Проекты : Часы, будильники, календари, таймеры


Тимофей Носов     6 февраля 2012 г.

Часы-будильник-термометр на светодиодных матрицах (матричные часы)

Конструктивно часы состоят из двух плат: управления и индикации. К плате управления подключаются кнопки управления, звуковой излучатель (динамик), разъем питания.

 

 

На плате индикации смонтированы 5 шт светодиодных матриц TA12-11EWA красного цвета свечения, которые образует поле светодиодов размерностью 25х7. На этом поле отображается текстовая и графическая информация. Автор реализовал вариант, в котором поочередно выводится значение времени и температуры. Анимация выглядит следующим образом: значение времени "выползает" сверху вниз, текущая температура "выбегает" справа налево.

 

 

Наличие матрицы светодиодов и реализация бегущей строки предполагает определенное включение и управление. Вывод данных может быть по строкам или по столбцам (для каждой матрицы). В нашем случае вывод данных построчный. Данные выводятся через сдвиговый регистр КР1533ИР8.

 

 

Автору удалось реализовать относительно простой рисунок печатной платы с использованием светодиодных матриц TA12-11EWA и КР1533ИР8. Рисунок платы монотонный и может легко мультиплицироваться до разумно-неограниченного числа матриц. Кроме этого, плата индикации по размерам сопоставима с размерами используемых светодиодных матриц, что позволяет сделать компактный корпус.

 

 

Плата управления собрана на 8-разрядном микроконтроллере PIC16F628A фирмы Microchip. Это наиболее популярный у радиолюбителей микроконтроллер, отличающийся широким распространением и низкой стоимостью.

 

Учет времени реализован на DS1307 – это часы реального времени с последовательным интерфейсом. Точность  часов  зависит  от  точности  кварцевого  резонатора  и  точности  соответствия  между ёмкостной  нагрузкой  схемы тактового  генератора  и  внутренней  ёмкостью  кварцевого  резонатора. Дополнительная погрешность будет вноситься дрейфом частоты кварцевого резонатора, происходящим из-за  температурных  перепадов.  Помехи  и  шум  внешней  схемы  могут  привести  к  убыстрению синхронизации.

 

Контроль температуры осуществляется микросхемой DS18B20 в корпусе TO-92. Широко распространенная микросхема цифрового термометра DS18B20 выпускается фирмой DALLAS, обеспечивает измерение температуры в диапазоне –55..+125°C с дискретностью 0,5°C.

 

Регистр сдвига с защелкой 74hc595 увеличивает число выходов для управления строками. 74hc595 представляет собой последовательный регистр сдвига с выходной блокировкой. Для управления этой микросхемой достаточно трёх сигнальных линий. Принцип работы микросхемы 74hc595 заключается в последовательной записи логических сигналов высокого и низкого уровней и одномоментному выводу записанных данных в параллельном коде.

 

Сигналы с 74hc595 подается на сборку транзисторов ULN2003. Это очень популярная и легко доступная микросхема, которая состоит из семи составных транзисторов (Дарлингтона). ULN2003 способна коммутировать до 500мА каждым из своих сборных транзисторов.

 

 

Платы индикации и управления соединены ленточным шлейфом. На плате управления ленточный шлейф закреплен клеем из термопистолета. Для подключения к плате индикации шлейф оконцован кабельным гнездом типа BLS. Плата индикации имеет ответную часть – вилку типа PLS.

 

 

Во время работы часов мигает двоеточие: разделитель часов и минут. Во время настройки будильника отображается статичная точка. Если часы останутся в режиме настройки будильника, то через несколько секунд они автоматически перейдут в режим отображения времени.

 

 

Кнопкой "часы/будильник" переключается режим работы. Кнопками "уменьшить" и "увеличить" меняется параметр времени (в зависимости от выбранного режима – для часов или для будильника). Во время срабатывания будильника прервать его звук можно нажатием на кнопку "часы/будильник".

 

 

Датчик температуры DS18B20 смонтирован непосредственно на плату управления. Для адекватности показаний температуры необходимо исключить тепловой контакт с микросхемным стабилизатором напряжения 7805 на 5 вольт. При входном напряжении питания в 7 вольт ток потребления часами составляет в среднем 200-210 мА и, в свою очередь, стабилизатором напряжения 7805 разогревается примерно до 60 градусов.

 

Использованы матрицы TA12-11EWA (свечение красного цвета), TA12-11YWA (менее яркое свечение желтого цвета) из утилизированных игровых автоматов.

 

Микросхемный стабилизатор 7805 заменим на КР142ЕН5А, КР142ЕН5Б. Составные ключи ULN2003 заменимы на ULN2004. Регистры сдвига КР1533ИР8 на 74hc164, SN74ALS164N. Микроконтроллер PIC16F628A можно запрограммировать с помощью программатора Extra-PIC.

 

Конструктивно на плате индикации светодиодные матрицы находятся со стороны компонентов, а сдвиговые регистры и сопротивления на стороне пайки (используется односторонняя печатная плата).

 

 

 

 

 

Отдельного внимания заслуживает выбор светодиодных матриц. Фирмой Kingbright выпускается широкая номенклатура светодиодных индикаторов. Светодиодные матрицы матрицы TA12-11 бывают следующих типов: TA12-11EWA (красный), TA12-11SRWA (красный супер яркий), TA12-11YWA (желтый), TA12-11GWA (зеленый). Каждый из этих вариантов различный по цвету и яркости может использоваться в конструкции.

 

Печатные платы под компоненты в отверстия изготовлены из односторонне фольгированного текстолита любым доступным способом, например, методом ЛУТ (лазерно-утюжная технология).

 

Для будильника может использоваться динамическая головка или звуковой излучатель (используется в системных блоках ПК).

 

 

При правильной сборке часы-будильник не требуют налаживания; необходимо лишь выставить текущее время и время срабатывания будильника. Предусмотрено условное отключение будильника. Если будильник выставить на 00:00, то он не сработает в это время.

 




 

 

 

 

Файлы:

Печатные платы

Прошивка

Исходник

Документация

 

 

Полезные ссылки:
Попробуй сделать печатную плату на кухне
Собери себе подходящий программатор
Узнай как прошить микроконтроллер прошивкой
Научись программировать и делать прошивки
Задай вопрос или найди ответ в форуме


Назад

Просмотров: 63677

 








 
 
 

В русском Интернете бестолку защищать свои права. Хотите использовать материалы - используйте,
но с письменного согласия авторов. В противном случае будут высланы соответствующие письма
в поисковые системы об ограничении индексации ваших сайтов. Не доводите до греха.