Đồng hồ treo tường kỹ thuật số trên PCb sử dụng vi điều khiển avr atmega16 và ds3231 rtc

Mỗi đồng hồ kỹ thuật số đều có một viên pha lê bên trong để theo dõi thời gian. Tinh thể này không chỉ hiện diện trong đồng hồ mà còn có mặt trong tất cả các hệ thống thời gian thực tính toán. Tinh thể này tạo ra các xung đồng hồ, cần thiết để tính toán thời gian. Mặc dù có một số cách khác để lấy xung đồng hồ cho độ chính xác và tần số cao hơn, nhưng cách được ưu tiên nhất là sử dụng pha lê để theo dõi thời gian. Ở đây chúng ta sẽ sử dụng IC RTC DS3231 để xây dựng Đồng hồ treo tường kỹ thuật số dựa trên Atmega16. DS3231 RTC có một tinh thể chính xác cao bên trong nó, vì vậy không cần bộ tạo dao động Pha lê bên ngoài.

Trong Dự án Đồng hồ Kỹ thuật số này, mười màn hình 7 đoạn cực dương phổ biến 0,8 inch được sử dụng để hiển thị thời gian và ngày tháng. Ở đây, bảy màn hình phân đoạn được sử dụng để hiển thị giờ, phút, ngày, tháng và năm. Thiết kế PCB của chúng tôi cũng có các tùy chọn để hiển thị giây và nhiệt độ, có thể được hiển thị bằng cách thêm nhiều đơn vị hiển thị hơn.

Thành phần bắt buộc

1. Bộ vi điều khiển ATmega16 AVR
2. IC RTC DS3231
3. Màn hình hiển thị 7 đoạn cực dương chung 0,8 inch (màn hình hiển thị kích thước thông thường lớn hơn (0,56 inch)
4. Nút ấn
5. Ô nút 3v
6. Bộ điều chỉnh điện áp 7805
7. Tụ 1000uf
8. Buzzer (tùy chọn)
9. Bóng bán dẫn BC547 và BC557
10. Tụ điện 10uf
11. Điện trở 100 Ohm
12. Điện trở 1k
13. Điện trở 10k
14. Ban PCB
15. Dây nhảy
16. Burgstips
17. Bộ chuyển đổi nguồn điện

Người dùng cũng có thể sử dụng Atmega32, nó cần được cấu hình trong trình biên dịch trước khi tạo hex.

Sơ đồ mạch và giải thích

Có hai phần của Mạch đồng hồ treo tường kỹ thuật số này, một phần là phần hiển thị có 5 cặp 7 đoạn trên năm bảng PCB khác nhau và một phần khác được điều khiển Phần đơn vị chịu trách nhiệm tìm nạp thời gian từ chip RTC và gửi dữ liệu và thời gian đó đến Màn hình 7 đoạn. Vì chúng tôi đã sử dụng 10 màn hình bảy phân đoạn nên chúng tôi không thể kết nối mỗi màn hình với một cổng IO riêng biệt. Vì vậy, ở đây kỹ thuật ghép kênh được sử dụng để kết nối nhiều đoạn bảy bằng cách sử dụng ít chân hơn của vi điều khiển.

Các chân LED a, b, c, d, e, f, g, h của màn hình bảy đoạn được kết nối với PORTB của atmega16 song song. Ở đây chúng tôi đã sử dụng 10 màn hình bảy đoạn nên chúng tôi cần 10 chân điều khiển được kết nối tại PORTD, PORTA và PORTC.

RTC DS3231 có một tinh thể bên trong được kết nối với chân SDA và SCL của PORTC vì chip này hoạt động trên giao tiếp I2C. Phương thức giao diện của chip này giống như DS1307. Chúng tôi đã sử dụng DS1307 với Arduino, Raspberry Pi và 8051 MCU. Có thể sử dụng cùng một mã cho cả DS3231 và DS1307.

Hai điện trở kéo lên 10k được kết nối trên đường SDA và SCL. Một ô đồng xu 3v được sử dụng để cấp nguồn cho chip RTC để theo dõi thời gian ngay cả khi nguồn điện chính bị tắt. Bất cứ khi nào có điện trở lại, thời gian sẽ bắt đầu hiển thị trên màn hình bảy đoạn. Bây giờ chúng ta có một số nút ấn để thiết lập thời gian tại CỔNG A, quá trình hoàn chỉnh được giải thích trong video ở cuối. Một bộ điều chỉnh điện áp 5v được sử dụng để chuyển đổi điện áp đầu vào thành 5v. Tất cả các kết nối được hiển thị trong sơ đồ mạch bên dưới:

Đối với một bảng hiển thị, hai màn hình bảy đoạn và 2 đèn LED được sử dụng. Vì vậy, ở đây chúng tôi có năm bảng hiển thị khác nhau để hiển thị Thời gian theo Giờ và phút (HH-MM) và ngày tháng theo DD-MM-YY.

Thiết kế và chế tạo PCB cho Đồng hồ kỹ thuật số

Đối với dự án đồng hồ treo tường dựa trên Atmega16 này, chúng tôi đã thiết kế hai PCB. Một phần dành cho Control unit được sử dụng để điều khiển tất cả các hoạt động của dự án và phần thứ hai là để hiển thị ngày giờ trên bảy màn hình phân đoạn. Phần hiển thị chứa năm cặp màn hình 0,8 inch bảy phân đoạn. Vì vậy, bằng cách lắp ráp 5 mảnh chúng ta có Đồng hồ kỹ thuật số hoàn chỉnh. Để ghép các màn hình 7 đoạn, Đường dữ liệu của 5 PCB sẽ được kết nối với cùng một cổng của thiết bị điều khiển và đường điều khiển được kết nối với chân khác của thiết bị điều khiển.

Dưới đây là các chế độ xem trên và dưới của bố cục PCB của một Bảng hiển thị bao gồm hai màn hình bảy phân đoạn:

Dưới đây là chế độ xem trên và dưới của Bộ điều khiển PCB

Ở đây chúng tôi được đính kèm tệp Gerber cho cả hai bảng:

• Tệp Gerber cho đơn vị điều khiển dựa trên Atmega16
• Tệp Gerber cho bảng hiển thị bảy phân đoạn

Đặt hàng PCB bằng PCBGoGo

Có rất nhiều dịch vụ chế tạo PCB có sẵn trên mạng, nhưng khi tôi đã sử dụng PCBGoGo trước đây trong một trong những dự án khác của mình, tôi thấy nó rẻ và không phức tạp so với các nhà cung cấp khác.

Dưới đây là các bước để đặt mua PCB từ PCBGoGo:

Bước 1: Truy cập www.pcbgogo.com, đăng ký nếu đây là lần đầu tiên của bạn. Sau đó, trong tab PCB Prototype, nhập kích thước của PCB của bạn, số lớp và số lượng PCB bạn yêu cầu.

Bước 2: Tiến hành bằng cách nhấp vào nút Trích dẫn ngay . Bạn sẽ được đưa đến một trang nơi đặt một vài thông số bổ sung nếu cần thiết như vật liệu được sử dụng khoảng cách theo dõi, v.v. Nhưng hầu hết các giá trị mặc định sẽ hoạt động tốt. Điều duy nhất mà chúng ta phải xem xét ở đây là giá cả và thời gian. Như bạn có thể thấy Thời gian xây dựng chỉ là 2-3 ngày và nó chỉ tốn $ 5 cho PSB của chúng tôi. Sau đó, bạn có thể chọn một phương thức vận chuyển ưa thích dựa trên yêu cầu của bạn.

Bước 3: Bước cuối cùng bạn tải file Gerber lên và tiến hành thanh toán. Để đảm bảo quá trình diễn ra suôn sẻ, PCBGOGO xác minh xem tệp Gerber của bạn có hợp lệ hay không trước khi tiến hành thanh toán. Bằng cách này, bạn có thể chắc chắn rằng PCB của bạn được chế tạo thân thiện và sẽ đến tay bạn theo cam kết.

Bây giờ PCBGoGo sẽ mất một khoảng thời gian khoảng 10 phút đến 1 giờ để xem lại tệp Gerber của bạn. Sau khi hoàn thành việc xem xét, bạn có thể tiến hành thanh toán.

Lắp ráp PCB

Sau khi bo mạch được đặt hàng, nó đã đến tay tôi sau một vài ngày mặc dù chuyển phát nhanh trong một hộp được đóng gói cẩn thận được dán nhãn và giống như mọi khi chất lượng của PCB thật tuyệt vời. Tôi chia sẻ một vài hình ảnh của hội đồng dưới đây để bạn đánh giá.

Tôi bật que hàn của mình và bắt đầu lắp ráp Bo mạch. Vì Dấu chân, miếng đệm, vias và tấm lụa hoàn toàn có hình dạng và kích thước phù hợp nên tôi không gặp vấn đề gì khi lắp ráp bảng. Bo mạch đã sẵn sàng chỉ sau 10 phút kể từ khi mở hộp.

Một vài hình ảnh của bảng sau khi hàn được hiển thị dưới đây.

Kiểm tra đồng hồ kỹ thuật số

Mã hoàn chỉnh được đưa ra ở cuối hướng dẫn này, chỉ cần kết nối các PCB như được hiển thị trong sơ đồ mạch và tải mã lên Atmega16. Và bạn sẽ thấy ngày và giờ xuất hiện trên mười màn hình Bảy phân đoạn.

Ngày và giờ có thể được đặt bằng cách sử dụng bốn nút nhấn trên thiết bị điều khiển như được minh họa trong video dưới đây.