Сборка «Wise Clock 2» (будильник на базе Arduino с множеством дополнительных функций): 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:55

В этом руководстве показано, как собрать комплект для Wise Clock 2, проекта с открытым исходным кодом (аппаратное и программное обеспечение). Полный комплект Wise Clock 2 можно приобрести здесь. Таким образом, Wise Clock 2 может (с текущей версией программного обеспечения с открытым исходным кодом): - отображать текущее время и дату; - читать редактируемый пользователем файл с SD-карты и отображать его содержимое (обычно это цитаты, отсюда «мудрое» в названии); - обеспечить функциональность сигнализации; - обеспечить дистанционное (инфракрасное) управление. В комплект Wise Clock 2 входят: 1. плата микроконтроллера Duino644 (в виде готового к пайке комплекта); 2. светодиодный матричный дисплей 16x32 (красный); 3. Корпус (две акриловые пластины и необходимая фурнитура). Следующие шаги покажут, как собрать Wise Clock 2, в том числе: - как припаять плату Duino644; - как подключить дисплей; - как закрыть часы; - как заставить его работать (подготовить SD-карту, установить время и т. д.).

Шаг 1. Содержимое комплекта Duino644

Duino644 - это название платы микроконтроллера, используемой в Wise Clock 2. В комплект Duino644 входят следующие компоненты: - печатная плата с припаянным к ней гнездом для SD-карты; - микросхема ATmega644 и 40-контактный разъем для нее; - микросхема DS1307 (контроллер реального времени) в 8-контактном DIP корпусе и 8-контактное гнездо для нее; - микросхема EEPROM 24LC256 в 8-контактном DIP корпусе и 8-контактное гнездо для нее; - батарейка типа «таблетка» CR1220 и ее пластиковый держатель; - кристалл 16 МГц и два конденсатора по 22 пФ; - кристалл 32768 Гц; - микро-динамик; - микровыключатели прямоугольные (4 шт.); - разъем USB miniB-типа; - 2x8-контактные розетки (2 шт.); - синий светодиод высокой интенсивности в корпусе 1206; - розетка 40-контактная; - регулятор напряжения L78L33; - 2-контактный разъем питания JST и 2-контактный разъем питания JST с кабелями; - ИС ИК-приемника и 3-х контактный разъем для него; - 6-контактный прямоугольный штекер (для коннектора FTDI); - резисторы 10К (10 шт); - резисторы 4К7 (3 шт.); - резистор 75R; - разделительные конденсаторы 100 нФ (3 шт.); - 2x3-контактный штекер (для разъема ICSP). Убедившись, что все компоненты готовы, можно приступать к пайке.

Шаг 2: Пайка платы Duino644

Хотя Duino644 не рекомендуется в качестве начального комплекта, его относительно легко паять. Только два компонента требуют некоторого опыта пайки (а также хорошего зрения и твердой руки), потому что они монтируются на поверхность: один - это разъем USB miniB, довольно прочный пассивный компонент, который может выдерживать много тепла, а другой - это разъем USB miniB. 2-контактный синий светодиод в (одном из самых больших) SMD-корпусов. 1. (Фото 2.1) Начнем с разъема USB miniB. Расположите его так, чтобы 2 пластиковых выступа вошли в соответствующие отверстия на печатной плате, а разъем располагался ближе всего к плате. Сначала припаяйте четыре боковых «ушка», чтобы закрепить его на месте, затем продолжайте с 5 соединительными штырями. Используйте лупу, чтобы убедиться, что между ними не осталось паяных перемычек. Чтобы удалить возможные перемычки, используйте фитиль для распайки. Не торопитесь, это не (такой) термочувствительный компонент. 2. Далее мы припаяем на его место резистор сопротивлением 75 Ом (фиолетовый, зеленый, черный, золотой, коричневый), обозначенный R14. 3. Применим опыт пайки SMD коннектора к светодиоду. Ориентация этого компонента важна, поэтому его необходимо правильно расположить. Катод (отрицательная клемма) светодиода помечен зеленой точкой (здесь однозначно помогает лупа). На плате катод отмечен тремя точками. Расплавьте припой на катодной площадке, затем поместите катод светодиода на эту площадку и припаяйте существующей каплей. Затем припаяйте анодную площадку. 3. (Фото 2.2) На этом этапе мы выполняем первую проверку, чтобы убедиться, что плата получает питание от USB. Просто подключите USB-кабель, и светодиодный индикатор должен стать ярко-синим. У нас зажигание! 4. Далее припаяем резисторы. Начните с трех резисторов 4K7 (желтый, фиолетовый, черный, коричневый, коричневый): R5, R6, R7 (ориентация не важна). Затем поместите и припаяйте оставшиеся резисторы 10K (коричневый, черный, оранжевый, золотой): R1, R2, R3, R4, R8, R9, R10, R11, R12, R13. 5. (Фото 2.3) Затем поместите и припаяйте гнезда IC, начиная с большого 40-контактного и заканчивая двумя маленькими 8-контактными. Обратите внимание на то, чтобы расположить гнезда так, чтобы их выемки совпадали с выемками на шелкографии. Это позже поможет правильно вставить сами интегральные схемы. 6. Припаяйте два кристалла в местах, обозначенных «XTAL» и «Q2» соответственно (их ориентация не важна). 7. Припаяйте конденсаторы 22 пФ (оранжевого цвета) на свои места, помеченные C1 и C2 (ориентация не важна). 8. Припаяйте три развязывающих конденсатора по 100 нФ (синего цвета) на свои места, помеченные C3, C5, C8 (ориентация не важна). 9. Поместите и припаяйте пластмассовый держатель батарейки на отмеченном месте, затем вставьте монетную батарейку в держатель (положительный полюс к плате, отрицательный полюс вверх). 10. Вставьте и припаяйте два гнездовых разъема 2x8 в их отмеченных местах (нижние углы платы). Это разъемы для подключения к панели дисплея. 11. Припаяйте четыре микропереключателя (кнопки) в их отмеченных положениях: - три находятся в верхней части платы и используются функциями часов (установка будильника, доступ к меню и т. Д.); - один идет с левой стороны платы и является кнопкой сброса. 12. Припаяйте микродинамик в отмеченном месте в верхней части платы (ориентация не важна). 13. Припаяйте 3-контактный гнездовой разъем в верхнем левом углу платы (с маркировкой IR). Это гнездо для инфракрасного приемника. Вставьте ИК-приемник в гнездо лицевой стороной внутрь платы. Затем согните его выводы на 90 градусов, чтобы он был обращен вверх (по линии пульта ДУ телевизора). 14. Вставьте микросхему регулятора напряжения L78L33, следя за тем, чтобы ее ориентация совпадала с ориентацией на шелкографии. 15. Припаяйте 6-контактный прямоугольный штекерный разъем в месте, обозначенном FTDI. 16. (Фото 2.4) Вставьте интегральные схемы в соответствующие гнезда, обращая особое внимание на их ориентацию. У большого чипа ATmega644 выемка направлена к верхней части платы. Две другие маленькие микросхемы имеют выемки в нижней части платы. DS1307 должен быть вставлен в розетку рядом с батарейкой типа «таблетка». 24LC256 должен быть вставлен в гнездо ближе к нижнему краю платы, как отмечено. На этом этапе плата микроконтроллера Duino644 собрана и готова к тестированию (или использованию). Он должен выглядеть так, как на фото 2.5. Затем мы подключим дисплейную плату. Затем мы запрограммируем микросхему ATmega644 с последним скетчем Wise Clock через IDE Arduino.

Шаг 3. Подключите дисплей и установите часы

Вставьте только что отчеканенный Duino644 в заднюю часть панели дисплея (как на прилагаемой фотографии 3.1), убедившись, что два набора разъемов (штекерные разъемы на панели дисплея и разъемы-розетки на плате Duino644) подключены друг к другу. Слегка нажмите, пока разъемы не будут полностью вставлены, и убедитесь, что две платы параллельны. Это единственное крепление между двумя досками (нет креплений и шурупов), и оно будет защищено корпусом. Корпус состоит из двух пластин из оргстекла, расположенных между двумя платами (Duino644 и дисплей). Эти пластины удерживаются на месте с помощью привинченных проставок (а также винтов и гаек). Приступим к установке белых нейлоновых прокладок (стоек) с обеих сторон панели дисплея в четыре отверстия по углам. Более короткие прокладки идут перед дисплеем, более длинные вкручиваются с обратной стороны (как показано на фото 3.2). Обратите внимание на шайбы, используемые с короткими прокладками, они создают небольшое пространство между передней панелью из оргстекла и самим светодиодным дисплеем, поэтому они не соприкасаются. После затяжки прокладок установите и прикрутите переднюю пластину из оргстекла, затем переходите к задней пластине. Затяните все винты и гайки, когда корпус находится на горизонтальной поверхности (столе), чтобы убедиться, что он прочный и не скручен. После того, как мы подготовим SD-карту, мы должны быть готовы проверить часы.

Шаг 4: подготовьте SD-карту

Wise Clock 2 отображает цитаты, извлеченные из текстового файла, хранящегося на SD-карте (фото 4.1). Этот файл называется "quotes.txt" и является частью zip-файла, содержащего эскиз (скачать отсюда). Его также можно создать с нуля в виде текстового файла ASCII, чтобы включить любимые цитаты в желаемой последовательности. Единственное ограничение (в программе) - длина строки, которая не может превышать 150 символов. Строки разделяются CR / LF (возврат каретки / перевод строки или коды ASCII 13/10). SD-карта должна быть отформатирована как FAT (также известная как FAT16). Это можно сделать в Windows, выбрав «Форматировать» в проводнике, который отображает диалоговое окно, показанное на фото 4.2. Примечание. Максимальная емкость FAT16 составляет 2 ГБ. Еще один важный файл на SD-карте - «time.txt», необходимый для настройки часов. Файл «Time.txt» содержит такую строку: 12: 22: 45Z2009-11-14-6, которую необходимо изменить, чтобы отразить текущее время и дату. Когда часы включены (со вставленной SD-картой), время и дата, считанные из этой строки, будут установлены в часах реального времени как текущее время и дата, соответственно. После того, как часы будут (автоматически) установлены при включении питания, файл «time.txt» помечается как удаленный, так что при следующем включении часов файл не будет найден. Два файла, quotes.txt и time.txt, можно найти в zip-архиве, содержащем эскиз.

Шаг 5. Запрограммируйте Duino644 с помощью наброска "Wise Clock 2"

1. Загрузите эскиз Wise Clock из указанного места. 2. Добавьте библиотеки Sanguino в вашу среду разработки Arduino. (Duino644 - это разновидность Sanguino, если хотите. Он совместим с Sanguino и использует те же библиотеки, разработанные командой Sanguino для поддержки их собственной платы. И мы благодарим их.) 3. Запустите Arduino IDE и выберите «Sanguino» в качестве мишень (см. фото 5.1). 4. Откройте скетч Wise Clock в Arduino IDE и скомпилируйте его. 5. Используя кабель FTDI или переходник FTDI (подключенный между USB и 6-контактным разъемом FTDI на плате Duino644), загрузите скомпилированный скетч (см. Фото 5.2). Примечание. Вышеупомянутый код был протестирован и подтвержден для работы с Arduino IDE версии 17.

Шаг 6. Включите часы и наслаждайтесь

Теперь, когда часы собраны и запрограммированы, пришло время включить их с помощью USB-кабеля, желательно от USB-адаптера, такого как те, которые используются для подзарядки iPhone и других мобильных устройств (фото 2). Наслаждайся этим!