Светодиодные часы atmega. Светодиодные часы на микроконтроллере ATmega: пошаговая инструкция по сборке

Как собрать светодиодные часы на ATmega8 своими руками. Какие компоненты понадобятся для сборки. Как запрограммировать микроконтроллер и настроить часы. Какие функции реализованы в часах на ATmega.

Компоненты для сборки светодиодных часов на ATmega8

Для сборки часов потребуются следующие основные компоненты:

• Микроконтроллер ATmega8
• Микросхема часов реального времени DS1307
• Светодиодный индикатор с общим катодом
• Транзисторные драйверы на BC547
• Микросхема ULN2003A для коммутации индикаторов
• Кварцевый резонатор 32768 Гц
• Резисторы, конденсаторы, кнопки управления

Микроконтроллер ATmega8 является «мозгом» часов и управляет всеми функциями. DS1307 обеспечивает точный отсчет времени. Светодиодный индикатор отображает время крупными яркими цифрами.

Схема подключения компонентов часов

Принципиальная схема часов на ATmega8 включает следующие основные узлы:

• Питание от стабилизированного источника 5В
• Подключение DS1307 по I2C интерфейсу
• Драйверы светодиодного индикатора на транзисторах
• Коммутация разрядов индикатора через ULN2003A
• Кнопки управления с защитными резисторами
• Пьезоизлучатель для звуковых сигналов

Светодиодный индикатор подключается по схеме динамической индикации для экономии выводов микроконтроллера. Это позволяет управлять 4-разрядным индикатором всего 11 выводами ATmega8.

Программирование микроконтроллера ATmega8

Для программирования ATmega8 потребуется:

• Программатор (например, USBasp)
• Среда разработки (AVR Studio, Atmel Studio)
• Hex-файл прошивки часов

При программировании необходимо правильно настроить fuse-биты микроконтроллера для работы с внешним кварцевым резонатором. Основной алгоритм работы часов реализован на языке C.

Функциональные возможности часов на ATmega8

Собранные часы на ATmega8 обладают следующим функционалом:

• Отображение текущего времени (часы, минуты, секунды)
• Отображение даты (день, месяц, год)
• Будильник с настройкой времени срабатывания
• Настройка яркости индикатора (6 уровней)
• Автоматический переход на летнее/зимнее время
• Секундомер с точностью 0.1 сек
• Таймер обратного отсчета

Переключение между режимами и настройка выполняется с помощью трех кнопок управления. Часы имеют энергонезависимую память для сохранения настроек.

Особенности конструкции корпуса часов

Для размещения электронной начинки часов подойдет пластиковый или деревянный корпус. Важные моменты при проектировании корпуса:

• Обеспечить хорошую видимость индикатора
• Предусмотреть вентиляционные отверстия
• Обеспечить доступ к кнопкам управления
• Продумать крепление платы внутри корпуса
• Сделать отверстие для пьезоизлучателя

Корпус можно изготовить из фанеры или оргстекла методом лазерной резки. Это позволит сделать аккуратные отверстия под индикатор и кнопки управления.

Настройка и калибровка собранных часов

После сборки часы необходимо настроить и откалибровать:

1. Установить точное время и дату
2. Настроить яркость индикатора
3. Установить будильник (при необходимости)
4. Проверить точность хода часов
5. При необходимости подстроить частоту кварцевого резонатора

Для точной настройки хода часов можно использовать подстроечный конденсатор, включенный параллельно кварцевому резонатору. Это позволит компенсировать погрешность частоты кварца.

Возможные проблемы и их устранение

При сборке и настройке часов могут возникнуть следующие проблемы:

• Часы отстают или спешат — проверить настройку кварцевого резонатора
• Не работает индикатор — проверить подключение и драйверы
• Сбивается время при отключении питания — заменить батарею резервного питания
• Самопроизвольное срабатывание кнопок — добавить RC-фильтры

Большинство проблем решается проверкой монтажа, настройкой программы или небольшими доработками схемы. При правильной сборке часы работают стабильно и точно.

Дополнительные возможности модернизации часов

Базовую конструкцию часов на ATmega8 можно дополнить новыми функциями:

• Добавить датчик температуры и влажности
• Реализовать управление по ИК-пульту
• Добавить цветную RGB-подсветку индикатора
• Интегрировать модуль беспроводной связи
• Реализовать синхронизацию времени по радиосигналам

Открытая архитектура на базе микроконтроллера позволяет постоянно совершенствовать функционал часов путем доработки программы и схемы. Это превращает простые часы в многофункциональное устройство.

Большие светодиодные часы-календарь на микроконтроллере ATMega8 — Меандр — занимательная электроника

Однажды пришло неудержимое желание собрать большие часы на светодиодах. Как известно, схем часов на микроконтроллерах по интернету довольно много. Наиболее подходящий вариант для меня был вот

В основе  часов находится микроконтроллер ATMega8 и  микросхема — DS1307.  Таким образом принципиальная схема получилась достаточно простой (Рис.1).

Рис.1. Принципиальная схема часов на микроконтроллере ATMega8

Микросхема DS1307 – представляет собой экономичные часы реального времени с последовательным интерфейсом. DS1307 содержит часы-календарь с представлением информации в двоично-десятичном коде и 56 байт энергонезависимого статического ОЗУ. Адрес и данные передаются по двунаправленной двухпроводной последовательной шине. Информация о реальном времени и календаре представляется в секундах минутах, часах, дне, дате, месяце и годе. Если текущий месяц содержит менее 31 дня, то микросхема автоматически определит количество дней в месяце с учетом высокосности текущего года. Часы работают или в 24-часовом или 12-часовом формате с индикатором AM/PM (до полудня/ после полудня). DS1307 содержит встроенную схему контроля уровня основного источника питания и при его недопустимом значении автоматически переключается к резервной батареи Bat1.

Больше всего пришлось повозится над созданием светодиодного табло с большими цифрами и его коммутацией с источником питания, напряжением больше чем питание микроконтроллера.

Светодиоды соединены по такой схеме:

Рис.2. Светодиодный индикатор

В одном сегменте индикатора 6 светодиодов, рассчитанных на 3В каждый. Как видим из Рис.2 все сегменты соединены между собой катодами (индикатор с общим катодом).

Каждый сегмент индикатора коммутируется с «+» источника питания через транзисторные драйвера выполненные на транзисторах BC547 (см.Рис.1, VT1,VT2). Таких драйверов 7 (на каждый сегмент). С другой стороны, для коммутации индикаторов (подключения общих катодов индикаторов к «-» источника питания) используется микросхема ULN2003A. Это 7-канальный коммутатор мощных нагрузок на основе транзисторов Дарлингтона (составных) с открытым коллектором.

Светодиоды вставлены в трехслойную фанеру, окрашенную в черный цвет. Корпус, как видим из ДСП. Поскольку красного светофильтра не нашел, то табло закрыл обычным стеклом.

Вот так получилось:

Рис.3. Часы с большим светодиодным дисплеем на микроконтроллере ATmega8

Рабочий режим:

Рис.4. Часы с большим светодиодным дисплеем на микроконтроллере ATmega8

Рис.5. Часы с большим светодиодным дисплеем на микроконтроллере ATmega8Рис.6. Часы с большим светодиодным дисплеем на микроконтроллере ATmega8

Часы и календарь отображаются на табло поочередно.

Видео работы и настройки часов-календаря:

Да, чуть не забыл, в начале каждого часа подается короткий сигнал через buzer со встроенным генератором (см. Рис.1).

Файлы к проекту:

[hidepost]Прошивка, Исходник[/hidepost]

Простые часы на микроконтроллере ATMega328p

Воспользовавшись длинными выходными наконец-то закончил очередную поделку, которую начал почти год назад. Хотя в этом ничего удивительного нет — электроника у меня «зимнее» хобби, когда лишний раз на улицу выходить не хочется.

Сам по себе проект ничего особенного собой не представляет — микроконтроллер Atmega328p и часы DS3231. Более-менее интересный момент только один — индикатор с общим анодом, но подключен к MAX7219, которая управляет индикаторами с общим катодом. Пришлось немного заморочиться с отображением цифр.

Хочется отметить (в первую очередь для себя, на будущее):

• Откомпилированный код занимает чуть больше 3Кб, так что вполне можно было использовать Atmega8. Не самая большая проблема, конечно
• Вот конкретно эти кнопки — ужасны. Использую их уже во второй поделке и плююсь. Срабатывания нечеткие, контакты ужасно дребезжат. На помойку.
• Вследствие этого попрыгал с устранением дребезга — это лучше делать аппаратно, нежели программно.
• Таймер DS3231 хороший, в одном корпусе с кварцем. Программируется очень просто. Один момент — в даташите прописано, что после каждого блока данных надо ждать ACK, но при этом оно зависает намертво. Зато прекрасно работает с NACK. Видимо, где-то глюк, но разбираться лень.
• Разъем Micro USB показался мне более удобным и надежным. В предыдущих часах Mini USB и он уже разболтался, еле держит. Хотя часы — не мобильный телефон. Каждый день их никто туда-сюда не дергает.
• Разъем программатора с шагом 1.27 мм тоже неплох в плане занимаемого места. Однако собственно разъем нужно подобрать какой-нибудь другой. Обычные pin head до одурения хлипкие.
• Фоторезистор и динамическое управление яркостью — это очень, очень хорошо. В результате часы нормально читаются и на солнце, и ночью.

Встроенный в микросхему часов таймер имеет на борту датчик температуры, который безбожно врет. Возможно, это просто дефект конкретной микросхемы. А так больше никаких сюрпризов не было.

Собранная схема жрет в пике порядка 0.05А. В темноте — еще меньше.

Исходники и схема лежат в моём репозитории на гитхаб.

ЧАСЫ ЭЛЕКТРОННЫЕ СВЕТОДИОДНЫЕ

Схема электронных LED часов бегущая строка

   Автор схемы уважаемый ОLED, прошивка тоже его. Часы индицируют текущее время, год, месяц и день недели а также температуру на улице и внутри дома бегущей строкой. Имеют 9 независимых будильников. Имеется возможность подстройки (коррекции) хода +- минуту в сутки, выбор скорости бега строки, смена яркости свечения светодиодов, в зависимости от времени суток.

   При пропадании электричества, часы питаются либо от ионистора (емкости 1 Фарад хватает на 4 суток хода), либо от батарейки. Кому что по душе, плата рассчитана на установку того и другого. Имеют очень удобное и понятное меню управления (все управления производится всего двумя кнопками). В часах использованы следующие детали (все детали в СМД корпусах):

 —
Сдвиговый регистр 74HC595

 —
Микросхема ULN2803 (восемь ключей Дарлингтона)

 —
Датчики температуры DS18B20 (устанавливаются по желанию)

 —
25 резисторов на 75 Ом (типономинала 0805)

 —
3 резистора 4.7кОм

 —
2 резистора 1.5 кОм

 —
1 резистор 3.6 кОм

 —
6 СМД конденсаторов емкостью 0.1 мкф

 —
1 конденсатор на 220 мкф

 —
Часовой кварц на частоту 32768 герц.

 —
Матрицы3 штуки марки 23088-АSR 60х60 мм — общий катод

 —
Бузер любой на 5 вольт.

Плата печатная электронных LED часов бегущая строка

   Если Вам не нужны датчики температуры, то их можно не устанавливать. Часы автоматически распознают подключение датчиков, и если один или оба датчика отсутствуют, то устройство просто перестаёт отображать температуру (если отсутствует один датчик, то не отображается температура на улице, если оба — то не отображается температура вообще).

Самодельный корпус для LED часов

   Для демонстрации работы часов приведено видео, оно не высокого качества, поскольку снималось фотоаппаратом, но уж какое есть. 

Видеоролик работы часов

   Собрано уже четыре экземпляра данных часов, дарю каждый на день рождения родственникам. И всем они очень понравились. Если вам тоже захотелось собрать эти часы и у вас возникли вопросы, милости прошу на наш форум. С уважением, Войтович Сергей (Сергей-78).

   Форум по обсуждению материала ЧАСЫ ЭЛЕКТРОННЫЕ СВЕТОДИОДНЫЕ

Многофункциональные цифровые часы на микроконтроллере Attmega8. Схема и описание

Данная статья описывает конструкцию цифровых часов на микроконтроллере Attmega8, которые снабжены секундомером, будильником, таймером обратного отсчета. В часах реализована функция отображения дня недели и даты с возможностью комбинированного отображения даты и времени. Имеется автоматическое переключение на летнее и зимнее время, а так же учет високосного года.

Дисплей построен на шести 7-сегментных светодиодных индикаторов с регулировкой яркости. Часы также оснащены резервным питанием от батарей.

Описание конструкции микроконтроллерных часов

Как уже было сказано выше, часы имеют шестизначный дисплей, состоящий из двух трехзначных дисплеев T-5631BUY-11, работающий в мультиплексном режиме. Аноды индикаторов сгруппированы по разрядам и переключаются с помощью транзисторов Т1…Т6.

Катоды сгруппированы в сегменты и питаются непосредственно от микроконтроллера IO1 Attmega8. Частота мультиплексирования составляет 100Гц.

Часы контролируется низкочастотным кварцевым резонатором X1 с частотой 32768 Гц. В результате активации бита CKOPT, разрешающего использование внутренних конденсаторов 36пф для кварца, отпадает необходимость в использовании внешних конденсаторов.

В случае возникновении проблем с запуском генератора, можно попробовать подключить 2 конденсатора по 22пф. Для еще большей точности часов можно вообще отключить внутренние конденсаторы (сбросить бит СKOPT) и оставить только внешние.

Пъезоизлучатель REP1 издает звуковой сигнал будильника и сигнализирует о завершении работы таймера. Во время звукового сигнала на выводе 16 (порт PB2) появляется лог.1. Этот сигнал можно использовать для управления какой-либо нагрузкой.

Управление часами производится тремя кнопками — минуты, часы и режим. Кнопки подключены через резисторы, которые защищают порты микроконтроллер Attmega8. Схема питается от источника 5 вольт (7805). Потребление тока в основном зависит от числа активных индикаторов, а так же от степени настройки яркости.

Блок питания 0…30 В / 3A

Набор для сборки регулируемого блока питания…

При максимальной яркости ток потребления доходит до 60 мА. Часы снабжены резервной батареей питания. Во время работы от батареи, часы переходят в экономичный режим, при котором дисплей выключен. Так же в этом режиме не активны и кнопки за исключением случая, когда необходимо отключить звуковой сигнал.

Напряжение резервного питания от 3 до 4,5 В. Это может быть одна батарея на 3В, три NiMH или NiCd по 1,2 В или один аккумулятор Li-Pol или Li-Ion (от 3,6 до 3,7 В). Ток потребления от 3В батареи составляет всего лишь 5…12мA. Время автономной работы часов в экономичном режиме от батареи 3В типа CR2032 со стандартной емкостью 200mAh теоретически должно хватить примерно на 2,5 — 3 лет.

Программное обеспечения для микроконтроллера находится в конце статьи. Биты конфигурации необходимо выставить следующим образом:

Управление часами

Часы управляются с помощью TL1-минута, час-TL2 и TL3-режим. Кнопки часы и минуты используются в режиме часов для назначения часов и минут. В других режимах они имеют различные функции. Кнопка режима переключает между различными режимами, которых в общей сложности 8:

В этом режиме на дисплее отображается текущее время в формате «ЧЧ.ММ.СС». Кнопка часов используется для установки часов. Кнопка минут для установки минут. При ее нажатии происходит сброс секунд.

Здесь Вы можете включать и выключать автоматический переход между летним и зимним временем и установить год. Данные следующего формата «AC ‘RR» (АС – автоматическое время, пробел, последние две цифры года).

Это режим позволяет организовать обратный отсчет от заданного значения до нуля. По истечении этого времени раздастся звуковой сигнал и светится светодиод LED1. Звуковой сигнал может быть остановлен нажатием кнопки Режим. Данные следующего формата «ЧЧ.ММ.СС». Максимально возможное значение составляет 99.59.59 (почти 100 часов).

В этом режиме, попеременно показывается:

1. текущее время в формате «ЧЧ.ММ.СС»
2. дата в формате «AA.DD.MM.» 

Каждый формат отображается в течение 1 секунды. В этом режиме используются кнопки Часов и Минут, для регулировки яркости дисплея (Часы-, Минуты+). Яркость изменяется логарифмически в 6 этапов: 1/1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 и 1/32-й. По умолчанию установлено 1/2

В этом режиме можно установить день недели — с понедельника по воскресенье (отображается как пн, вт, ср, чт, пт, сб, вс), включать будильник и выбирать его режим работы. Данные следующего формата «AA AL._» (день недели, пробел, AL., Настройка будильника).

Кнопка часов устанавливает день недели. Кнопка минут используется для включения/выключения звукового сигнала будильника и выбора режима его работы: «AL._» = будильник не активный, «AL.1″ = будильник сигналит 1 раз (затем автоматически переходит в положение»AL._»), «AL.5» = сигнал будильника только в будние дни (пн-пт, кроме сб-вс), «AL.7» = будильник звонит каждый день

Кнопка часов позволяет установить день месяца. Кнопка минут позволяет установить месяц.

Секундомер позволяет измерять время с точностью 0,1 сек. Максимальное время измерения составляет 9.59.59.9 (почти 10 часов). Данные следующего формата «H.MM.SS.X». Кнопка минут используется для запуска и остановки секундомера. Кнопка часов используется для сброса.

Этот режим используется для отображения и установить время будильника (ALARM). Данные следующего формата «HH.MM.AL». Кнопка Минуты устанавливает минуту будильника, кнопку Часы устанавливает час будильника.

Ниже приведена схема аналогичных часов, имеющие индикатор с общим катодом

Скачать прошивку с общим анодом (37,7 KiB, скачано: 1 378)

Скачать прошивку с общим катодом (29,9 KiB, скачано: 766)

http://danyk.cz

Часы на микроконтроллере AVR с DS1307. Самодельные наручные часы

Принципиальная схема электронных часов с будильником на микроконтроллере:

Как видно из схемы часов, является единственной микросхемой, используемой в данном устройстве. Для задания тактовой частоты используется кварцевый резонатор на 4 МГц. Для отображения времени использованы индикаторы красного цвета с общим анодом, каждый индикатор состоит из двух цифр с десятичными точками. В случае использования пьезоизлучателя, конденсатор С1 — 100мкФ можно не ставить.

Можно применить любые индикаторы с общим анодом, лишь бы каждая цифра имела собственный анод. Чтоб электронные часы были хорошо видны в темноте и с большой дистанции — старайтесь выбрать АЛС-ки чем покрупнее.

Индикация в часах осуществляется динамически. В данный конкретный момент времени отображается лишь одна цифра, что позволяет значительно снизить потребление тока. Аноды каждой цифры управляются микроконтроллером PIC16F628A. Сегменты всех четырех цифр соединены вместе и через токоограничивающие резисторы R1 … R8 подключены к выводам порта МК. Поскольку засвечивание индикатора происходит очень быстро, мерцание цифр становится незаметным.

Для настройки минут, часов и будильника — используются кнопки без фиксации. В качестве выхода для сигнала будильника используется вывод 10, а в качестве усилителя — каскад на транзисторах VT1,2. Звукоизлучателем является пьезоэлемент типа ЗП. Для улучшения громкости вместо него можно поставить небольшой динамик.

Питаются часы от стабилизированного источника напряжением 5В. Можно и от батареек. В часах реализовано 9 режимов индикации. Переход по режимам осуществляется кнопками «+» и «-«. Перед выводом на индикацию самих показаний, на индикаторы выводится короткая подсказка названия режима. Длительность вывода подсказки — одна секунда.

Кнопкой «Коррекция» часы — будильник переводятся в режим настроек. При этом кратковременная подсказка выводится на пол секунды, после чего корректируемое значение начинает мигать. Коррекция показаний осуществляется кнопками «+» и «-«. При длительном нажатии на кнопку, включается режим автоповтора, с заданной частотой. Все значения, кроме часов, минут и секунд, записываются в EEPROM и восстанавливаются после выключения — включении питания.

Если в течение нескольких секунд ни одна из кнопок не нажата, то электронные часы переходят в режим отображения времени. Нажатием на кнопку «Вкл/Выкл» включается или выключается будильник, это действие подтверждается коротким звуком. При включенном будильнике светится точка в младшем разряде индикатора. Думал куда бы пристроить часы на кухне, и решил вмонтировать их прямо в газовую плиту:) Материал прислал in_sane.

Обсудить статью ЭЛЕКТРОННЫЕ ЧАСЫ БУДИЛЬНИК

Часы со светодиодным семисегментным индикатором на микросхеме К145ИК1911

История этих часов появления на сайте немного иная, от других схем на сайте.

Обычный выходной, захожу на почту,роюсь, и на хожу наш читатель Федоренко Евгений, прислал схему часов,с описанием и со всеми фотографиями.

Кратко о схеме.Это схема электронных часов своими руками выполненная на микросхеме К145ИК1911 , и время выводится на семи сегментные светодиодные индикаторы.И так его статья.Смотрим все.

Схема часов:

Для увеличения снимка, его просто стоит увеличить нажатием.И сохранить компьютер.

Не так давно передо мной встала задача – либо купить новые часы, либо собрать новые самостоятельно. Требования к часам выдвигались простые – на дисплее должны отображаться часы и минуты, должен быть будильник, причём, в качестве устройства отображения должны использоваться светодиодные семисегментные индикаторы. Не хотелось нагромождать кучу логических микросхем, а с программированием контроллеров связываться не было желания. Выбор остановил на разработке советской электронной промышленности – микросхеме К145ИК1901 .

В магазине на тот момент её не оказалось, но был аналог, в 40 выводном корпусе – К145ИК1911. Наименование выводов данной микросхемы ничем не отличается от предыдущей, различие – в нумерации.

Минусом этих микросхем является то, что они работают только с вакуумными люминесцентными индикаторами. Для обеспечения стыковки со светодиодным индикатором потребовалось построить схему согласования на полупроводниковых ключах.

В качестве драйверов строк – J1-J7 можно применить транзисторы КТ3107 с буквенным индексом И, А, Б. Для драйверов выбора сегментов D1-D4 пойдут КТ3102И, либо КТ3117А, КТ660А, а также любые другие с максимальным напряжением коллектор-эмиттер не менее 35 В и током коллектора не менее 100 мА. Ток сегментов индикаторов регулируется резисторами в коллекторных цепях драйверов строк.

Для разделения разрядов часов и минут используется точка, мигающая с частотой 1 Гц.

Эта частота присутствует на выводе микросхемы Y4, после того, как начался отсчёт времени. В данной схеме также предусмотрена возможность отображения на дисплее вместо часов и минут – минут и секунд соответственно. Переход в данный режим осуществляется нажатием на кнопку «Сек.». Возврат к индикации времени часов и минут осуществляется после нажатия кнопки «Возврат». Данная микросхема обеспечивает возможность установки двух будильников одновременно, но в данной схеме второй будильник не используется за ненадобностью. В качестве звукоизлучателя использована пьезо-пищалка со встроенным генератором, с напряжением питания 12В. Сигнал включения будильника снимается с вывода Y5 микросхемы. Для обеспечения прерывистого звучания, сигнал модулируется частотой 1 Гц, используемой для индикации секундного ритма (точки). Для более подробного изучения функционала микросхемы К145ИК1901(11) можно обратиться к документации, которую в последнее время можно без труда найти в сети. Питание микросхемы должно осуществляться отрицательным напряжением -­27В±10%. Согласно проведённым экспериментам, микросхема сохраняет работоспособность даже при напряжении -19В, причём точность хода часов при этом ничуть не пострадала.

Схема часов приведена на рисунке выше. В схеме были применены чип-резисторы типоразмера 1206, что позволяет существенно уменьшить габариты устройства. В качестве семисегментных индикаторов подойдут любые, с общим анодом.

Ну вот кончилась статься на данный момент.Которая будет еще дорабатываться и пополняться.А я выражаю благодарность ее автору-Федоренко Евгений,по всем вопросам а так же дать его почту.Пишите на Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Совсем не давно появилась необходимость в доме заиметь часы, но только электронные , так как я не люблю стрелочные, потому что они тикают. У меня есть не малый опыт в пайке и вытравки схем. Порыскав по просторам Интернета и почитав некоторую литературу, я решил выбрать самую простую схему, так как мне не нужны часы с будильником.

Выбрал эту схему так как по ней легко

Приступим, так что же нам надо для того, чтобы сделать себе часы своими руками? Ну конечно руки, умение (даже не большое) чтения схем, паяльник и детали. Вот полный перечень того, что я использовал:

Кварц на 10 мГц – 1 шт, микроконтроллер ATtiny 2313, резисторы на 100 Ом – 8 шт., 3 шт. на 10 кОм, 2 конденсатора по 22 пФ, 4 транзистора, 2 кнопки, светодиодный индикатор 4 разрядный KEM-5641-ASR (RL-F5610SBAW/D15). Монтаж я выполнял на одностороннем текстолите.

Но в этой схеме есть недостаток : на выводы микроконтроллера (далее МК), которые отвечают за управление разрядами, поступает довольно таки приличная нагрузка. Ток в общей сумме намного превышается от максимального тока порта, но при динамической индикации МК не успевает перегреваться. Для того чтобы МК не вышел из строя, добавляем в цепи разрядов 100 Ом резисторы.

В этой схеме управление индикатора осуществляется по принципу динамической индикации, в соответствии с которой сегменты индикатора управляются сигналами с соответствующих выводов МК. Частота повторения этих сигналов более 25 Гц и из-за этого свечение цифр индикатора кажется непрерывным.

Электронные часы, выполненные по выше указанной схеме, могут только показывать время (часы и минуты), а секунды показывает точка между сегментами , которая мигает. Для управления режимом работы часов в их структуре предусмотрены кнопочные переключатели, которые управляют настройкой часов и минут. Питание данной схемы осуществляется от блока питания в 5В. При изготовлении печатной платы в схему был включен 5В стабилитрон.

Так как у меня имеется БП на 5В, я из схемы исключил стабилитрон.

Чтобы изготовить плату, выполнялось нанесение схемы с помощью утюга. То есть печатная схема распечатывалась на струйном принтере с использованием глянцевой бумаги, ее можно взять с современных глянцевых журналов. После вырезался текстолит нужных размеров. У меня размер получился 36*26 мм. Такой маленький размер из-за того, что все детали выбраны в SMD корпусе.

Вытравка платы осуществлялась с помощью хлорного железа (FeCl 3 ) . По времени вытравка заняла примерно час, так как ванночка с платной стояла на камине, высокая температура влияет на время вытравки, не используемой меди в плате. Но не стоит переусердствовать с температурой.

Пока шел процесс вытравки, дабы не ломать себе голову и не писать прошивку для работы часов, пошел на просторы Интернета и нашел под данную схему прошивку. Как прошивать МК, так же можно найти в Интернете. Мною был использован программатор, который прошивает только МК компании ATMEGA.

И вот наконец-то наша плата готова и мы можем приступить к пайке наших часов. Для пайки нужен паяльник на 25 Вт с тонким жалом для того, чтобы не спалить МК и другие детали. Пайку осуществляем осторожно и желательно с первого раза припаиваем все ножки МК, но только по отдельности. Для тех, кто не в теме знайте, что детали, выполненные в SMD корпусе, имеют на своих выводах олово, для быстрой пайки.

А вот так вот выглядит плата с припаянными деталями.

Привет, geektimes! В первой части статьи были рассмотрены принципы получения точного времени на самодельных часах. Пойдем дальше, и рассмотрим, как и на чем это время лучше выводить.

Сегментная индикация

Осторожно, траффик!

Плюсы: простота конструкции, хорошие углы обзора, невысокая цена.
Минус: количество отображаемой информации ограничено.
Конструкции индикаторов бывают двух видов, с общим катодом и общим анодом, внутри это выглядит примерно так (схема с сайта производителя).

Есть 1001 статья как подключить светодиод к микроконтроллеру, гугл в помощь. Сложности начинаются тогда, когда мы захотим сделать большие часы — ведь смотреть на мелкий индикатор не особо удобно. Тогда нам нужны такие индикаторы (фото с eBay):

Они питаются от 12В, и напрямую от микроконтроллера просто не заработают. Тут нам в помощь приходит микросхема CD4511 , как раз для этого предназначенная. Она не только преобразует данные с 4-битной линии в нужные цифры, но и содержит встроенный транзисторный ключ для подачи напряжения на индикатор. Таким образом, нам в схеме нужно будет иметь «силовое» напряжение в 9-12В, и отдельный понижающий преобразователь (например L7805) для питания «логики» схемы.

Матричные индикаторы

Продаются на eBay в виде одиночных модулей либо готовых блоков, например по 4 штуки. Управление ими весьма просто — на модулях уже распаяна микросхема MAX7219 , обеспечивающая их работу и подключение к микроконтроллеру с помощью всего лишь 5 проводов. Для Arduino есть много библиотек, желающие могут посмотреть код.
Плюсы: невысокая цена, хорошие углы обзора и яркость.
Минус: невысокое разрешение. Но для задачи вывода времени вполне достаточно.

ЖК-индикаторы

Графические дороже, однако позволяют выводить более разнообразную информацию (например график атмосферного давления). Текстовые дешевле, и с ними проще работать, они также позволяют выводить псевдографику — есть возможность загружать в дисплей пользовательские символы.

Работать с ЖК-индикатором из кода несложно, но есть определенный минус — индикатор требует много управляющих линий (от 7 до 12) от микроконтроллера, что неудобно. Поэтому китайцы придумали совместить ЖК-индикатор с i2c-контроллером, получилось в итоге очень удобно — для подключения достаточно всего 4х проводов (фото с eBay).

ЖК-индикаторы достаточно дешевые (если брать на еБее), крупные, их просто подключать, и можно выводить разнообразную информацию. Единственный минус это не очень большие углы обзора.

OLED-индикаторы

Газоразрядные индикаторы (ИН-14, ИН-18)

(фото с сайта nocrotec.com)

Схема их подключения несколько сложнее, т.к. эти индикаторы для зажигания используют напряжение в 170В. Преобразователь из 12В=>180В может быть сделан на микросхеме MAX771 . Для подачи напряжения на индикаторы используется советская микросхема К155ИД1 , которая специально для этого и была создана. Цена вопроса при самостоятельном изготовлении: около 500р за каждый индикатор и 100р за К155ИД1, все остальные детали, как писали в старых журналах, «дефицитными не являются». Основная сложность тут в том, что и ИН-хх, и К155ИД1, давно сняты с производства, и купить их можно разве что на радиорынках или в немногих специализированных магазинах.

Arduino

Под Arduino есть огромное количество разных библиотек (например для тех же ЖК-экранов, модулей реального времени), Arduino аппаратно совместима с различными дополнительными модулями.
Главный минус: сложность отладки (только через консоль последовательного порта) и довольно-таки слабый по современным меркам процессор (2КБайт RAM и 16МГц).
Главный плюс: можно сделать много чего, практически не заморачиваясь с пайкой, покупкой программатора и разводкой плат, модули достаточно соединить друг с другом.

32-разрядные процессоры STM

Здесь мы уже имеем полноценную отладку в полноценной IDE (из всех разных мне больше понравилась Coocox IDE), однако понадобится отдельный программатор-отладчик ST-LINK с разъемом JTAG (цена вопроса 20-40$ на eBay). Как вариант, можно купить отладочную плату STM32F4Discovery, на которой этот программатор уже встроен, и его можно использовать отдельно.

Raspberry PI

Это полноценный компьютер с Linux, гигабайтом RAM и 4х-ядерным процессором на борту. С краю платы выведена панель из 40 пинов, позволяющая подключать различную периферию (пины доступны из кода, например на Python, не говоря о C/C++), есть также стандартный USB в виде 4х разъемов (можно подключить WiFi). Так же есть стандартный HDMI.
Мощности платы хватит к примеру, не только чтобы выводить время, но и чтобы держать HTTP-сервер для настройки параметров через web-интерфейс, подгружать прогноз погоды через интернет, и так далее. В общем, простор для полета фантазии большой.

С Raspberry (и процессорами STM32) есть одна единственная сложность — ее пины используют 3-вольтовую логику, а большинство внешних устройств (например ЖК-экраны) работают «по старинке» от 5В. Можно конечно подключить и так, в принципе заработает, но это не совсем правильный метод, да и испортить плату за 50$ как-то жалко. Правильный способ — использовать «logic level converter», который на eBay стоит всего 1-2$.
Фото с eBay:

Теперь достаточно подключить наше устройство через такой модуль, и все параметры будут согласованы.

ESP8266

Изначально такие модули предназначались как WiFi-мост для обмена по serial-порту, однако энтузиастами было написано множество альтернативных прошивок, позволяющих работать с датчиками, i2c-устройствами, PWM и пр. Гипотетически вполне возможно получать время от NTP-сервера и выводить его по i2c на дисплей. Для тех кто хочет подключить много различной периферии, есть специальные платы NodeMCU с большим числом выводов, цена вопроса около 500р (разумеется на eBay):

Единственный минус — ESP8266 имеет очень мало памяти RAM (в зависимости от прошивки, от 1 до 32КБайт), но задача от этого становится даже интересней. Модули ESP8266 используют 3-вольтовую логику, так что вышеприведенный конвертор уровней тут также пригодится.

На этом вводный экскурс в самодельную электронику можно закончить, автор желает всем удачных экспериментов.

Часы выводят точное время, взятое из Интернета, и погоду которая обновляется с Яндекса, все это написано на Python, и вполне работает уже несколько месяцев. Параллельно на часах запущен FTP-сервер, что позволяет (вкупе с пробросом портов на роутере) обновить на них прошивку не только из дома, но и из любого места где есть Интернет. Как бонус, ресурсов Raspberry в принципе хватит и для подключения камеры и/или микрофона с возможностью удаленного наблюдения за квартирой, или для управлением различными модулями/реле/датчиками. Можно добавить всякие «плюшки», типа светодиодной индикации о пришедшей почте, и так далее.

PS: Почему eBay?
Как можно было видеть, для всех девайсов приводились цены или фото с ебея. Почему так? К сожалению, наши магазины часто живут по принципу «за 1$ купил, за 3$ продал, на эти 2 процента и живу». В качестве простого примера, Arduino Uno R3 стоит (на момент написания статьи) 3600р в Петербурге, и 350р на eBay с бесплатной доставкой из Китая. Разница действительно на порядок, безо всяких литературных преувеличений. Да, придется подождать месяц чтобы забрать посылку на почте, но такая разница в цене думаю, того стоит. Но впрочем, если кому-то надо прямо сейчас и срочно, то наверно и в местных магазинах есть выбор, тут каждый решает сам.

Светодиодные простые часы можно сделать на дешёвом контроллере PIC16F628A. Конечно, в магазинах полно различных электронных часов, но по функциям у них может или нехватать термометра, или будильника, или они не светятся в темноте. Да и вообще, иногда прото хочется что-то спаять сам, а не покупать готовое. Чтобы увеличить рисунок схемы — клац.

В предлагаемых часах есть календарь. В нём два варианта отображения даты — месяц цифрой или слогом, всё это настрайвается после ввода даты переключением дальше кнопкой S1 во время отображения нужного параметра, термометр. есть прошивки под разные датчики. Смотрите устройство внутри корпуса:

Все знают, что кварцевые резонаторы не идеальные по точности, и в течение нескольких недель набегает погрешность. Для борьбы с этим делом, в часах предусмотрена корекция хода, которая устанавливается параметрами SH и SL . Подробнее:

SH=42 и SL=40 — это вперёд на 5 минут в сутки;
SH=46 и SL=40 — это назад на 3 минуты в сутки;
SH=40 и SL=40 — это вперёд на 2 минуты в сутки;
SH=45 и SL=40 — это назад на 1 минуту в сутки;
SH=44 и SL=С0 — это вперёд на 1 минуту в сутки;
SH=45 и SL=00 — это корекция отключена.

Таким образом можно добится идеальной точности. Хотя придётся несколько раз погонять коррекцию, пока выставите идеально. А теперь наглядно показывается работа электронных часов:

температура 29градусов цельсия

В качестве индикаторов можно поставить или светодиодные циферные сборки, что указаны в самой схеме, или заменить их обычными круглыми сверхяркими светодиодами — тогда эти часы будут видны издалека и их можно вывешивать даже на улице.

Часы, будильник, термометр на ATmega8, DS1307, DS18B20

Более четырех лет назад я собрал простые часы на ATmega8. Все это время они исправно работали и приносили пользу, особенно в темнее время суток. Но мне показалось, что такой микроконтроллер, как ATmega8 может делать намного больше, чем просто подсчитывать колебания кварца и выводить их в виде времени.

Захотел, чтобы новые часы информировали не только о текущем времени, но и о температуре в помещении, где они находятся. Задался поиском подобных схем в интернете, отталкиваясь от уже имеющихся комплектующих, а именно: микроконтроллер ATmega8 и светодиодный индикатор с общим катодом. Отличное решение нашлось на этой странице, которое предоставил пользователь Soir, за что ему большая благодарность.

Схема часов не сложная, плюс, я сделал в ней некоторые упрощения. Что получилось, я привожу ниже. Оригинальная и упрощенная схема, разведенная в Proteus, имеется в АРХИВЕ. В данном архиве приведены также прошивки ATmega8, дающие разный функционал часам, пример выставления фьюзов, полная инструкция по настройке часов и их возможностях, а так же разведенная печатная плата в формате *.lay6. Печатная плата разводилась мной под уже имеющийся корпус. В архиве представлены прошивки для индикаторов с общим анодом и катодом.

Хочу признать, что часы получились отлично. В часах есть будильник (как разовый, так и по дням недели), термометр. Для регулировки освещения индикатора в дневное и ночное время, могут использоваться как предустановки в часах, так и специальный датчик (фоторезистор). Есть возможность коррекции времени, если оно отстает или спешит; цифровая коррекция отображения температуры с градацией 0,1ºС.

Большим плюсом является наличие сохранения настроек в энергонезависимой памяти микроконтроллера. Помимо этого, применение микросхемы DS1307, в паре, с батарейкой, делают часы абсолютно энергонезависимыми. Батарейка выполняет дежурное питание часов. Теперь, сколько бы поставка электричества у Вас не обрывалась, при ее возобновлении, часы буду идти, без каких-либо изменений и отклонений, даже останется заведенным будильник(и).

В эстетическом плане, данные часы, также хороши. Есть более десяти видов визуальных эффектов смены отображения времени и температуры. Кстати, эти эффекты можно выбирать самостоятельно или выставить их отображение в случайном порядке.

Часы + термометр — Два выходных дня

Установка показаний времени на электронных часах – занятие, не отнимающее много времени, но, тем не менее, хотелось бы обойтись без этой процедуры.  В поисках конструкции электронных часов, работающих по принципу «Включил и забыл», я обнаружил интернет-сайт, на котором автор опубликовал конструкцию электронных часов с синхронизацией времени при помощи спутниковой системы навигации (GPS) и повторил её, добавив уличный термометр. 

Рисунок 1 —  Внешний вид устройства

           Функции часов:

• счёт и отображение текущего времени;
• ежечасная синхронизация текущего времени с временем спутника;
• установка часового пояса;
• режим «Будильник»;
• режим «Секундомер».

Принцип работы часов

Основу устройства составляет микроконтроллер Atmega8-16PI, работающий под управлением программы, которая реализует все вышеупомянутые функции часов. Приёмником спутниковых сигналов является GPS модуль «NEO-6M» с выносной антенной. Четырёхразрядный светодиодный индикатор в основном режиме отображает текущее время, минуты и секунды в режиме секундомера, а при настройке — номер часового пояса, индикацию включения/выключения и время установки будильника.

Звуковой излучатель BF1 служит для подачи сигнала будильника, а светодиоды HL1 и HL2 показывают процесс поиска информации со спутника. Кнопки SB1-SB3 служат для установки часового пояса, включения режима «Секундомер» и установки времени срабатывания будильника.

Рисунок 2 — Принципиальная электрическая схема часов 

При подаче напряжения питания микроконтроллер Atmega8-16PI инициализирует GPS модуль «NEO-6M», который, в свою очередь, ожидает поступления с любого найденного спутника информационной строки, содержащей текущее время, соответствующее нулевому часовому поясу. Этот процесс сопровождается коротким звуковым сигналом и появлением бегущей «змейки» в разрядах индикатора. Для достоверности информационная строка принимается пять раз, после чего микроконтроллер запускает счётчик секунд, «змейка» исчезает и начинается отображение текущего времени.

Последующая синхронизация времени часов с временем спутника осуществляется каждый час и сопровождается кратковременным свечением светодиодов «SAT» и «GPS». Процесс синхронизации происходит в фоновом режиме и не влияет на ход часов. Если по каким-то причинам фоновая синхронизация времени не произошла, часы не остановятся, но точность показаний будет хуже.

Назначение кнопок управления

Кнопка «UTC«. Как уже упоминалось, при первичной синхронизации часы принимают время нулевого часового пояса. При нажатии этой кнопки на индикаторе отобразится «U — — -«, что значит переход в меню выбора часового пояса, а при отпускании — отобразится «U 3» (часовой пояс установленный по умолчанию). Далее, нажатием этой кнопки устанавливают необходимый часовой пояс в диапазоне минус 12 плюс 12. Установка часового пояса осуществляется «по кольцу», с шагом «+1».

Кнопка «Alarm clock» или «Будильник». При нажатии этой кнопки произойдёт переход в меню установки будильника, при этом на индикаторе отобразится «A-.—«. После отпускания, если будильник выключен, на индикаторе появятся прочерки, а если будильник был включен, то отобразится время его срабатывания. Чтобы полностью выключить или включить будильник, нужно нажать кнопку «UTC», находясь в меню установки будильника.

Последующие нажатия кнопки «Alarm clock» и нажатия кнопки «Sec» в меню установки будильника позволяют установить будильник на нужное время, часы и минуты, соответственно. Установка возможна только «вперёд. При достижении числа «24» в часах и «60» в минутах происходит сброс показаний в «0» часов и минут соответственно.

При срабатывании будильника звуковой сигнал можно отключить до следующего срабатывания, которое произойдёт через сутки, нажатием на любую из трёх кнопок. Выход из меню установки будильника происходит автоматически, через 5 секунд после последнего нажатия кнопки.

Кнопка «Sec» или «Секундомер». Нажатие данной кнопки переведёт часы в режим секундомера, при этом на индикаторе отобразится «C-.—«, а при отпускании кнопки — начнётся отсчёт секунд. Максимальное время — 23:59:57. При превышении этого значения произойдёт автоматический переход в режим часов. До одного часа в 1 и 2 разрядах отображаются минуты секундомера, а в 3 и 4 разрядах отображаются секунды, после часа — часы и минуты.

Выход из режима секундомера осуществляется нажатием на любую из трёх кнопок.

          Функции термометра:

• диапазон измерения температуры от — 55 до +125°C;
• точность измерения составляет ± 0,5°C в диапазоне от — 10 до +85°C и ± 2°C на остальных участках диапазона измерения температуры;
• проверка исправности линии связи термометра с датчиком;
• проверка контрольной суммы информации, принимаемой с датчика.

Принцип работы термометра

Основу термометра составляет микроконтроллер ATTINY2313, работающий под управлением программы, которая реализует все вышеупомянутые функции термометра. Датчиком температуры служит микросхема DS18B20. Значение измеряемой температуры выводится на трёхразрядный светодиодный индикатор.

Рисунок 3 — Принципиальная электрическая схема термометра

При подаче напряжения питания микроконтроллер ATTINY2313 в течении одной секунды тестирует индикатор, засвечивая все его сегменты, после чего переходит к проверке исправности датчика и линии связи с датчиком.

При обрыве или коротком замыкании линии связи на индикаторе отображаются прочерки «—«. Далее производится проверка контрольной суммы информации, принимаемой с датчика. При ошибке контрольной суммы (CRC) на индикаторе появится сообщение «crc».

Если все проверки завершены успешно, то микроконтроллер перейдёт к чтению информации с датчика температуры и отправит измеренное значение температуры на индикатор. В диапазоне измерения от — 9 до +99°C в третьем разряде отображается символ «°».

Каких либо органов управления термометр не имеет и в настройке не нуждается, Диод VD1 предназначен для защиты от переполюсовки напряжения питания.

Конструкция устройства и применяемые радиоэлементы

В связи с единственностью изготовления печатные платы для монтажа радиоэлементов не разрабатывались. Все радиоэлементы установлены на макетных платах и соединены между собою собственными выводами и отрезками провода типа МГТФ при помощи пайки.

Считаю, что разработка и изготовление печатных плат устройств категории «Для себя» — это лишняя трата времени. Платы установлены на эбонитовых стоечках на дно корпуса из органического стекла толщиной 5 мм и крепятся винтами М2.

Рисунок 4 — Макетная плата

Рисунок 5 — Вид со стороны монтажа

Рисунок 6 — Вид со стороны радиоэлементов

Рисунок 7 — Индикаторы

Рисунок 8 — Плата кнопок и модуля GPS

Рисунок 9 — Вид со стороны гнезда питания

Рисунок 10 — Модуль «NEO-6M»

Плата кнопок управления использована готовая от отслужившего свой век электронного оборудования. Микроконтроллеры Atmega8-16PI и ATTINY2313 установлены на панельки. Применены индикаторы красного свечения с общим анодом размером символа 0.56 » для часов и 0.36 » для термометра. GPS модуль «NEO-6M» необходимо приобретать с выносной антенной. Без внешней антенны приём информации со спутника не происходит, хотя, по утверждению разработчика часов, в модуле имеется внутренняя антенна. Звукоизлучатель BF1 со встроенным генератором, напряжение питания на устройство подаётся через гнездо типа micro USB, расположенное на отдельной покупной плате.

Все вышеупомянутые комплектующие радиоэлементы, макетные платы, плата с гнездом питания приобретены в интернет-магазине Aliexpress. Конкретных ссылок на товар не даю, ибо они не долговечны, да и цена у разных продавцов отличается. Остальные радиоэлементы, резисторы, конденсаторы, диоды, светодиоды, транзисторы, кварцевые резонаторы в пояснениях не нуждаются.

   Часы+термометр помещены в корпус склеенный из органического стекла толщиной 3 мм и выкрашенный чёрной нитроэмалью. Передняя часть корпуса изготовлена из органического стекла оранжевого цвета. Для уменьшения яркости индикаторов добавлен светофильтр, вырезанный из пластиковой бутылки.

Рисунок 11 — Готовое устройство

Рисунок 12 — Элементы корпуса

Рисунок 13 — Светофильтр из пивной бутылки

Рисунок 14 — Задняя стенка устройства

В качестве источника питания применено зарядное устройство от сотового телефона с выходным напряжением 5±0,5В. и выходным током 0,55А., снабжённое штеккером типа micro USB. Также в источник питания входит устройство защиты от превышения напряжения. При увеличении выходного напряжения зарядного устройства выше верхнего предела открывается транзистор VT1, в результате чего перегорает плавкий предохранитель FU1, обесточивая часы+термометр. Радиоэлементы платы защиты смонтированы на макетной плате и помещены во всем знакомую упаковку.

Рисунок 15 — Принципиальная электрическая схема устройства защиты

Рисунок 16 — Источник питания устройства

Рисунок 17 — Устройство защиты от превышения напряжения

Рисунок 18 — Ток потребления устройства

Рисунок 19 — Часы+термометр+источник питания

Датчик температуры — микросхема DS18B20, с подпаянным к её выводам трёхпроводным кабелем, помещена в стеклянную трубку, заполненную белым герметиком, после высыхания которого обеспечивается защита микросхемы от атмосферных осадков. Датчик закреплён при помощи магнита на отливе за окном. Другой конец кабеля снабжён трёхконтактным разъёмом типа TRS (jack) 3,5мм, который вставляется в соответствующее гнездо на задней стенке устройства.

Рисунок 20 — Расположение датчика температуры за окном

Рисунок 21 — Подключение датчика температуры

Рисунок 22 — Расположение устройства в комнате

Рисунок 23 — Расположение устройства в комнате

Наладка правильно собранных схем часов и термометра не потребовалась. Оба устройства заработали сразу после подачи напряжения питания. Были опасения, что в предполагаемом месте размещения в квартире (2 метра от оконного стекла и 0,5 метра в сторону) приём информации со спутника будет затруднён, но всё обошлось.

После подачи напряжения питания «змейка» на индикаторе наблюдалась всего несколько секунд, после чего часы перешли в режим отображения текущего времени, что и делают в течение последних восьми месяцев с высокой точностью и без моего вмешательства.

   Управляющая программа для микроконтроллера часов Atmega8-16PI

   Управляющая программа для микроконтроллера термометра ATTINY2313

   Резервные ссылки

   Atmega8-16PI

   ATTINY2313

   Индикаторы с общим анодом

DIY Digital Wristwatch — Zak’s Electronics Blog ~ *

Основным стимулом для этого проекта было увидеть, сколько аппаратного и программного обеспечения я могу втиснуть в устройство, похожее на наручные часы, размером не больше самого дисплея. Был выбран OLED-дисплей толщиной всего 1,5 мм и не требующий подсветки (каждый пиксель излучает свой собственный свет), но в основном потому, что они выглядят круто. Изначально у часов должен был быть дисплей 0,96 дюйма, но оказалось слишком сложно разместить под ним все, что я хотел.Увеличение размера до 1,3 дюйма было идеальным.

Схема наручных часов

ATmega328P использует свой внутренний генератор 8 МГц и работает на 2.5В от линейного регулятора. Его ток потребления составляет около 1,5 мА в активном состоянии и 100 нА в спящем режиме.

DS3231M RTC — это превосходный чип, размещенный в небольшом 8-выводном корпусе, который включает в себя встроенный резонатор MEMS с температурной компенсацией с точностью ± 5 ppm (± 2 минуты 40 секунд в год). Требовались только развязывающий конденсатор и несколько дополнительных подтягивающих резисторов. RTC подключен так, что вместо подачи питания на вывод VCC он подается на вывод Vbat, что снижает потребление тока с примерно 100 мкА до 2.5uA.
К сожалению, этот чип, кажется, очень трудно достать по разумной цене, если вы не в США. Пришлось получить свои в качестве образцов.

В цепи зарядки батареи используется Microchip MCP73832 вместе с некоторыми дополнительными компонентами для распределения нагрузки, при которых батарея может заряжаться без вмешательства в нее остальной части часов.

Вы могли заметить на схеме, что светодиоды напрямую подключены к микроконтроллеру без каких-либо резисторов. Внутренние полевые МОП-транзисторы микроконтроллера имеют сопротивление во включенном состоянии около 40 Ом, поэтому с сопротивлением 2.Напряжение питания 5 В и светодиоды с 2 В _f , около 12,5 мА проходит через светодиоды. Я бы хотел иметь синий светодиод, но падение напряжения для них обычно превышает 3 В, что потребовало бы дополнительных резисторов и полевого МОП-транзистора.

Поскольку микроконтроллер работает от 2,5 В, необходимо немного снизить напряжение батареи, чтобы получить показания АЦП. Это делается с помощью простого делителя напряжения. Однако с делителем напряжения, подключенным к батарее, через него будет постоянно протекать ток около 350 мкА, это огромная трата энергии.Был добавлен P-MOSFET (и некоторое преобразование уровня напряжения для него, о котором я забыл в первой версии, поэтому он всегда оставался включенным), поэтому делитель можно включать только при необходимости.

Используемый регулятор на 2,5 В — это Torex XC6206, выбранный в первую очередь из-за его крошечного тока покоя, составляющего всего 1 мкА.
Почему линейный регулятор, а не импульсный? Импульсные регуляторы, на которые я смотрел, имели КПД не менее 80% при нагрузке 2 мА, но этот КПД быстро упал до менее 50% при нагрузке 100 мкА.Поскольку устройства, подключенные к регулятору, потребляют 2–3 мкА в спящем режиме, импульсный стабилизатор работал бы очень плохо по сравнению с линейным регулятором. Эффективность линейного регулятора 2,5 В составляет 60% при входном 4,2 В до 83% при входном 3 В.

Нижняя сторона

Верхняя сторона, под дисплеем

Итак, в нашем распоряжении есть красивый OLED-дисплей и 32 Кбайт программного пространства. Разве мы не можем иметь больше, чем просто время и дату?

Много времени было потрачено на оптимизацию кода рендеринга, которая, короче говоря, включает в себя копирование растровых изображений из флэш-памяти в буфер кадра в ОЗУ и отправку буфера кадра через SPI на OLED.Конечным результатом была возможность поддерживать 100+ кадров в секунду почти во всех областях часов с 8-мегагерцовым AVR. Однако, поскольку анимация основана на кадрах, а не на времени, и для экономии энергии, частота кадров ограничена 60 кадрами в секунду.

Некоторые из основных анимированных вещей:

• ЭЛТ-анимация при входе и выходе из спящего режима (похожа на ЭЛТ-анимацию, которая есть в некоторых смартфонах Android).
• Основные временные числа имеют эффект тикера.
• Меню имеют анимацию прокрутки влево / вправо, и при выборе параметра текущее меню выпадает с экрана, а следующее выпадает.

• Установите до 10 сигналов тревоги.
  Количество сигналов тревоги ограничено только объемом доступной EEPROM.
• Каждый будильник имеет час, минуту и ​​дни недели, когда он должен быть активен.

Меню сигналов тревоги

Breakout

Автомобиль dodge

Фонарик
Включает все OLED-пиксели и светодиоды, а также имеет режим стробоскопа

Секундомер

#! / bin / sh

время = $ (дата +% s)
time = $ (($ time + 60 * 60 * 2)) # это для CEST
время = $ (printf% 08x $ время)

high = $ {time: 4: 4}
low = $ {time: 0: 4}

usbtool -P AVR-Clock control в устройстве поставщика 0x01 0x $ high 0x $ low