Digitális falióra a NYÁK-on, az AVR atmega16 és a DS3231 rtc mikrovezérlő segítségével

Minden digitális órában van egy kristály, hogy nyomon kövesse az időt. Ez a kristály nemcsak az órában van jelen, hanem minden számítástechnikai valós idejű rendszerben. Ez a kristály óraimpulzusokat generál, amelyekre az időzítés számításához van szükség. Bár van néhány más módszer az óraimpulzusok megszerzésére a nagyobb pontosság és frekvencia érdekében, de a legelőnyösebb módszer a kristály használata az idő követésére. Itt DS3231 RTC IC-t építünk egy Atmega16 alapú digitális fali órára. A DS3231 RTC-ben nagyon pontos kristály van, így nincs szükség külső Crystal oszcillátorra.

Ebben a digitális óraprojektben tíz közös, 0,8 hüvelykes 7-szegmenses anódos kijelzőt használnak az idő és a dátum megjelenítésére. Itt hét szegmenskijelzővel mutatják be az órát, percet, dátumot, hónapot és évet. NYÁK-kialakításunknak lehetősége van a másodpercek és a hőmérséklet megjelenítésére is, amelyek további kijelzőegységek hozzáadásával jeleníthetők meg.

Szükséges alkatrészek

1. ATmega16 AVR mikrovezérlő
2. DS3231 RTC IC
3. Közös anód 0,8 hüvelykes, hét szegmenses kijelző (nagyobb, mint közös méretű kijelző (0,56 hüvelyk)
4. Nyomógomb
5. Gombcella 3v
6. 7805 feszültségszabályozó
7. 1000uf kondenzátor
8. Zümmögő (opcionális)
9. BC547 és BC557 tranzisztorok
10. 10uf kondenzátor
11. 100 Ohm ellenállás
12. 1k ellenállás
13. 10k ellenállás
14. NYÁK-kártya
15. Jumper huzalok
16. Burgstips
17. Tápegység adapter

A felhasználó az Atmega32-et is használhatja, a hexa létrehozása előtt a fordítóban kell konfigurálni.

Áramkör diagram és magyarázat

Ennek a digitális fali óra áramkörnek két része van, az egyik egy kijelző rész, amely 5 pár 7 szegmensből áll, öt különböző NYÁK-alaplapon, egy másik pedig egy vezérelt egységrész, amely felelős az RTC chipről való idő lekéréséért, és az adatok és az idő elküldéséért 7 szegmenses kijelző. Mivel tíz hét szegmens kijelzőt használtunk, így nem tudunk minden egyes kijelzőt külön IO porttal összekötni. Tehát itt a multiplexelési technikát alkalmazzák több hét szegmens összekapcsolására, kevesebb mikrovezérlő csap segítségével.

A hét szegmenses kijelző a, b, c, d, e, f, g, h LED-csapjai párhuzamosan csatlakoznak az atmega16 PORTB-jához. Itt 10 hét szegmens kijelzőt használtunk, így 10 vezérlő csapra van szükségünk, amelyek a PORTD, PORTA és PORTC helyeken vannak összekötve.

A belső kristállyal rendelkező RTC DS3231 a PORTC SDA és SCL csatlakozójához csatlakozik, mivel ez a chip I2C kommunikáción működik. Ennek a chipnek az összekapcsolási módja megegyezik a DS1307-gyel. A DS1307-et használtuk Arduinóval, Raspberry Pi-vel és 8051 MCU-val. Ugyanaz a kód használható a DS3231 és a DS1307 esetén is.

Két 10k felhúzási ellenállás csatlakozik az SDA és az SCL vonalon. Az RTC chip áramellátására egy 3v-os érmecellát használnak, hogy nyomon követhessék az időt akkor is, ha a fő tápellátás ki van kapcsolva. Amikor az áram ismét visszatér, az idő hét szegmens kijelzőn kezd megjelenni. Most van néhány nyomógombunk az idő beállításához az A PORTnál, a teljes folyamatot a végén megadott videó magyarázza. 5 V-os feszültségszabályozót használnak a bemeneti feszültség 5 V-ra történő átalakítására. Az összes csatlakozást az alábbi kapcsolási rajz mutatja:

Egy kijelzőtáblához két hét szegmenses kijelzőt és 2 LED-et használnak. Tehát itt van öt különböző kijelzőtábla, amelyek az Időt Órában és percben (ÓÓ-HH), a dátumot pedig NN-HH-ÉÉ-ben jelenítik meg.

NYÁK tervezés és gyártás a digitális órához

Ehhez az Atmega16 alapú falióra projekthez két NYÁK-t terveztünk. Az egyik a Vezérlő egységre vonatkozik, amely a projekt összes műveletének vezérlésére szolgál, a második rész pedig az idő és a dátum megjelenítésére hét szegmens kijelzőn. A kijelző rész öt pár 0,8 hüvelykes, hét szegmenses kijelzőt tartalmaz. Tehát 5 darab összeszerelésével megkapjuk a teljes digitális órát. A 7-szegmenses multiplex kijelzőkhöz az 5 NYÁK adatvezetéke csatlakozik ugyanahhoz a vezérlőegység portjához, és a vezérlővezeték a vezérlőegység különböző tűihez csatlakozik.

Az alábbiakban egy, a hét hét szegmensből álló kijelző tábla elrendezésének felső és alsó nézete látható:

Az alábbiakban a vezérlőegység NYÁK-jainak felső és alsó nézete látható

Itt csatoltuk Gerber fájlt mindkét táblához:

• Gerber fájl az Atmega16 alapú vezérlőegységhez
• Gerber fájl a hét szegmenses kijelző táblához

A PCB megrendelése a PCBGoGo segítségével

Számos PCB-gyártási szolgáltatás érhető el online, de mivel korábban a PCBGoGo-t használtam az egyik másik projektemben, olcsónak és problémamentesnek találtam, összehasonlítva más gyártókkal.

Íme a PCB megrendelésének lépései a PCBGoGo-tól:

1. lépés: Keresse fel a www.pcbgogo.com oldalt, regisztráljon, ha ez az első alkalom. Ezután a NYÁK prototípus fülön adja meg a NYÁK méreteit, a rétegek számát és a szükséges NYÁK számát.

2. lépés: Folytassa az Idézés most gombra kattintva. Egy olyan oldalra kerül, ahol szükség esetén néhány további paramétert állíthat be, például a használt anyag sávközét stb. De többnyire az alapértelmezett értékek működnek jól. Az egyetlen dolog, amit itt figyelembe kell vennünk, az az ár és az idő. Amint láthatja, az építési idő csak 2-3 nap, és csak 5 dollárba kerül a PSB-nknek. Ezután kiválaszthatja a kívánt szállítási módot az igényei alapján.

3. lépés: Az utolsó lépés a Gerber fájl feltöltése és a fizetés folytatása. Annak érdekében, hogy a folyamat zökkenőmentes legyen, a fizetés folytatása előtt a PCBGOGO ellenőrzi, hogy Gerber fájlja érvényes-e. Így biztos lehet abban, hogy a NYÁK gyártásbarát, és elkötelezetten eljut hozzád.

A PCBGoGo körülbelül 10 perc és 1 óra közötti időt vesz igénybe a Gerber-fájl áttekintéséhez. Az ellenőrzés befejezése után folytathatja a fizetést.

A NYÁK összeállítása

A tábla megrendelése után néhány nap múlva eljutott hozzám, bár futár egy szépen címkézett, jól csomagolt dobozban, és mint mindig, a PCB minősége fantasztikus volt. Néhány képet megosztok az alábbi táblákról, hogy megítélhesse.

Bekapcsoltam a forrasztórudat, és elkezdtem összeszerelni a táblát. Mivel a lábnyomok, a betétek, az üvegcsék és a selyemképernyő tökéletesen megfelelő alakúak és méretűek, nem okozott gondot a tábla összeállítása. A tábla a doboz kibontásától számított 10 perc alatt készen állt.

Az alábbiakban néhány képet láthatunk a tábláról a forrasztás után.

A digitális óra tesztelése

A teljes kód a leírás végén található, csak csatlakoztassa a NYÁK-kat az áramköri ábra szerint, és töltse fel a kódot az Atmega16-ba. És a tíz Hét szegmens kijelzőjén megjelenik az idő és a dátum.

Az idő és a dátum a vezérlőegység négy nyomógombjával állítható be, amint azt az alábbi videó bemutatja.