Mạch đồng hồ nhị phân Led sử dụng arduino

Trong dự án này, chúng tôi sẽ tạo một Đồng hồ nhị phân LED bằng Arduino. Ở đây chúng tôi đã thiết kế một bảng mạch in (PCB) để thực hiện đồng hồ này. Để thiết kế bố cục PCB, chúng tôi đã sử dụng công cụ thiết kế PCB trực tuyến EasyEDA.

Các thành phần bắt buộc:

Arduino Nano
DS1307 RTC
Tinh thể 32,768Khz
Ô đồng xu 3v
Điện trở 1k, 10k
Nguồn cấp
Đèn LED

Sơ đồ mạch và giải thích:

Đây là dự án rất đơn giản, rẻ và thú vị cho người học. Trong Mạch đồng hồ nhị phân LED này, chúng tôi đã sử dụng Arduino Nano để điều khiển toàn bộ dự án như đọc thời gian từ RTC và hiển thị điều đó trên đèn LED. Một ô đồng xu 3.0v được kết nối với IC RTC để dự phòng. Tìm hiểu thêm về cách sử dụng DS1307 RTC với Arduino tại đây.

20 đèn LED được kết nối ở đây dưới dạng ma trận. Vì vậy, ở đây chúng ta có 6 cột và 4 hàng. 2 cột được sử dụng để hiển thị giờ, hai cột tiếp theo cho phút và bên cạnh các cột cho giây. Chúng tôi đã sử dụng bóng bán dẫn 6 PNP để kích hoạt đèn LED trong 6 cột. Người dùng có thể cấp nguồn cho toàn bộ mạch chỉ bằng 5v, ở đây chúng tôi đã sử dụng USB máy tính xách tay để cấp nguồn. Phần còn lại của các kết nối được hiển thị trong sơ đồ mạch.

Ngoài ra, hãy kiểm tra Mã Arduino và Video trình diễn đầy đủ ở cuối Bài viết này.

Cách tính và đọc thời gian trong đồng hồ nhị phân:

Như chúng ta đã quen thuộc với các số nhị phân không và một. Vì vậy, bằng cách sử dụng chúng, chúng tôi có thể hiển thị thời gian và chúng tôi có thể chuyển đổi thời gian nhị phân đó thành số thập phân. Bằng cách sử dụng số 8 4 2 1 (được viết ở phía bên phải của PCB), chúng ta có thể chuyển đổi từ nhị phân sang thập phân.

Giả sử chúng ta có một số nhị phân như:

1 0 1 0 vì vậy nó sẽ là 10 ở dạng thập phân. Khi chúng tôi chuyển đổi nhị phân sang thập phân, chúng tôi chỉ thêm những cái.

Ở đây từ phía MSB (Bit quan trọng nhất), chúng ta có 1 nghĩa là 8 và tiếp theo là 0 nghĩa là 0 và không được đưa vào. Tiếp theo lại là 1 nghĩa là 2 và cuối cùng là 0 nên cái cuối cùng cũng sẽ không được đưa vào.

Vì vậy, cuối cùng chúng tôi có

8 + 0 + 2 + 0 = 10

Về cơ bản, chúng ta có thể hiểu nó như thế này:

8x1 + 4x0 + 2x1 + 1x0 = 10

Bây giờ chúng ta có thể hiểu thời gian từ bức tranh:

Ở trên, chúng ta có thể thấy có 6 cột và 4 hàng. Trong đó, chúng ta có 2 nhóm cột HH cho Giờ, MM cho Phút và SS cho giây. Ở phía bên phải của PCB, chúng ta có thể thấy số hàng 1, 2, 4 và 8, những con số này được sử dụng để chuyển đổi số nhị phân sang số thập phân

Lưu ý rằng chúng tôi đang đọc các cột từ phía bên tay phải. Vì vậy, trước hết, hãy xem các cột HH, có hai cột thời gian. Trong cột thời gian đầu tiên, không có đèn led phát sáng có nghĩa là:

2x0 + 1x0 = 0

Ở cột tiếp theo, chúng ta có thể thấy có đèn led đơn đang phát sáng ở phương tiện 1 hàng. Vì vậy theo 8 4 2 1

8x0 + 4x0 + 2x0 + 1x1 = 1

Vì vậy, trong cột Giờ HH, chúng tôi có 01.

Trong cột đầu tiên của MM (phút), chúng ta có thể thấy có một đèn LED duy nhất đang phát sáng ở phương tiện 1 hàng

4 2 1 4x0 + 2x0 + 1x1 = 1

Ở cột thứ hai của MM, chúng ta có thể thấy có một led đơn đang phát sáng ở hàng số 8 nghĩa là

8 4 2 1 8x1 + 4x0 + 2x0 + 1x0 = 8

Vì vậy, chúng tôi có phút 18

Ở cột đầu tiên của SS (giây), chúng ta có thể thấy có một led đơn đang phát sáng ở hàng số 4 nghĩa là

4 2 1 4x1 + 2x0 + 1x0 = 4

Ở cột thứ hai của SS, chúng ta có thể thấy có hai đèn led phát sáng ở hàng số 1 và hàng số 4 nghĩa là

8 4 2 1 8x0 + 4x1 + 2x0 + 1x1 = 5

Vì vậy, chúng tôi có phút là 45

Vì vậy, cuối cùng chúng ta có thời gian là 01:18:45

HH MM SS 01 18 45

Toàn bộ mã Arduino và Video trình diễn được đưa ra ở cuối Bài viết này.

Thiết kế mạch và PCB sử dụng EasyEDA:

Để thiết kế Mạch đồng hồ nhị phân LED này, chúng tôi đã chọn công cụ EDA trực tuyến có tên EasyEDA. Trước đây tôi đã sử dụng EasyEDA nhiều lần và thấy nó rất thuận tiện khi sử dụng vì nó có một bộ sưu tập dấu chân tốt và mã nguồn mở của nó. Kiểm tra ở đây tất cả các dự án PCB của chúng tôi. Sau khi thiết kế PCB, chúng tôi có thể đặt hàng các mẫu PCB bằng dịch vụ chế tạo PCB chi phí thấp của họ. Họ cũng cung cấp dịch vụ tìm nguồn cung ứng linh kiện, nơi họ có một lượng lớn linh kiện điện tử và người dùng có thể đặt hàng các thành phần cần thiết của họ cùng với đơn đặt hàng PCB.

Trong khi thiết kế mạch và PCB của bạn, bạn cũng có thể công khai thiết kế mạch và PCB của mình để người dùng khác có thể sao chép hoặc chỉnh sửa chúng và có thể hưởng lợi từ đó, chúng tôi cũng đã công khai toàn bộ bố cục Mạch và PCB cho Đồng hồ nhị phân Arduino này, kiểm tra liên kết dưới đây:

easyeda.com/circuitdigest/BinaryClock-4a25419d21cc424c9989a8f6a4633f5e

Bạn có thể xem bất kỳ Layer nào (Top, Bottom, Topsilk, bottomsilk, v.v.) của PCB bằng cách chọn lớp tạo thành Cửa sổ 'Lớp'.

Bạn cũng có thể xem PCB, nó sẽ trông như thế nào sau khi chế tạo bằng cách sử dụng nút Photo View trong EasyEDA:

Tính toán và đặt hàng mẫu trực tuyến:

Sau khi hoàn thành thiết kế PCB Đồng hồ nhị phân Arduino này, bạn có thể đặt mua PCB thông qua JLCPCB.com. Để đặt mua PCB từ JLCPCB, bạn cần có Tệp Gerber. Để tải xuống các tệp Gerber của PCB của bạn, chỉ cần nhấp vào nút Đầu ra Chế tạo trong trang trình chỉnh sửa EasyEDA, sau đó tải xuống từ trang đặt hàng PCB của EasyEDA.

Bây giờ, hãy truy cập JLCPCB.com và nhấp vào nút Quote Now hoặc nút , sau đó bạn có thể chọn số lượng PCB bạn muốn đặt hàng, bao nhiêu lớp đồng bạn cần, độ dày PCB, trọng lượng đồng và thậm chí cả màu PCB, như ảnh chụp nhanh hiển thị bên dưới:

Sau khi bạn đã chọn tất cả các tùy chọn, hãy nhấp vào “Lưu vào giỏ hàng” và sau đó bạn sẽ được đưa đến trang nơi bạn có thể tải lên Tệp Gerber mà chúng tôi đã tải xuống từ EasyEDA. Tải lên tệp Gerber của bạn và nhấp vào “Lưu vào giỏ hàng”. Và cuối cùng nhấp vào Kiểm tra Bảo mật để hoàn tất đơn đặt hàng của bạn, sau đó bạn sẽ nhận được PCB của mình vài ngày sau đó. Họ đang chế tạo PCB với tỷ lệ rất thấp là $ 2. Thời gian xây dựng của họ cũng rất ít, là 48 giờ với thời gian giao hàng của DHL trong 3-5 ngày, về cơ bản bạn sẽ nhận được PCB của mình trong vòng một tuần kể từ khi đặt hàng.

Sau vài ngày đặt hàng PCB, tôi đã nhận được các mẫu PCB trong bao bì đẹp như trong hình dưới đây.

Và sau khi nhận được những mảnh này, tôi đã hàn tất cả các thành phần cần thiết qua PCB, đặt Arduino Nano được mã hóa và cấp nguồn cho nó với nguồn 5v để xem Đồng hồ nhị phân đang hoạt động.