- Potrebne komponente:
- Shema vezja in razlaga:
- Kako izračunati in prebrati čas v binarni uri:
- Oblikovanje vezij in tiskanih vezij s pomočjo EasyEDA:
- Izračun in naročanje vzorcev prek spleta:
V tem projektu bomo izdelali LED binarno uro z uporabo Arduina. Tu smo zasnovali tiskano vezje (PCB) za uporabo te ure. Za oblikovanje postavitve tiskanih vezij smo uporabili spletno orodje za oblikovanje tiskanih vezij EasyEDA.
Potrebne komponente:
- Arduino Nano
- DS1307 RTC
- 32,768 kHz kristal
- 3v kovanska celica
- Upor 1k, 10k
- Napajanje
- LED
Shema vezja in razlaga:
To je zelo preprost, poceni in zanimiv projekt za učence. V tem binarnem vezju LED smo uporabili Arduino Nano za nadzor celotnega projekta, kot je čas branja iz RTC in prikaz tega na LED. Za varnostno kopiranje je na RTC IC priključena kovanska celica 3.0v. Več o uporabi DS1307 RTC z Arduino lahko preberete tukaj.
Tu je v matrični obliki priključenih 20 LED. Tu imamo torej 6 stolpcev in 4 vrstice. 2 stolpca, uporabljena za prikaz ure, naslednja dva stolpca za minute in poleg stolpcev za sekunde. Uporabili smo 6 PNP tranzistorjev za sprožitev LED v 6 stolpcih. Uporabnik lahko celotno vezje napaja samo s 5v, tukaj smo za napajanje uporabili prenosni USB. Ostali priključki so prikazani v vezju.
Nadalje preverite celotno kodo Arduino in demonstracijski video na koncu tega članka.
Kako izračunati in prebrati čas v binarni uri:
Kot so nam znana binarna števila, ki so nič in ena. Tako lahko z uporabo teh prikažemo čas in pretvorimo ta binarni čas v decimalno. Z uporabo številke 8 4 2 1 (zapisane na desni strani PCB) lahko pretvorimo binarno v decimalno.
Recimo, da imamo binarno število, kot je:
1 0 1 0, tako da bo 10 v decimalni številki. Ko pretvorimo binarno v decimalno, dodamo le eno.
Tukaj s strani MSB (najpomembnejši bit) imamo 1 pomeni 8, naslednji pa 0 pomeni, da je 0 in ga ne smemo vključiti. Naprej je spet 1 pomeni 2 in zadnji je 0, zato tudi zadnji ne bo vključen.
Končno imamo
8 + 0 + 2 + 0 = 10
V bistvu lahko to razumemo takole:
8x1 + 4x0 + 2x1 + 1x0 = 10
Zdaj lahko razumemo čas s slike:
Zgoraj vidimo 6 stolpcev in 4 vrstice. V teh imamo 2 stolpca, skupina HH za uro, MM za minuto in SS za sekunde. Na desni strani PCB-ja vidimo številke vrstic 1, 2, 4 in 8, te številke se uporabljajo za pretvorbo binarnega števila v decimalno
Upoštevajte, da beremo stolpce z desne strani. Torej, najprej glej HH stolpca, obstajata dva stolpca časa. V prvem stolpcu časa ni nobenega svetlečega sredstva:
2x0 + 1x0 = 0
V naslednjem stolpcu lahko vidimo, da v 1 vrstici pomeni, da sveti en sam. Torej v skladu z 8 4 2 1
8x0 + 4x0 + 2x0 + 1x1 = 1
Tako smo v stolpcu Hour HH dobili 01.
V prvem stolpcu MM (minute) lahko vidimo, da v 1 vrstici pomeni, da sveti posamezna led
4 2 1 4x0 + 2x0 + 1x1 = 1
V drugem stolpcu MM lahko vidimo, da v vrstici številka 8 pomeni, da sveti posamezno led
8 4 2 1 8x1 + 4x0 + 2x0 + 1x0 = 8
Tako smo dobili minuto kot 18
V prvem stolpcu SS (sekunde) lahko vidimo, da v vrstici številka 4 pomeni, da sveti posamezno led
4 2 1 4x1 + 2x0 + 1x0 = 4
V drugem stolpcu SS lahko vidimo, da v vrstici številka 1 sveti dva led in vrstica številka 4 pomeni
8 4 2 1 8x0 + 4x1 + 2x0 + 1x1 = 5
Tako smo dobili minuto kot 45
Končno imamo čas kot 01:18:45
HH MM SS 01 18 45
Popolna koda Arduino in demonstracijski video je na koncu tega članka.
Oblikovanje vezij in tiskanih vezij s pomočjo EasyEDA:
Za oblikovanje tega LED binarnega vezja smo izbrali spletno orodje EDA EasyEDA. Pred tem sem že večkrat uporabljal EasyEDA in se mi je zdel zelo priročen, saj ima dobro zbirko odtisov in je odprtokoden. Tukaj si oglejte vse naše projekte PCB. Po načrtovanju PCB lahko naročimo vzorce PCB z njihovimi poceni storitvami izdelave PCB. Ponujajo tudi storitev nabave komponent, kjer imajo veliko zalogo elektronskih komponent in uporabniki lahko naročijo njihove zahtevane komponente skupaj z naročilom PCB.
Med načrtovanjem vezij in PCB-jev lahko svoje načrte vezij in PCB-jev objavite tudi tako, da jih lahko drugi uporabniki kopirajo ali urejajo in lahko izkoristijo prednosti, za to Arduino Binarno uro pa smo objavili tudi celotno postavitev vezij in PCB-jev, preverite spodnjo povezavo:
easyeda.com/circuitdigest/BinaryClock-4a25419d21cc424c9989a8f6a4633f5e
Lahko si ogledate katero koli plast (zgoraj, spodaj, zgornjo svilo, spodnjo sliko itd.) PCB-ja tako, da v oknu »Plasti« izberete plast.
Tudi tiskano vezje si lahko ogledate, kako bo videti po izdelavi z gumbom Photo View v EasyEDA:
Izračun in naročanje vzorcev prek spleta:
Po dokončanju zasnove te PCB Arduino binarne ure lahko PCB naročite prek JLCPCB.com. Če želite PCB naročiti pri JLCPCB, potrebujete datoteko Gerber. Za prenos Gerberjevih datotek s tiskanega vezja na strani urejevalnika EasyEDA kliknite gumb Fabrication Output , nato pa naložite s strani naročila PCB EasyEDA.
Zdaj pojdite na JLCPCB.com in kliknite Quote Now ali gumb , nato lahko izberete število PCB-jev, ki jih želite naročiti, koliko bakrenih slojev potrebujete, debelino PCB-ja, težo bakra in celo barvo PCB-ja, na primer posnetek prikazano spodaj:
Ko ste izbrali vse možnosti, kliknite »Shrani v košarico« in nato boste preusmerjeni na stran, kjer lahko naložite svojo Gerberjevo datoteko, ki smo jo prenesli iz EasyEDA. Naložite svojo datoteko Gerber in kliknite »Shrani v košarico«. In končno kliknite Checkout Securely, da dokončate naročilo, nato pa boste nekaj dni kasneje dobili svoje PCB-je. PCB izdelujejo po zelo nizki stopnji, ki znaša 2 USD. Njihov čas izdelave je prav tako zelo manjši, kar znaša 48 ur, ko DHL dobavi 3-5 dni, v bistvu boste svoje PCB dobili v enem tednu po naročilu.
Po nekaj dneh naročanja PCB-jev sem dobil vzorce PCB v lepi embalaži, kot je prikazano na spodnjih slikah.
In potem ko sem dobil te kose, sem na PCB prilepil vse zahtevane komponente, postavil kodirani Arduino Nano in ga napajal z napajalnikom 5v, da sem videl binarno uro v akciji.