"Wise Clock 2" (Arduino-gebaseerde wekker met veel extra functies) in elkaar zetten: 6 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:20

Deze tutorial laat zien hoe je de kit monteert voor Wise Clock 2, een open source (hardware en software) project. Een complete Wise Clock 2 kit kan hier worden gekocht. Samengevat is dit wat Wise Clock 2 kan doen (met de huidige open source software release): - de huidige tijd en datum weergeven; - een door de gebruiker bewerkbaar bestand van de SD-kaart lezen en de inhoud ervan weergeven (meestal citaten, vandaar de "wijsheid" in de naam); - alarmfunctionaliteit bieden; - op afstand (infrarood) bestuurbaarheid bieden. De Wise Clock 2-kit bevat het volgende: 1. het Duino644-microcontrollerbord (als een soldeerklare kit); 2. het 16x32 (rode) LED-matrixdisplay; 3. de behuizing (twee acrylplaten en de benodigde hardware). De volgende stappen laten zien hoe Wise Clock 2 moet worden gebouwd, inclusief: - hoe het Duino644-bord moet worden gesoldeerd; - hoe het beeldscherm aan te sluiten; - hoe de klok in te pakken; - hoe het functioneel te krijgen (SD-kaart voorbereiden, tijd instellen, enz.).

Stap 1: Inhoud van Duino644-kit

Duino644 is de naam van het microcontrollerbord dat wordt gebruikt in Wise Clock 2. De Duino644-kit bevat de volgende componenten: - PCB met de SD-kaartaansluiting erop gesoldeerd; - ATmega644-chip en 40-pins aansluiting ervoor; - DS1307-chip (realtime controller) in 8-pins DIP-pakket, en een 8-pins socket daarvoor; - 24LC256 EEPROM-chip in 8-pins DIP-pakket, en een 8-pins aansluiting ervoor; - CR1220 kleine knoopcelbatterij en de plastic houder; - 16MHz kristal en twee 22pF condensatoren; - 32768Hz kristal; - microluidspreker; - haakse microschakelaars (4 stuks); - USB miniB-type connector; - 2x8-pins vrouwelijke headers (2 stuks); - hoge intensiteit blauwe LED in 1206 verpakking; - 40-pins vrouwelijke kop; - L78L33 spanningsregelaar; - JST 2-pins voedingsconnector en JST 2-pins voedingsaansluiting met kabels; - infrarood ontvanger IC en 3-pins aansluiting ervoor; - 6-pins haakse mannelijke header (voor FTDI-connector); - 10K weerstanden (10 stuks); - 4K7 weerstanden (3 stuks); - 75R weerstand; - 100nF ontkoppelcondensatoren (3 stuks); - 2x3-pins mannelijke header (voor ICSP-connector). Nadat we hebben gecontroleerd of we alle componenten gereed hebben, kunnen we overgaan tot het solderen.

Stap 2: Duino644-bord solderen

Hoewel het niet wordt aanbevolen als een startpakket, moet Duino644 relatief eenvoudig te solderen zijn. Slechts twee componenten vereisen enige eerdere soldeerervaring (en goede ogen en vaste hand) omdat ze op het oppervlak worden gemonteerd: de ene is de USB miniB-connector, een behoorlijk stevige passieve component, die veel warmte kan opnemen, en de andere is de 2-terminal blauwe LED, in (een van de) grootste SMD-verpakking. 1. (Foto 2.1) Laten we beginnen met de USB miniB-connector. Plaats het zo dat de 2 plastic bultjes in hun respectievelijke gaten in de PCB gaan en de connector het dichtst bij het bord zit. Soldeer eerst de vier laterale "oren" om het op zijn plaats te bevestigen, ga dan verder met de 5 verbindingspinnen. Gebruik een vergrootglas om ervoor te zorgen dat er geen soldeerbruggen tussen blijven. Gebruik een desoldeerlont om de mogelijke bruggen te verwijderen. Neem er de tijd voor, dit is niet (zo'n) temperatuurgevoelig onderdeel. 2. Vervolgens solderen we de 75 ohm (paars, groen, zwart, goud, bruin) weerstand op zijn plaats, gemarkeerd met R14. 3. Laten we de ervaring die is opgedaan met het solderen van de SMD-connector toepassen op de LED. Oriëntatie van dit onderdeel is belangrijk, dus het moet correct worden geplaatst. De kathode (negatieve pool) van de LED is gemarkeerd met een groene stip (vergrootglas helpt hier zeker). Op de print is de kathode gemarkeerd met 3 stippen. Smelt wat soldeer op het kathodekussen, plaats dan de kathode van de LED over dat kussentje en soldeer met de bestaande klodder. Soldeer vervolgens het anodekussen. 3. (Foto 2.2) Op dit punt voeren we een eerste controle uit, om er zeker van te zijn dat het bord stroom krijgt van USB. Sluit gewoon de USB-kabel aan en de LED moet helderblauw worden. We hebben ontsteking! 4. Vervolgens zullen we de weerstanden solderen. Begin met de drie 4K7-weerstanden (geel, paars, zwart, bruin, bruin): R5, R6, R7 (oriëntatie is niet belangrijk). Plaats en soldeer vervolgens de resterende 10K-weerstanden (bruin, zwart, oranje, goud): R1, R2, R3, R4, R8, R9, R10, R11, R12, R13. 5. (Foto 2.3) Plaats en soldeer vervolgens de IC-voetjes, te beginnen met de grote 40-pins en verder met de 2 kleine 8-pins. Let erop dat u de bussen zo plaatst dat hun inkepingen overeenkomen met die in de zeefdruk. Dit zal later helpen om de geïntegreerde schakelingen zelf correct in te voegen. 6. Soldeer de twee kristallen op de plaatsen die respectievelijk met "XTAL" en "Q2" zijn gemarkeerd (de oriëntatie is niet belangrijk). 7. Soldeer de 22pF condensatoren (oranje gekleurd) op hun plaatsen, gemarkeerd met C1 en C2 (oriëntatie niet belangrijk). 8. Soldeer de drie ontkoppelende 100nF condensatoren (blauw gekleurd) op hun plaatsen, gemarkeerd met C3, C5, C8 (oriëntatie niet belangrijk). 9. Plaats en soldeer de plastic batterijhouder in de gemarkeerde positie, plaats vervolgens de knoopbatterij in de houder (pluspool naar het bord gericht, negatief naar boven). 10. Plaats en soldeer de twee 2x8 vrouwelijke headers in hun gemarkeerde posities (onderste hoeken van het bord). Dit zijn de aansluitingen naar het displaypaneel. 11. Soldeer de vier microschakelaars (drukknoppen) op hun gemarkeerde posities: - drie gaan op het bovenste deel van het bord en worden gebruikt door de klokfunctie (alarm instellen, menu's openen enz.); - een gaat aan de linkerkant van het bord en is de resetknop. 12. Soldeer de microspeaker op de gemarkeerde plaats, aan de bovenkant van het bord (oriëntatie is niet belangrijk). 13. Soldeer de 3-pins vrouwelijke header in de linkerbovenhoek van het bord (gemarkeerd met IR). Dit is de aansluiting voor de infraroodontvanger. Steek de IR-ontvanger in de aansluiting, naar de binnenkant van het bord gericht. Buig vervolgens de aansluitingen 90 graden, zodat deze naar boven gericht is (in de lijn van de afstandsbediening van de tv). 14. Plaats de L78L33 spanningsregelaarchip en let erop dat de oriëntatie overeenkomt met die op de zeefdruk. 15. Soldeer de 6-pins haakse mannelijke header op de plaats gemarkeerd met FTDI. 16. (Foto 2.4) Plaats de geïntegreerde schakelingen in hun respectievelijke sockets, met speciale aandacht voor hun oriëntatie. De grote ATmega644-chip heeft de inkeping naar de bovenkant van het bord gericht. De andere twee kleine chips hebben de inkepingen naar de onderkant van het bord. DS1307 moet in de aansluiting dichtbij de knoopbatterij worden geplaatst. 24LC256 moet in de houder worden geplaatst, dicht bij de onderkant van het bord, zoals aangegeven. Op dit punt is het Duino644-microcontrollerbord geassembleerd en klaar om te testen (of te gebruiken). Het moet eruit zien als op foto 2.5. Vervolgens zullen we het displaybord aansluiten. Vervolgens zullen we de ATmega644-chip programmeren met de nieuwste Wise Clock-schets, via de Arduino IDE.

Stap 3: Sluit het display aan en omhul de klok

Steek de vers geslagen Duino644 in de achterkant van het displaypaneel (zoals in de bijgevoegde foto 3.1), en zorg ervoor dat de twee sets connectoren (mannelijke headers op het displaypaneel en vrouwelijke headers op het Duino644-bord) op elkaar aansluiten. Druk voorzichtig totdat de connectoren volledig zijn aangesloten en zorg ervoor dat de twee kaarten parallel zijn. Dit is de enige bevestiging tussen de twee planken (er zijn geen bevestigingsmiddelen of schroeven) en wordt beschermd door de behuizing. De behuizing bestaat uit twee platen van plexiglas die de twee platen (Duino644 en het display) als een sandwich omsluiten. Deze platen worden op hun plaats gehouden met aan elkaar geschroefde afstandhouders (en schroeven en moeren). Laten we doorgaan met het bevestigen van de witte nylon afstandhouders (afstandhouders) aan beide zijden van het beeldschermpaneel, in de vier gaten in de hoeken. De kortere afstandhouders gaan voor het display, de langere worden aan de achterkant vastgeschroefd (zoals te zien op foto 3.2). Let op de ringen die worden gebruikt met de korte afstandhouders, ze creëren een kleine ruimte tussen het voorste plexiglaspaneel en het LED-display zelf, zodat ze elkaar niet raken. Nadat de afstandhouders zijn vastgedraaid, plaatst en schroeft u de voorste plexiglasplaat vast en gaat u verder met de achterplaat. Draai alle schroeven en moeren vast terwijl de behuizing op een horizontaal oppervlak (bureau) staat, om er zeker van te zijn dat de montage stevig is en er geen torsie is. Nadat we de SD-kaart hebben voorbereid, moeten we klaar zijn om de klok te testen.

Stap 4: Bereid de SD-kaart voor

Wise Clock 2 toont citaten die zijn opgehaald uit een tekstbestand dat is opgeslagen op de SD-kaart (foto 4.1). De naam van dit bestand is "quotes.txt" en maakt deel uit van het zipbestand met de schets (download hier). Het kan ook helemaal opnieuw worden gemaakt, als een ASCII-tekstbestand, om iemands favoriete citaten in de gewenste volgorde op te nemen. De enige beperking (in de software) is de lengte van de regel, die niet langer mag zijn dan 150 tekens. Regels worden gescheiden met CR/LF (carriage return/line feed, of ASCII-codes 13/10). De SD-kaart moet worden geformatteerd als FAT (ook bekend als FAT16). Dit kan in Windows worden gedaan door "Formatteren" te selecteren in Verkenner, die het dialoogvenster toont dat wordt weergegeven in foto 4.2. Let op: De maximale capaciteit die FAT16 aankan is 2GB. Een ander belangrijk bestand op de SD-kaart is "time.txt", vereist voor het instellen van de klok. "Time.txt"-bestand bevat een regel als deze: 12:22:45Z2009-11-14-6 die moet worden gewijzigd om de huidige tijd en datum weer te geven. Wanneer de klok is ingeschakeld (met de SD-kaart geplaatst), worden de tijd en datum die op deze regel worden gelezen, in de realtimeklok ingesteld als respectievelijk de huidige tijd en datum. Nadat de klok (automatisch) is ingesteld bij het inschakelen, wordt het bestand "time.txt" gemarkeerd als verwijderd, zodat de volgende keer dat de klok wordt ingeschakeld, het bestand niet wordt gevonden. De twee bestanden, quotes.txt en time.txt, zijn te vinden in het zip-bestand met de schets.

Stap 5: Programmeer Duino644 met de "Wise Clock 2" Sketch

1. Download de Wise Clock-schets vanaf de opgegeven locatie. 2. Voeg de Sanguino-bibliotheken toe aan uw Arduino IDE. (Duino644 is een smaak van Sanguino, als je wilt. Het is compatibel met Sanguino en gebruikt dezelfde bibliotheken die zijn ontwikkeld door het Sanguino-team om hun eigen bord te ondersteunen. En we danken hen.) 3. Start de Arduino IDE en selecteer "Sanguino" als het doelbord (zie foto 5.1). 4. Open de Wise Clock-schets in Arduino IDE en compileer deze. 5. Gebruik een FTDI-kabel of FTDI-breakout (aangesloten tussen de USB en de 6-pins FTDI-connector op het Duino644-bord), upload de gecompileerde schets (zie foto 5.2). Opmerking: de bovengenoemde code is getest en bevestigd dat deze werkt met Arduino IDE versie 17.

Stap 6: Schakel de klok in en geniet ervan

Nu de klok is gemonteerd en geprogrammeerd, is het tijd om hem op te laden met de USB-kabel, bij voorkeur van een USB-adapter, zoals die worden gebruikt om iPhones en andere mobiele apparaten op te laden (foto 2). Geniet ervan!