自制大數(shù)字鐘

ID:71235 · 發(fā)表于 2014-12-27 21:08

   今年是比較勤快的一年，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)塵封多年的想法，大數(shù)字鐘、數(shù)字收音機(jī)、衛(wèi)生間排風(fēng)扇控制器、家庭傳感器網(wǎng)絡(luò)，以及發(fā)光底座等制作，其中家庭傳感器網(wǎng)絡(luò)是最大的一個(gè)，從去年開(kāi)始，到現(xiàn)在基本完成，是基于Arduino的多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)。而大數(shù)字鐘差不多就是今年最后一個(gè)完成的了。這里從最后一個(gè)開(kāi)始逐一記錄今年的DIY活動(dòng)。

   大數(shù)字鐘其實(shí)是完成了主機(jī)板部分，外殼還沒(méi)開(kāi)始設(shè)計(jì)，但是已經(jīng)可以正常使用了。這個(gè)制作的想法去年已經(jīng)有了，今年中旬買(mǎi)了6個(gè)1.5寸共陰的數(shù)碼管，算是作為一個(gè)開(kāi)始。構(gòu)想如下：
   1、仍然打算自己制作PCB，不準(zhǔn)備去打板，鑒于手工狀態(tài)下只能做單面的，因此在電路上要下一番功夫，就是說(shuō)數(shù)碼管連線才用S形的走線方式，這樣才不至于出現(xiàn)大團(tuán)的交叉線，當(dāng)然程序上也要做一番改變了，碼表不再是用常用的軟件能生成了，只能自己一個(gè)一個(gè)的計(jì)算出來(lái)。
   2、貪圖點(diǎn)方便，用國(guó)產(chǎn)的TM1638數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)模塊，只需要3根數(shù)據(jù)線，能調(diào)整亮度，具有恒流功能，這個(gè)芯片早在前年就已經(jīng)買(mǎi)來(lái)，準(zhǔn)備用在鐘控收音機(jī)上了（現(xiàn)在變成了兩個(gè)項(xiàng)目）。不再需要在程序里不停掃描，也不需要接一堆三極管或者74LS593之類芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)了，線路上簡(jiǎn)單了很多。數(shù)碼管之所以用1.5寸的，因?yàn)榇蟪叽绲臄?shù)碼管筆劃都是多個(gè)LED串聯(lián)而成的，1.5寸的是2串，3.4伏電壓可以驅(qū)動(dòng)，再大就是3串4串了，驅(qū)動(dòng)電壓要高于5v，而我的電源是5V的，而且家用的1.5寸的也已經(jīng)夠大了。
   3、RTC芯片仍然采用DS1302，原因簡(jiǎn)單：家里還有好幾個(gè)這種芯片還沒(méi)消化完，雖然只值塊把錢(qián)，竟然也舍不得扔掉。
   4、主控用Mega8，原因跟DS1302相同，而且是DIP封裝的，盡管手里還有若干片貼片的M8。
   5、RTC后備電源用3.6V的鎳氫電池組，原因還是因?yàn)槭掷镉?個(gè)，買(mǎi)了多年一直沒(méi)用上。
   6、電源具有兩種接口，一種是MIN-USB接口，另一種是從太陽(yáng)能電池接入12V電源，降壓到5V，原本是可以用7805的，但是線性的穩(wěn)壓效率太低，發(fā)熱巨大，所以決定才用LM2596S-ADJ開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓芯片，原因還有一個(gè)，也是多年前買(mǎi)了好幾個(gè)，從來(lái)沒(méi)有用過(guò)～～。
   7、這條是跟其他數(shù)字鐘最不同的，就是上面還搭載了一個(gè)溫濕度計(jì)，而且是可以上傳到網(wǎng)絡(luò)上的，用SHT10采集數(shù)據(jù)，用24L01發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)主機(jī)，然后上傳到網(wǎng)絡(luò)，可以在遠(yuǎn)程查看溫濕度數(shù)據(jù)。因?yàn)橛玫搅?4L01，它還具有另外一個(gè)功能：可以從別的節(jié)點(diǎn)接收GPS校時(shí)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校時(shí)功能��！
   8、還有零碎的功能：可以隨環(huán)境光亮度，動(dòng)態(tài)調(diào)整數(shù)碼管亮度、可以用任意遙控器控制顯示內(nèi)容。

   2個(gè)多月前，用面包板驗(yàn)證了S形走線的可行性。

11月11日那天，正式啟動(dòng)了這項(xiàng)制作。用大的洞洞板搭建了數(shù)碼管部分的電路，主控M8、DS1302、SHT10及按鍵采用外接的開(kāi)發(fā)板模塊。在這套東西上完成了大部分程序的開(kāi)發(fā)。這里要說(shuō)的是24L01的SPI接口沒(méi)有才用硬件的接口，而是用的模擬SPI，之所以這樣做，是為了單面PCB的設(shè)計(jì)方便，不至于受困于固定的線路，而是可以根據(jù)走線要求，選擇合適的引腳來(lái)用。

在洞洞板上搭建電路后快一個(gè)月的時(shí)間，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)撓頭的問(wèn)題，就是DS1302經(jīng)常無(wú)故停振，盡管早就確認(rèn)是因?yàn)檫B接主控和DS1302板直接的連線過(guò)長(zhǎng)過(guò)亂，引起震蕩不穩(wěn)定，還是采取了很多方法，試圖解決這個(gè)問(wèn)題，但是最后還是失敗了。

本來(lái)打算就這樣亂糟糟的算了，反正離心目中的完美作品還差得遠(yuǎn)，12月1日，開(kāi)始設(shè)計(jì)PCB，板上的TM1638沒(méi)有直接焊接在板子上，而是用以前做的TM1638的貼片轉(zhuǎn)DIP板上安裝，這樣避免了用貼片的種種麻煩，畢竟這種芯片不像MCU，可以任意指定管腳功能。經(jīng)過(guò)幾天的修改，卻始終沒(méi)有把它變成PCB板的動(dòng)力，周末也就是12月6號(hào)，心血來(lái)潮，決定冒著沒(méi)有仔細(xì)核對(duì)線路而造成作品完全失敗的危險(xiǎn)，把PCB板做出來(lái)！

正面

反面

家里的激光打印機(jī)自從更換了墨盒后，打印線路圖一直很不給力，要么有污漬，要么線路被搞亂，這次做的板尺寸大大超過(guò)了以往的板子，所以竟然浪費(fèi)了10來(lái)張熱轉(zhuǎn)印紙，最后馬馬虎虎的成功了。本來(lái)一直有個(gè)困擾，自己腐蝕覆銅板的時(shí)候，無(wú)論做多小的板子，都得花上1個(gè)到2個(gè)小時(shí)的時(shí)間，讓人頭痛不已，今天決定采用水浴加熱的方法，以前也用過(guò)，只是溫度不高，怕碳膜脫落，這次把溫度提高了不少，竟然只花了半小時(shí)不到就腐蝕完成了，看來(lái)以前是太小心了！

         板子處理好后，檢查線路，補(bǔ)上斷點(diǎn)，鉆孔，裝插座，焊接，測(cè)試電源，插上芯片，一路順風(fēng)，這次沒(méi)有好好的校對(duì)線路，盡然做到了僅漏掉一根VCC線（早期的PCB上是有的，后來(lái)不知何故沒(méi)了），以及一個(gè)最后加上去的貼片熔絲因?yàn)槌叽鐩](méi)有好好檢查無(wú)法焊接上去，只好用線短接了，其他錯(cuò)誤一個(gè)沒(méi)有，即使有，也可以用軟件來(lái)彌補(bǔ)，比如為了走線方便，在PCB上5號(hào)和6號(hào)數(shù)碼管的COM端沒(méi)有按順序接到TM1638上，這點(diǎn)是可以通過(guò)軟件來(lái)修補(bǔ)的，不算問(wèn)題～～，整個(gè)板子只有一條跳線，干凈利索，在安裝TM1638模塊的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)PCB設(shè)計(jì)的兩排插座間距太大了，這真的要?dú)w咎于自己的粗心了，沒(méi)有仔細(xì)測(cè)量轉(zhuǎn)接板的尺寸，而是估計(jì)了一個(gè)就直接設(shè)計(jì)了，打印稿紙的時(shí)候竟也沒(méi)校對(duì)出來(lái)！

         12月7日，無(wú)法忍受掰開(kāi)TM1638轉(zhuǎn)接板引腳，強(qiáng)制按在插座上的別扭狀態(tài)，重新設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)接板，乘熱打鐵，又設(shè)計(jì)了按鍵/SHT10板，設(shè)計(jì)的時(shí)候腦海里想得是這個(gè)必須是用雙面板才能實(shí)現(xiàn)的，實(shí)際打印出圖紙的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)其實(shí)用單面板也是可以實(shí)現(xiàn)的！不過(guò)想想也算了，以前從沒(méi)做過(guò)雙面的，這次就當(dāng)是試驗(yàn)了，沒(méi)想到制作很成功，兩面孔只相差零點(diǎn)幾個(gè)毫米，基本重合，不爽之處也有，就是下面的引線插針應(yīng)該設(shè)計(jì)在背面的，我卻習(xí)慣成自然設(shè)計(jì)到了正面，不過(guò)這個(gè)也算是問(wèn)題～，板子左邊是3個(gè)按鍵，右邊是一個(gè)SHT10的位置。板子打磨好后，調(diào)試一次性成功！

這是基本完成的作品，整個(gè)做下來(lái)，消耗了好幾個(gè)積壓的芯片～～

至于外殼，可能要等下一次心血來(lái)潮了～～

ID:69240 · 發(fā)表于 2015-12-7 13:21

很棒，謝謝分享。。。整個(gè)過(guò)程，還有分析，棒棒

ID:171111 · 發(fā)表于 2017-5-1 18:29

謝謝樓主分享有程序嗎我也想做一個(gè)呢

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