่เราจะDS3231 RTC IC ที่จะสร้าง ATmega16 ตามผนังนาฬิกาดิจิตอล DS3231 RTC มีคริสตัลที่มีความแม่นยำสูงอยู่ภายในจึงไม่จำเป็นต้องใช้ Crystal oscillator ภายนอก
ในโครงการนาฬิกาดิจิทัลนี้มีการใช้จอแสดงผลแอโนด 7 ส่วนขนาด 0.8 นิ้วจำนวน 10 จอเพื่อแสดงเวลาและวันที่ การแสดงเจ็ดส่วนที่นี่ใช้เพื่อแสดงชั่วโมงนาทีวันที่เดือนและปี การออกแบบ PCB ของเรายังมีตัวเลือกในการแสดงวินาทีและอุณหภูมิซึ่งสามารถแสดงได้โดยการเพิ่มหน่วยแสดงผลเพิ่มเติม
ส่วนประกอบที่จำเป็น
- ไมโครคอนโทรลเลอร์ ATmega16 AVR
- DS3231 RTC IC
- แอโนดทั่วไป 0.8 นิ้วจอแสดงผลเจ็ดส่วน (จอแสดงผลขนาดใหญ่กว่าทั่วไป (0.56 นิ้ว)
- ปุ่มกด
- เซลล์ปุ่ม 3v
- ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า 7805
- ตัวเก็บประจุ 1000uf
- Buzzer (อุปกรณ์เสริม)
- ทรานซิสเตอร์ BC547 และ BC557
- ตัวเก็บประจุ 10uf
- ตัวต้านทาน 100 โอห์ม
- ตัวต้านทาน 1k
- ตัวต้านทาน 10k
- บอร์ด PCB
- สายจัมเปอร์
- Burgstips
- อะแดปเตอร์จ่ายไฟ
ผู้ใช้ยังสามารถใช้ Atmega32 ได้ซึ่งจำเป็นต้องกำหนดค่าในคอมไพเลอร์ก่อนที่จะสร้างฐานสิบหก
แผนภาพวงจรและคำอธิบาย
วงจรนาฬิกาแขวนดิจิตอลนี้มีสองส่วนส่วนหนึ่งเป็นส่วนแสดงผลซึ่งมี 5 คู่ของ 7 ส่วนบนแผงวงจร PCB ห้าส่วนที่แตกต่างกันและอีกส่วนหนึ่งเป็นส่วนควบคุมซึ่งรับผิดชอบในการดึงเวลาจากชิป RTC และส่งข้อมูลและเวลานั้นไปยัง การแสดงผล 7 ส่วน เนื่องจากเราใช้การแสดงผลเจ็ดเซกเมนต์ 10 รายการดังนั้นเราจึงไม่สามารถเชื่อมต่อจอแสดงผลแต่ละจอด้วยพอร์ต IO แยกกันได้ ดังนั้นที่นี่จึงใช้เทคนิคการมัลติเพล็กซ์เพื่อเชื่อมต่อหลายเซกเมนต์เจ็ดส่วนโดยใช้พินไมโครคอนโทรลเลอร์น้อยลง
LED หมุด a, b, c, d, e, f, g, h ของจอแสดงผลเจ็ดส่วนเชื่อมต่อกับ PORTB ของ atmega16 แบบขนาน ที่นี่เราใช้จอแสดงผลเจ็ดเซกเมนต์ 10 จอดังนั้นเราต้องมีหมุดควบคุม 10 ตัวซึ่งเชื่อมต่อที่ PORTD, PORTA และ PORTC
RTC DS3231 ที่มีคริสตัลภายในเชื่อมต่อกับพิน SDA และ SCL ของ PORTC เนื่องจากชิปนี้ทำงานบนการสื่อสาร I2C วิธีการเชื่อมต่อของชิปนี้เหมือนกับ DS1307 เราใช้ DS1307 กับ Arduino, Raspberry Pi และ 8051 MCU รหัสเดียวกันสามารถใช้ได้กับทั้ง DS3231 และ DS1307
ตัวต้านทานแบบดึงขึ้น 10k สองตัวเชื่อมต่อกับสาย SDA และ SCL เซลล์เหรียญ 3v ใช้เพื่อจ่ายพลังงานให้กับชิป RTC เพื่อติดตามเวลาแม้ในขณะที่แหล่งจ่ายไฟหลักปิดอยู่ เมื่อใดก็ตามที่พลังงานกลับมาอีกครั้งเวลาจะเริ่มแสดงบนจอแสดงผลเจ็ดส่วน ตอนนี้เรามีปุ่มกดสำหรับตั้งเวลาที่ PORT A ขั้นตอนทั้งหมดจะอธิบายไว้ในวิดีโอที่ให้ไว้ในตอนท้าย ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า 5v ใช้เพื่อแปลงแรงดันไฟฟ้าอินพุตเป็น 5v การเชื่อมต่อทั้งหมดแสดงในแผนภาพวงจรด้านล่าง:
สำหรับบอร์ดแสดงผลหนึ่งจอจะใช้จอแสดงผลเจ็ดส่วนสองจอและ LED 2 ดวง ดังนั้นเราจึงมีบอร์ดแสดงผลที่แตกต่างกันห้าแบบเพื่อแสดงเวลาเป็นชั่วโมงและนาที (HH-MM) และวันที่ใน DD-MM-YY
การออกแบบและผลิต PCB สำหรับนาฬิกาดิจิตอล
สำหรับโครงการนาฬิกาแขวนที่ใช้ Atmega16นี้เราได้ออกแบบ PCB สองตัว หนึ่งคือชุดควบคุมซึ่งใช้ในการควบคุมการดำเนินงานทั้งหมดของโครงการและส่วนที่สองใช้สำหรับแสดงเวลาและวันที่บนจอแสดงผลเจ็ดส่วน ส่วนแสดงผลประกอบด้วยจอแสดงผลเจ็ดส่วน 0.8 นิ้วจำนวนห้าคู่ ดังนั้นเมื่อประกอบชิ้นส่วน 5 ชิ้นเราจึงมีนาฬิกาดิจิตอลที่สมบูรณ์ ในการแสดงผลแบบมัลติเพล็กซ์ 7 ส่วนสายข้อมูลของ 5 PCBs จะเชื่อมต่อกับพอร์ตชุดควบคุมเดียวกันและสายควบคุมเชื่อมต่อกับพินที่แตกต่างกันของชุดควบคุม
ด้านล่างนี้คือมุมมองด้านบนและด้านล่างของเค้าโครง PCB ของบอร์ดแสดงผลหนึ่งบอร์ดซึ่งประกอบด้วยจอแสดงผลเจ็ดส่วนสองจอ:
ด้านล่างนี้คือมุมมองด้านบนและด้านล่างของแผงควบคุม PCBs
ที่นี่เราแนบไฟล์ Gerber สำหรับทั้งสองบอร์ด:
- ไฟล์ Gerber สำหรับชุดควบคุมที่ใช้ Atmega16
- ไฟล์ Gerber สำหรับบอร์ดแสดงผลเจ็ดส่วน
การสั่งซื้อ PCB โดยใช้ PCBGoGo
มีบริการผลิต PCB มากมายทางออนไลน์ แต่เนื่องจากฉันเคยใช้ PCBGoGo มาก่อนในโครงการอื่น ๆ ของฉันฉันพบว่าราคาถูกและไม่ยุ่งยากเมื่อเทียบกับผู้ขายรายอื่น
นี่คือขั้นตอนในการสั่งซื้อ PCB จาก PCBGoGo:
ขั้นตอนที่ 1: เข้าสู่ www.pcbgogo.com ลงทะเบียนหากนี่เป็นครั้งแรกของคุณ จากนั้นในแท็บ PCB Prototype ให้ป้อนขนาดของ PCB ของคุณจำนวนเลเยอร์และจำนวน PCB ที่คุณต้องการ
ขั้นตอนที่ 2: ดำเนินการต่อโดยคลิกที่ปุ่ม ใบเสนอราคา ทันที คุณจะเข้าสู่หน้าที่ตั้งค่าพารามิเตอร์เพิ่มเติมหากจำเป็นเช่นวัสดุที่ใช้ระยะห่างแทร็กเป็นต้น แต่ส่วนใหญ่แล้วค่าเริ่มต้นจะใช้ได้ดี สิ่งเดียวที่เราต้องพิจารณาที่นี่คือราคาและเวลา ดังที่คุณเห็นเวลาสร้างเพียง 2-3 วันและมีค่าใช้จ่ายเพียง $ 5 สำหรับ PSB ของเรา จากนั้นคุณสามารถเลือกวิธีการจัดส่งที่ต้องการตามความต้องการของคุณ
ขั้นตอนที่ 3: ขั้นตอนสุดท้ายคือการอัปโหลดไฟล์ Gerber และดำเนินการชำระเงิน เพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการนี้ราบรื่น PCBGOGO ตรวจสอบว่าไฟล์ Gerber ของคุณถูกต้องหรือไม่ก่อนดำเนินการชำระเงิน ด้วยวิธีนี้คุณจะมั่นใจได้ว่า PCB ของคุณเป็นมิตรต่อการผลิตและจะไปถึงคุณตามที่มุ่งมั่น
ตอนนี้ PCBGoGo จะใช้เวลาประมาณ 10 นาทีถึง 1 ชั่วโมงในการตรวจสอบไฟล์ Gerber ของคุณ หลังจากตรวจสอบเสร็จสิ้นคุณสามารถดำเนินการชำระเงินได้
การประกอบ PCB
หลังจากสั่งซื้อบอร์ดแล้วมันก็มาถึงฉันหลังจากผ่านไปหลายวันแม้ว่าผู้ให้บริการจัดส่งจะอยู่ในกล่องบรรจุที่มีฉลากอย่างดีและเช่นเคยคุณภาพของ PCB นั้นยอดเยี่ยม ฉันกำลังแบ่งปันรูปภาพบางส่วนของบอร์ดด้านล่างเพื่อให้คุณตัดสิน
ฉันเปิดแกนบัดกรีและเริ่มประกอบบอร์ด เนื่องจาก Footprints แผ่นรองรอยต่อและซิลค์สกรีนนั้นมีรูปร่างและขนาดที่เหมาะสมอย่างสมบูรณ์แบบฉันจึงไม่มีปัญหาในการประกอบบอร์ด บอร์ดก็พร้อมใช้งานในเวลาเพียง 10 นาทีนับจากแกะกล่อง
รูปภาพของบอร์ดหลังการบัดกรี แสดงอยู่ด้านล่าง
การทดสอบนาฬิกาดิจิตอล
รหัสที่สมบูรณ์จะได้รับในตอนท้ายของบทช่วยสอนนี้เพียงแค่เชื่อมต่อ PCB ตามที่แสดงในแผนภาพวงจรและอัปโหลดรหัสไปยัง Atmega16 และคุณจะเห็นเวลาและวันที่ปรากฏบนหน้าจอเซเว่นทั้งสิบส่วน
สามารถตั้งเวลาและวันที่ได้โดยใช้ปุ่มกดสี่ปุ่มบนชุดควบคุมตามที่แสดงในวิดีโอด้านล่าง