Arduino будильник: Урок 19. RTC часы с будильником

Сборка светового будильника на Ардуино Уно с модулем Real Time Clock (RTC) и 7 сегментным экраном часов

Если вам трудно вставать по утрам, и вы ненавидите трещащий звук будильника, то можете создать собственный, затратив на это небольшие средства и немного времени.

Световой будильник спроектирован так, чтобы пробуждать вас в спокойном ритме, постепенно увеличивая свою яркость к тому моменту, когда вам нужно проснуться. Идея состоит в том, чтобы взывать к нашей естественной склонности вставать с восходом солнца и «перехитрить» наше тело, приводя его к сбалансированному циркадному ритму, облегчающему процесс пробуждения. Конечно же, не все из вас будут стремиться к этому, но лично я обнаружил, что тёплые цвета действуют очень умиротворяюще утром и мне такой будильник очень помогает.

Многие будильники на Ардуино стараются воспроизвести спектр солнечного света при помощи специальных лампочек, повторяющих оттенок и температуру цвета утреннего солнца. Тем не менее, в нашем варианте будут использоваться обычные RGB диоды, которые могут примерно воссоздать ощущение естественного освещения и, кроме того, могут создать различные уникальные цветовые комбинации и эффекты. Сборка будет базироваться на Ардуино Уно с модулем Real Time Clock (RTC) и 7 сегментным экраном часов.

Шаг 1: Список материалов

• Деревянная шкатулка (корпус) (Amazon)
• Ардуино Уно или его эквивалент
• Регулятор вольтажа LM7805 5V
• Модуль Real Time Clock (RTC) (Amazon)
• 7-сегментный светодиодный дисплей для часов (Amazon)
• Потенциометр (Amazon)
• Датчик угла поворота (крутилка) (Amazon)
• Кнопки для крутилок. Можно использовать кнопки для электрогитары
• Кнопочный выключатель со светодиодом (Amazon)
• Акриловые стержни (Amazon)
• RGB светодиоды WS2812B – 8 штук (Amazon)
• Винты и гайки
• Небольшие магниты
• Печатная или макетная плата + провода
• Морилка для дерева

Шаг 2: Дизайн

Схему сборки вы найдёте по ссылке. Ключевым элементом часов будет модуль RTC. Он обеспечивает надежную сохранность заданного времени и у него есть небольшая батарейка, на случай, если весь будильник будет выключен. Модуль RTC и 7сегментный дисплей взаимодействуют с Ардуино через протокол I2C.

Ввод данных осуществляется крутилкой со встроенной кнопкой, которая используется для настройки времени и будильника, а также для настройки режимов свечения диодов и их яркости. Потенциометр нужен для настройки яркости дисплея часов. Заглядывая в будущее, отмечу, что еще одна крутилка сделает настройку более простой и добавит функциональности, но сделает схему с Ардуино более сложной. Кнопка-выключатель включает диоды. У меня в наличии была красивая металлическая кнопка со встроенным диодом, но подойдёт любая кнопка.

Я использовал адаптер питания на 9V со встроенным джеком 5,5*2,5 мм. Регулятор LM7805 нужен для понижения вольтажа до 5V. Мой показывал 0,75A на 9V и меня всё устраивало, потому что диодам WS2812B вполне хватало этого питания на максимуме их яркости. На полной яркости весь прибор потреблял около 450mA.

Всё железо вместилось в деревянную шкатулку (вы можете покрасить её для более приятного вида). Используемые восемь светодиодов WS2812B можно программировать, чтобы получать разные световые эффекты. Их свет рассеивается через акриловые стержни, установленные в верхней части шкатулки. Для установки стержней, на 3D принтере была напечатана пластина, о которой будет написано позже. Файлы

• rml_led_wake_clk_sch.pdf

Шаг 3: Проводка и изоляция

Для своего проекта я создал печатную плату, основанную на схеме «голого» Ардуино Уно с регулятором LM7805, заглушками и зонами для соединения с RTC и 7сегментным дисплеем. Всё лишнее было просто срезано с платы, чтобы она могла поместиться в шкатулку. Если у вас нет подходящей платы, то просто припаяйте модули, переключатели и светодиоды к Ардуино Уно.

У потенциометра один конец идет на землю (GND), другой на 5V, а средний на аналоговый вход. Крутилки нужно припаять к земле и к двум пинам прерывания (2 и 3) на Ардуино. Кнопка на крутилке и верхняя кнопка припаиваются к земле и к соответствующим пинам цифрового ввода. Также не забудьте соединить питание со светодиодом на верхней кнопке (если у вас такая же кнопка, как у меня). Дисплей и модуль RTC соединяем проводами с 5V, GND и соответствующими пинами SDA и SCL на Ардуино. Я использовал конденсаторы 1uF на входе и выходе LM7805 и еще один на 5V дорожке для поддержки светодиодов.

Можно соединить большинство коннекторов напрямую с платой, но для своих соединений я использовал стандартные 2,54мм коннекторы и провода с термоусадкой. Это упростит любые улучшения или доработки в будущем.

Затем нужно установить всё в шкатулку, вырезать отверстия для акриловых стержней, кнопок, крутилок, дисплея, джека питания и верхней кнопки. Если после установки какие-то элементы будут болтаться, закрепите их горячим клеем.

При сверлении отверстий нужно учесть, что вам, скорее всего, будет удобней сверлить снаружи внутрь и использовать острое сверло и лезвия, чтобы свести к минимуму сколы на дереве. По этой же причине была сделана основа для акриловых стержней — сверление дырок в дереве под каждый стержень наделало бы много «грязи».

Файлы

• led_dimmer_clock.dip
• RML CLK DIMMER gerbers.zip

Шаг 4: Светодиоды и окрашивание

Показать еще 5 изображений

Соедините провода 5V, GND и линию данных с полоской из восьми диодов WS2812B. Я подстраховался, смазав соединения эпоксидкой, поскольку они часто разрываются при нагрузке и их потом очень сложно восстановить. Далее я просто приклеил их к внутренней части шкатулки.

Акриловые стержни были нарезаны по две штуки на каждую длину: 6, 8, 10, 12см. Затем я прошелся по срезам наждачкой и отполировал. Самым простым способом установки акриловых стержней будет аккуратно просверлить дырки в дереве. Я не справился с задачей, повредив древесину, поэтому я напечатал на 3D принтере простую основу, которая позволяла бы также поместить внутрь себя светодиоды. В целом эта деталь получилась аккуратной. Она надёжно держала стрежни на одном уровне со светодиодами, так что даже не пришлось ничего клеить, а еще эта основа добавляет немного контраста эстетике часов.

Всё что осталось сделать — покрасить корпус, закрыв те части, которые вы хотите оставить неокрашенными (лучше окрасить весь корпус перед тем, как вы будете устанавливать в него железо)

Файлы

• led_mount_cover.stl

Шаг 5: Код и итоговый вид

Ниже прикреплён файл с кодом. Он достаточно прост и набор функций в нём минимален. Самая сложная часть разработки интерфейса заключалась в том, чтобы с помощью минимального набора доступных кнопок, можно было менять режимы свечения и время будильника, а также настраивать эффекты изменения цвета. Список полезных библиотек, которые использовались в проекте, указан ниже:

• RTClib.h — библиотека Real Time Clock
• Adafruit_Neopixel.h — использовалась для диодов WS2812B
• Adafruit_GFX.h и Adafruit_LEDBackpack.h — для 7сегментного дисплея часов
• Wire.h — для I2C-связи с дисплеем и RTC
• TimerOne. h и EEPROM.h

Однократное нажатие кнопки на крутилке позволяет включить\выключить и настроить будильник, используя крутилку. Долгое нажатие на кнопку крутилки позволяет задать настройки времени, используя крутилку. Нажатие на верхнюю кнопку включает светодиоды. Когда они включены, кнопка крутилки меняет режимы свечения, а поворачивая крутилку можно менять яркость свечения. Режимы и яркость сохранены в EEPROM. Настройки таковы, что при установке будильника на определённое время, диоды загорятся на минимальной яркости в последнем установленном режиме свечения. Через 20 минут, яркость постепенно увеличится до максимально возможной. Еще через 20 минут свет погаснет (нажав на верхнюю кнопку можно выключить его раньше).

Данная сборка будильника не включает в себя звуковые сигналы. Я просто использую будильник на телефоне в дополнение к будильнику-восходу, чтобы подстраховать себя от того, что просплю. Например, я установил будильник на 5 утра, максимально ярко он будет гореть в 5:20.

Режимы свечения включают:

• Сплошное свечение желтым\оранжевым, настроенное примерно на цветовую температуру восхода
• Несколько разных оттенков желтого\оранжевого, оранжевого\красного — эффект меняющихся цветов восхода солнца
• Эффект радуги. Изменяется через настройки RGB, посылаемые на светодиоды
• Несколько различных двуцветных эффектов, которые медленно переходят один в другой через светодиоды.

Теперь и у вас будет стильный будильник-восход на светодиодах, который поможет вам приятно вставать по утрам!

• rml_led_wake_clock.ino

Набор LED-будильник | Класс робототехники

Будильник — несомненно, очень полезное устройство, без которого среднестатистическому человеку очень сложно проснуться в нужное время. Ещё 20 лет назад и часы и будильник были отдельными устройствами, которые 90% своей техножизни стояли в одном месте и служили одной цели. В наше же время, функцию часов и будильника взял на себя смартфон.

Однако, собранный своими руками будильник, помимо своей основной функции может приносить своему хозяину еще и эстетическое удовольствие. Все эти светодиодные цветные индикаторы, замысловатые формы… Особенно это касается продвинутых часов на газоразрядных индикаторах, но об этом в другой раз.

В этой онлайн-инструкции мы будем собирать светодиодный будильник на китайском микроконтроллере STC15W404AS. Он уже запрограммирован, поэтому нам нужно только правильно спаять все компоненты, подать питание и будильник заработает. В качестве индикаторов в данном устройстве применяются семисегментные светодиодные индикаторы.

Для питания будильника можно использовать любой зарядник от телефона с выходом 5В. В наборе есть кабель с USB-разъёмом.

Для сборки устройства понадобится паяльник, немного припоя и флюс, жидкий или гелевый. Если чего-то не хватает, вы можете приобрести это у нас в магазине RobotClass:

В корзину

В корзину

В корзину

В корзину

В корзину

В корзину

1. Резисторы

Начинать монтаж платы удобнее с самых мелких элементов, поэтому сначала припаяем выводные резисторы. Загибаем ножки резистора под углом 90 градусов и втыкаем его в отверстия на плате, до упора.

Чтобы разобраться с номиналами резисторов можно использовать их цветовую маркировку. Но проще воспользоваться омметром (в составе мультиметра) и измерить сопротивление всех резисторов.

Всего в комплекте 2 номинала:

• R1..R8 — 330 Ом;
• R9..R13 — 10 кОм.

Припаиваем первую группу из 8 штук:

Затем резисторы на 10 кОм.

После монтажа каждой группы компонентов, на обратной стороне платы откусываем лишние хвосты, чтобы они не мешались.

2. Конденсаторы и кварцевый резонатор

Кварцевый резонатор Y1 на 32788 Гц нужен для точного хода часов. У него нет полярности, припаиваем любой стороной.

Керамические конденсаторы C4 и C5 на 22 пФ размещаются прямо под ним. У них тоже нет полярности.

Остаётся конденсатор C1 — его место чуть правее.

3. Держатель литиевой батарейки

Справа платы имеется место для держателя элемента питания. Он массивен, поэтому нужно будет хорошенько прогреть каждый контакт, чтобы припой полностью расплавился и красиво лёг.

4. Сокеты для микросхем

На плате имеются две микросхемы, отмеченные как U1 и U2. Первая — микроконтроллер STS15W404AS, а вторая — часы реального времени DS1302. Припаиваем в соответствующие позиции сокеты для этих микросхем.

С торца сокета есть ключ в виде выемки, он должен совпадать с таким же ключом на плате.

5. Транзисторы

Четыре транзистора: Q1, Q2, Q3 и Q4 припаиваем согласно отметкам. Плоская часть корпуса транзистора должна совпадать с прямой стороной отметки на плате.

6. Тактовые кнопки

Две кнопки S1 и S2 отвечают за настройку часов и переключение режимов. Массивные контакты корпуса кнопок следует хорошенько прогреть.

7. Зуммер

Какой будильник без звука! Припаиваем зуммер на место LS1. У него есть полярность! Плюсовой контакт зуммера должен попасть в отверстие на плате, также отмеченное плюсиком.

8. Разъём питания

Будильник питается напряжением 5 Вольт через разъём 5.5/2.1 на его боковой части. Припаиваем его на место JK1.

9. Датчики

В состав будильник входят два датчика: температуры и света. В качестве первого используется обычный терморезистор на 10 кОм (R17), а в качестве второго — фоторезистор 5516 (R16). У них нет полярности.

Припаиваем их на небольшом удалении от платы, примерно, 10 мм.

10.

Второй по важности элемент — светодиодные семисегментные индикаторы. Вставляем так, чтобы у первого, второго и четвёртого индикатора точка оказалась снизу. А вот у третьего — сверху! Это важно, делаем именно так.

Для правильной ориентации платы, положим её перед собой так, чтобы кнопки оказались справа.

Аккуратно пропаиваем все ножки.

11. Микросхемы и батарейка

Наконец, устанавливаем микросхемы. Ранее мы уже припаяли к плате сокеты для них, поэтому осталось только правильно их вставить.

Ключ микросхемы должен совпасть с ключом на сокете и с ключом на плате. Вставляем аккуратно, следим чтобы не загнулись ножки.

Следом вставляем литиевую батарейку. Она нужна для того, чтобы часы шли даже при отсутствии основного питания будильника.

12. Проверка работосопособности

Для первого запуска будильника необходимо произвести сброс. Для этого подаём питание 5 Вольт и нажимаем одновременно обе кнопки на 5 секунд. В результате на часах появится число 7:59. Ещё через 5 секунд появится 8:00, пикнет зуммер и отобразится значение температуры воздуха и текущая дата.

Если этого не произошло, внимательно проверяем все элементы и качество пайки. Если же всё правильно, переходим к заключительному этапу.

13. Последние приготовления

Чисто из эстетических соображений, наклеиваем на индикаторы затемняющую плёнку.

Сначала снимаем защитную плёнку с самих индикаторов. Затем наклеиваем на них плёнку и подрезаем лишнее с боков.

Вставляем будильник в корпус так, чтобы датчики попали в соответствующие полости.

Готово!

Инструкция по использованию

Для того чтобы начать пользоваться любым будильником, нам нужно его настроить. Назовём верхнюю кнопку «Ф» от функция, а нижнюю «+«.

Установка часов и минут

Для установки часов нажмём кнопку Ф. Цифры часов начнут мигать. Нажимаем кнопку + нужное количество раз для установки требуемого значения.

Затем ещё раз жмём Ф и точно также устанавливаем нужное значение минут.

Установка часов и минут будильника

Если мы еще раз нажмём на кнопку Ф, то на индикаторе появится текущее значение часов будильника. Жмём + для установки нужного часа.

Еще раз жмём Ф и настраиваем минуты будильника.

Как понять, что будильник активен?

Еще раз нажмём на кнопку Ф (уже пятый раз). Цифры на дисплее останутся те же, но светящаяся точка в последнем разряде покажет активность будильника. Нажатия на кнопку + будут переключать работу будильника: если точка горит, значит будильник активен, если не горит — будильник отключен.

Почасовой сигнал

Эта функция позволяет настроить период времени, в течение которого часы будут каждый час издавать сигнал.

Нажимаем кнопку Ф (седьмой раз), разряды часов начнут мигать. Нажимаем кнопку + для установки времени начала работы функции. Например, число 9.

Снова нажимаем на кнопку Ф, начнут мигать разряды минут. Теперь устанавливаем время завершения работы функции, например, число 23. Таким образом, будильник будет издавать почасовой сигнал только с 9 до 23, и не беспокоить нас ночью.

Чтобы включить или отключить эту функцию, нажмите ещё раз Ф. Цифры на дисплее при этом останутся те же, но светящаяся точка в разряде 3 (точка сверху) покажет активность этой функции. Нажатия на кнопку + будут переключать работу функции: если точка горит, значит функция активна, если не горит — не активна.

Нажмём кнопку Ф в последний раз, это завершит настройку часов.

Настройка температуры

В обычном режиме нажмём кнопку + и на индикаторе отобразится текущая комнатная температура. Нажимаем кнопку Ф для корректировки значения температуры согласно доверенному измерителю. По завершении настройки и для завершения коррекции температуры нажмём кнопку +.

Установка даты

После настройки температуры нажмём кнопку Ф. На индикаторе будильника начнут мигать цифры месяца. Устанавливаем нужное значение кнопкой +.

Нажмём кнопку Ф еще раз. Теперь будут мигать цифры дней. Также настроим их кнопкой +.

Ещё раз нажмём Ф и будильник перейдёт в режим настройки дня недели. Будет мигать цифра дня недели. Устанавливаем нужное значение кнопкой +. Нажимаем кнопку Ф еще раз, чтобы подтвердить настройку недели.

Наконец, нажимаем кнопку + для завершения настройки.

Будильник LCD — Arduino — Robo India || Учебники || Изучите Ардуино |

Набор «Сделай сам» 0 комментариев

//Руководство Robo India по ЖК-будильнику
//Необходимое оборудование: ЖК-дисплей и Arduino
//  https://www.roboindia.com/tutorials 
#include 
#включить <  LiquidCrystal_I2C  .h>
#include 
#include 
  LiquidCrystal_I2C  LCD (0x3F, 20, 4); // УСТАНОВИМ I2C-адрес
/*---------Объявление переменных-----------*/
время начала;
Интерактивное время;
интервал времени = 0;
целые часы = 0;
интервал мин = 0;
целые часы = 0;
инт амины = 0;
/*---------Объявленные переменные -----------*/
недействительная установка ()
{
 lcd. init();
 ЖК-подсветка(); // включает подсветку.
 ЖК.очистить(); // Очищает ЖК-дисплей
 lcd.print("00:00"); //отображение на ЖК-дисплее после загрузки кода
 lcd.setCursor(10, 0);
 lcd.print("00:00");
 lcd.setCursor(0, 1);
 lcd.print ("Время");
 lcd.setCursor(10, 1);
 lcd.print ("Тревога");
 
 pinMode(8, ВВОД);
 контактный режим (9, ВХОД);
 pinMode(10, ВВОД);
 pinMode(11, ВВОД);
 pinMode(3, ВЫХОД);
 
 цифровая запись (8, ВЫСОКИЙ);
 цифровая запись (9, ВЫСОКИЙ);
 цифровая запись (10, ВЫСОКИЙ);
 цифровая запись (11, ВЫСОКИЙ);
 цифровая запись (3, НИЗКИЙ);
 
 время начала = миллис()/1000;
}
пустой цикл ()
{
 /*------------------------------------------------
 --------------------------------------------------
 ------------------ Код начинает устанавливать тревогу --------
 --------------------------------------------------
 -------------------------------------------------- */
 в то время как (цифровое чтение (8) == НИЗКИЙ)
 {
 lcd.setCursor(10,1);
 lcd.print ("Тревога");
 lcd.setCursor(10,0);
 if(digitalRead(11) == LOW)      // при нажатии кнопки, подключенной к D8
 {
 амины++;
 }
 иначе если (digitalRead(10) == LOW)
 {
 час++;
 }
 lcd. 
  setCursor(10,0);
 /*-----Код для отображения времени будильника в формате 00:00------*/
 если (часы < 10)
 {
 ЖК-дисплей.print("0");
 lcd.print (часы);
 }
 еще
 {
 lcd.print (часы);
 }
 
 ЖК-печать ("":");
 
 если (амины < 10)
 {
 ЖК-дисплей.print("0");
 lcd.print (амины);
 }
 еще
 {
 lcd.print (амины);
 }
 /*----Проверка на 24 часа------*/
 если (амины > 59)
 {
 час++;
 амины = 0;
 }
 если(часы > 23)
 {
 часы = 0;
 }
 задержка(500);
}
 /*------------------------------------------------
 --------------------------------------------------
 ------------------ Код начинает устанавливать время --------
 --------------------------------------------------
 -------------------------------------------------- */
 если (цифровое чтение (9) == НИЗКИЙ)
 {
 lcd.setCursor(0,1);
 lcd.print ("Время");
 lcd.setCursor(0,0);
 if(digitalRead(11) == LOW)         // при нажатии кнопки, подключенной к D9{
 мин++;
 }
 иначе если (digitalRead(10) == LOW)
 {
 часы++;
 }
 }
 /*-------- Проверка значения часов за 24 часа----------*/
 activetime = (millis() / 1000) - время начала;
 если (предыдущее время < (активное время - 59))
 {
 мин++;
 предыдущее время = активное время;
 }
 
 если (мин >  59)
 {
 часы++;
 мин = 0;
 }
 
 если (часы > 23)
 {
 часы = 0;
 }
 
 /*--------код для отображения времени в формате 00:00----------*/
 lcd. setCursor(0,0);
 
 если (часы < 10)
 {
 ЖК-дисплей.print("0");
 lcd.print (часы);
 }
 еще
 {
 lcd.print (часы);
 }
 ЖК-печать ("":");
 если (мин < 10)
 {
 ЖК-дисплей.print("0");
 lcd.print (мин);
 }
 еще
 {
 lcd.print (мин);
 }
если (часы == часы && амины == минуты && амины != 0)
 {
 цифровая запись (3, ВЫСОКИЙ);
 задержка(200);
 цифровая запись (3, НИЗКИЙ);
 задержка(200);
 }
}