Цифровые часы из массива дерева: 11 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Как построить деревянные цифровые часы на базе atmega168 (arduino) со встроенным будильником и играми.

Впервые я подумал об этом, когда увидел светодиодные часы, покрытые деревянным шпоном. Понравился, когда увидел, пока не увидел цену. Тогда я решил построить свою собственную, я хотел, чтобы она строилась гораздо дешевле, из цельного дерева и играла в игры!

Шаг 1. Что вам нужно

Материалы: - 4 деревянные доски, 18 дюймов x 4 дюйма x 1 дюйм (я выбрал Maple) - 85 красных светодиодов - 85 зеленых светодиодов (опционально) - 1 4-16-контактный Demiltiplexer - 15 транзисторов NPN (например, 2N3904) - 1 Микроконтроллер ATMEGA168 (или Arduino) - 1 кристалл 20 МГц - 1 регулятор на 5 вольт - 2 конденсатора 220 мкФ (для выравнивания скачков мощности) - 1 старое карманное радио - 2 аудиоразъема 1/8 дюйма - 1 настенный адаптер постоянного тока 5-9 В - 1 (или больше) Старый игровой контроллер (-ы) - 4 винта по дереву 3-1 / 2 дюйма - Проволока с твердым сердечником (легче работать) - Припой - Клеевые стержни - Белый клей - Наждачная бумага Для игрового контроллера я использую джойстик Atari 2600 (или даже весло, если вы перепрограммируете), но он также совместим с системными контроллерами Sega Master, джойстиками Atari 7800 (теоретически) или даже с контроллерами Sega Genesis. - Пистолет для горячего клея - Торцовочная пила

Шаг 2: Подготовьте переднюю панель

Возьмите лучший кусок доски размером 1 "x4" x1-1 / 2 'и выберите лучшую сторону, которая будет перед часами.

Старайтесь избегать каких-либо сучков или видимых дефектов в древесине, потому что они значительно усложнят просверливание отверстий для светодиодов. Начните с распечатки шаблона, прикрепленного к этому шагу, в масштабе 1: 1. Приклейте его к обратной стороне передней панели так, чтобы хорошая сторона была обращена вниз, когда распечатка была обращена вверх. Возьмите переднюю доску и поместите ее шаблонной стороной вверх поверх самой плохо выглядящей доски. Затем положите это на сверлильный станок. Возьмите сверло немного больше, чем обычное сверло с плоским концом, и отрегулируйте ограничитель глубины так, чтобы его наконечник находился всего на 0,8-1 мм над нижней доской, чтобы он не проходил через переднюю доску. Я настоятельно рекомендую сначала использовать тестовую плату, чтобы проверить, работает ли она. Просверлите не менее 10 контрольных отверстий (они будут использованы позже!). Яркий свет должен светить сквозь кончик сверла. Просверлите по одному отверстию в каждом кружке на шаблоне, как показано на рисунке ниже.

Шаг 3: Завершите переднюю доску

Этот шаг очень сложный, его смысл в том, чтобы использовать насадку для хобби, чтобы сделать концы отверстия плоскими, чтобы свет проходил через него равномерно.

Начните с того, что вставьте коронку в сверлильный станок (не забудьте оставить более 1 дюйма из патрона). Из соображений безопасности, сверло не предназначено для использования и представляет опасность, так что будьте осторожны. Осторожно. Отрегулируйте ограничитель глубины так, чтобы сверло находилось чуть выше нижней доски, как на 3-м рисунке. Совместите сверло с испытательным отверстием и осторожно удерживайте в течение 1 секунды, а затем отпустите. Удерживайте его снова в течение 1 секунды, затем отпустите и выключите сверло. Сверло выключено, чтобы вы могли соскрести любые наросты с нижней части сверла. Если вы этого не сделаете, оно прожигает отверстие, вызывая обесцвечивание лица. Повторяйте это, пока не будете довольны результатом. сколько света проходит (см. изображения ниже для справки). Как только вы освоитесь с сверлением отверстий, переходите к последнему куску дерева и просверливайте каждое отверстие. Имейте в виду, что это требует терпения, не торопитесь и вы можете прожечь дыру и перезагрузить.

Шаг 4: Подготовьте средние доски

На этом этапе подготавливаются средние платы для размещения электроники.

Если вы напортачили на последнем этапе, дерево не потеряно, используйте его здесь! Для этого шага все, что вам нужно сделать, это вырезать отверстие в каждой из средних плат, немного больше размера светодиодной матрицы, чтобы все провода и электроника поместились внутрь. Я сделал это, высверлив оставшиеся опоры отказавшей передней панели и используя долото, чтобы очистить ее. Повторите это для любого количества досок, я использовал 2.

Шаг 5: Подготовьте заднюю доску

На этом этапе используйте прилагаемый шаблон, чтобы просверлить и вырезать отверстия для разъема DB9, используемого для контроллера, и аудиоразъемов 2 1/8 дюйма, используемых для питания и радио.

Чтобы вырезать порт контроллера, просверлите внутреннюю линию на шаблоне. Далее с помощью стамески вырежьте внешнюю часть шаблона глубиной 10 мм (будьте осторожны на этом этапе, он острый). Чтобы просверлить отверстия для домкратов 1/8 дюйма, начните с просверливания отверстия, достаточно большого для того, чтобы в него поместился конец аудиоразъема. Затем просверлите отверстие большего размера с внутренней стороны платы в пределах 3 мм от внешней поверхности. (это зависит от вашего разъема). Это позволяет концу разъема плотно сидеть в меньшем отверстии, а остальная часть спрятана за деревом. На этом этапе вам нужно будет подключить провода к портам питания, аудио и контроллера. порт контроллера, подключите провод от контакта 5 к проводу от контакта 6. Наконец, прикрепите все порты к задней панели с помощью горячего клея с внутренней стороны.

Шаг 6: припаяйте матрицу

На этом этапе поместите по одному светодиоду каждого типа в каждое отверстие, чтобы они встали на место. Если вы использовали 2 светодиода диаметром 5 мм, как я, то вам нужно будет расширить отверстия для светодиодов. Будьте осторожны при этом, сверло может намного легче поймать и потянуть доску вверх, высовывая отверстие.

Если вы использовали 2 светодиода, то, вставляя светодиоды в отверстия, поместите катоды в середину отверстия так, чтобы 2 плоские стороны встретились. Чтобы начать пайку, сначала согните все катоды (более короткие выводы) вниз так, чтобы они образовали 17 столбцов очень близко к плате, а затем спаяйте их вместе. Чтобы спаять аноды вместе, сначала согните все аноды одного цвета вверх, а затем согните их по горизонтали, чтобы получилось 5 рядов анодов для этого цвета. Согните выводы другого цвета анода вниз и затем горизонтально, чтобы они образовали еще 5 рядов анодов. Теперь спаяйте все ряды вместе, чтобы их всего было 10. Заключительная часть этого шага - припаять провода к рядам и столбцам для подключения электроники. Выбирая длину провода, проложите провод от ряда / столбца до места, где вы хотите разместить электронику, и добавьте еще 5-10 см для работы.

Шаг 7: начните сборку плат

Для этого шага вам понадобятся одна средняя доска, передняя и 2 «жертвенных» куска дерева (они будут заметно помяты).

Для начала возьмите белый клей и нанесите его на лицевую сторону средней доски, не бойтесь наносить слишком много, это лучше, чем слишком мало. Пальцем равномерно протрите клей по всей стороне и приклейте его на тыльную сторону передней доски (см. Рисунки для большей ясности). Чтобы сделать прочную связь, поместите по одному куску «жертвенной» древесины по обе стороны от уже склеенных частей и скрепите их вместе (обязательно выровняйте их быстро, потому что они быстро сохнут). Чтобы обеспечить наилучшее уплотнение, закрепите его всем, что у вас есть (см. Второй рисунок ниже), но будьте осторожны, чтобы не сломать дерево и не вылезти отверстия для светодиодов.

Шаг 8: запрограммируйте микроконтроллер

Этот шаг может показаться простым, но он может сбивать с толку, если он сделан неправильно. Я загрузил программу на atmega168 с помощью avrisp mk II, чтобы обойти загрузчик на большинстве микросхем, используемых с Arduino. Это потому, что я хотел мгновенный запуск, и это также дает больше места для программы (хотя и не много). Для этого есть хорошие ресурсы здесь, здесь и здесь, чтобы записать загрузчик. Вместо загрузчика просто используйте файл.hex, который находится в папке апплета в папке эскиза arduino (это тот, который я приложил к этому шагу и введению). Чтобы изменить какие-либо аспекты файла, я также включил все прокомментированного кода, просто нажмите «загрузить на борт» (вы получите сообщение об ошибке, если у вас нет подключенного arduino) для повторной компиляции, и файл.hex изменится на новый код. быть точно 20,0 МГц, поэтому его необходимо откалибровать, чтобы поддерживать точное время. Для этого просто измените в коде переменную oneMin, у меня 60116. Тактовая частота в настоящее время скомпилирована для работы на 20 МГц. Чтобы изменить это, вам нужно будет изменить некоторые числа в настройках arduino и файлах определения платы, как показано здесь.

Шаг 9: соберите электронику

Чтобы собрать электронику, следуйте прилагаемой схеме. Я приложил схему в формате BMP, два разных размера PDF и исходный файл.ms10, созданный в программе multisim компании National Instruments, для тех, кто желает ее использовать.

Катоды светодиодов подключаются к выходам мультиплексора, при этом левый столбец светодиодов является столбцом 0. Демультиплексор должен поглотить светодиоды по одному, например, тот, который указан в прилагаемой таблице данных. Аноды светодиодов присоединены к кластеру из 3 транзисторов. Таким образом, 1-й транзистор получает питание непосредственно от адаптера, подключенного к его штырьку коллектора, а соответствующий штырь анода (от микроконтроллера) подключен к затвору. Он также имеет эмиттер, идущий непосредственно к затвору 2-го транзистора, и с помощью резистора 1 кОм он подключается к затвору 3-го транзистора. Коллектор второго транзистора подсоединен к зеленому выводу (вывод 1 на Arduino), а его эмиттер подсоединен к зеленому (или самому высокому светодиодному индикатору) ряду. Затем коллектор третьего транзистора присоединяется к красному выводу (вывод 0 на Arduino), а его эмиттер присоединяется к соответствующему ряду светодиодов. Следует отметить, что я заказал ряды светодиодов от 0 вверху до 4 внизу. Питание радио подключено к контакту динамика (контакт 9 на Arduino), так что при срабатывании будильника он включается и автоматически настраивается на самую сильную станцию. Все контакты контроллера (аналоговые контакты 0-5) имеют подтягивающий резистор 200 кОм. контакты от 0 до 5 (за которыми следует соответствующий номер DB9) подключаются к контроллеру в следующем порядке: вверх (1), вниз (2), слева (3), справа (4), button1 (5 и 6), button2 (9, также необязательно). контакт 7 разъема DB9 - + 5В, контакт 8 - масса. См. Изображения для некоторых комментариев и указателей, но если что-то неясно, дайте мне знать в комментариях, и я сделаю все возможное, чтобы помочь. Для портов, рядов и столбцов светодиодов я предлагаю установить розетки, чтобы их можно было легко снять или поменять местами. Теперь прикрепите провод к светодиодам, питанию и контроллеру и проверьте. Прежде чем вставлять какие-либо микросхемы, убедитесь, что напряжение, которое они получают, соответствует 5 В, чтобы они не были повреждены.

Шаг 10: завершите работу часов

Для этого шага скрепите все доски вместе, затем с помощью шаблона, прикрепленного к этому шагу, просверлите пилотные отверстия для 4 шурупов по дереву (только до начала передней доски, поэтому приклеивается задняя). При желании можно утопить отверстия так, чтобы винты вошли заподлицо.

Теперь вставьте винты в отверстия. Последнее, что нужно сделать, это очистить края. Возьмите торцовочную пилу и обрежьте концы на равном расстоянии от винтов с обеих сторон, как в шаблоне (будьте очень осторожны на этом этапе, чтобы не проделать отверстие на пиле!). Теперь просто отшлифуйте любые неровные или неровные края (не лицевую часть), и все готово!

Шаг 11: Как пользоваться часами

Чтобы установить время, нажмите и удерживайте кнопку в течение 3 секунд, экран должен стать черным. Чтобы изменить мигающее число, нажимайте вверх и вниз. Для переключения между числами нажимайте влево и вправо. При переключении между числами вы перейдете к двоеточию, когда на двоеточии переключитесь между AM и PM, нажимая вверх и вниз, цвет изменится с красного на зеленый (AM и PM - это то, что вы хотите, чтобы они были). Нажмите кнопку еще раз, чтобы установить время. Для переключения между различными другими функциями нажмите кнопку 1. Также можно нажать кнопку 2 (не в контроллерах atari 2600) для включения и выключения радио. Чтобы вернуться к часам, нажмите и удерживайте кнопку 1 в любое время. Порядок функций программного обеспечения следующий: Будильник - устанавливается так же, как и часы. 1-D Pong - Все дело в времени, Воспроизведение путем нажатия вверх / вниз, чтобы выбрать количество игроков, и кнопку ввода 1 для подтверждения. Чтобы играть в кнопку 1 (для игрока 1) или кнопку 2 (для игрока 2), когда мяч приближается к вам, но не слишком рано или поздно, иначе вы промахнетесь. Лабиринт - Найдите выход, это лабиринт, но все ключи должны быть собраны, чтобы открыть выход. «Прыжок» - платформер, избегайте красных точек и не падайте, чтобы забраться как можно дальше. Если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь оставлять комментарии ! Дайте мне знать, что вы думаете.